陳 鋅

(廣東中遠海運重工有限公司，廣東 東莞 523146)

IMO“限硫令”的規(guī)定自2020年1月1日起施行，船舶使用的燃料，其硫含量質量百分數不能超過0.5%，或者通過安裝脫硫塔或使用其他新型燃料達到同等的低硫排放標準。加裝脫硫塔，具有綜合成本低，易維護等優(yōu)點，成為眾多船東首選的實現低硫排放的處理方法。2019年10月，中國修船企業(yè)“斯佩克”(SPCC)第七十次會議中提到，脫硫塔改裝項目，中國修船行業(yè)以每季度完工250臺套的水平，繼續(xù)保持全球領先，目前為止已完成改裝超過400臺套，手持訂單1 100臺套，其中第三季度新接訂單近130臺套。已有8個中國船廠承接脫硫塔改裝訂單累計超過100臺套。但據國際海事組織(IMO)的最新數據顯示，目前已安裝了脫硫塔的船舶和全球船隊總數相比，還相對較少，因此脫硫塔改裝還有廣闊市場(特別是集裝箱船脫硫塔改裝)。隨著“限硫令”的規(guī)定生效日期逼近，安裝脫硫塔的訂單數量將處于井噴階段，既是船廠面臨的機遇，也是對船廠接單能力的考驗。

1 改裝型式

結構改裝型式根據原船舶結構和船東所選脫硫設備綜合設計，新增脫硫塔結構圍壁型式各異。

1) 半包圍結構。由三面圍壁及平臺組成，吊裝到船后，與原船舶煙囪圍壁焊接成整體。新增結構為半立體分段、總段，結構強度弱，容易變形。半包圍結構改裝型式，需結合新舊結構特點及船廠硬件設施，有針對性的制定建造方案。結構強度較強，符合公司硬件設施優(yōu)先選取整體建造，整體吊裝的方案；對于結構強度相對較弱的船體結構，可通過適當劃分，部分結構與脫硫塔主體劃分在一個總段整體建造吊裝，其余結構獨立成為分段，獨立吊裝。同時由于與原船結構對接，受原船建造精度及船舶使用過程中結構變形影響，新增結構需考慮結構余量設置的合理性。圖1為82 000 DWT散貨船脫硫塔半包圍式結構圖。

圖1 半包圍式結構

2) 獨立式結構。脫硫塔新增結構獨成一體，脫硫塔通過圍壁上開口的方式與原船舶煙囪排煙管連接。具有結構強度相對較強，預裝完整性高等優(yōu)點。獨立式結構圍壁，由于完整性好，可選擇分段臥造，翻身后正裝脫硫塔及管舾件，整體吊裝的建造方式。圖2為11 500 DWT散貨船已加裝脫硫塔獨立式結構圖。

圖2 獨立式結構

3)嵌入式結構。將原船舶煙囪圍壁，在設計位置割開，通過增加部分新結構，提高原煙囪圍壁內部空間以滿足脫硫塔安裝。嵌入式結構圍壁，在三者中工程量最小，新增結構作為獨立分段預制，根據實際情況，將原煙囪結構割開，先吊裝脫硫塔主體，再吊裝新增結構。圖3為57 000 DWT散貨船嵌入式結構圖，脫硫塔設備從已切開的煙囪上口向下吊裝。

圖3 嵌入式結構

2 總體方案

2.1 難點分析

某船新增脫硫塔結構，屬于半包圍結構圍壁型式，洗滌器位于新增三面結構圍壁里面，與原船舶排煙管對接。結構板為6～7 mm的薄板，易變形，高度大，設備與結構之間空間狹小。結構預估質量為130 t，加上脫硫設備及管子等舾裝件、輔助工裝等材料，整體超過150 t。而船廠自有最大的水上或碼頭起吊設備為150 t浮吊，無法滿足一次起吊。如外協(xié)租賃大浮吊進行吊裝，時間上存在一定的制約，同時增加改裝成本。如果將結構與設備分開吊裝，150 t浮吊可以滿足，但總段完整性差，改裝周期將會延長，工程甚至會拖期。因此，改裝總體方案需結合上面主要難點進行詳細策劃。

2.2 具體實施方案

1)總段與分段劃分。改裝船舶與新船建造的分段劃分有所區(qū)別，劃分時除考慮分段建造便利性還需兼顧分段碼頭搭載的操作性。特別是脫硫塔結構改裝，新船常規(guī)分段劃分中，水平分段縫在甲板或平臺往上150 mm處，以平臺為胎架面進行反造，但是脫硫塔改裝結構類似煙囪，結構平臺數量少，中間平臺就是脫硫塔設備的基座平臺，起到承上啟下的作用；如果直接將平臺與下部結構劃分為一個段，平臺以上的部分結構無法形成立體分段，而成為片體分段，增加分段數量的同時不利于總組，而且影響到整體建造周期。針對這個特點可選擇外圍壁作為建造基面，或制作專用胎架來解決。

總段劃分與建造主要考慮的是盡最大的可能將主要的脫硫設備與結構圍壁施工一體化，建造方案包括總組方式、場地選擇、轉運路線，其中重點是轉運路線，總段在地面建造，船舶在碼頭，水下搭載，脫硫塔結構總段存在重心高的特點，總段完工時，如采用龍門吊將總段直接運到碼頭，再由浮吊直接起吊搭載，需仔細核對設計轉運路線是否存在障礙，碼頭搭載時，船舶是否要移泊位；總段如不能在碼頭直接起吊，就必須考慮接駁運輸工具，比如用駁船等。改造方案需綜合船廠的生產條件與資源，減少對其它項目的施工影響。

圖4為該船新增脫硫塔三維模型，根據結構型式及設備布置，將結構與設備整體劃分為3部分。

圖4 新增脫硫塔三維模型

第一部分：最底層甲板。結構相對獨立，洗滌器基座不在這層甲板上，劃分為獨立分段，編號001，分段制作完成后直接吊上船安裝。

第二部分：將洗滌器及所在的第二層平臺、頂蓋結構，劃分為一個總段01A，總段由2個分段組成，下段是編號為002的分段，上段是編號為003的分段，002分段完工后轉運至總組場地，正向擺放，等洗滌器及相關的管系材料吊裝完成后，再吊裝003分段，組裝成總段，整體上船安裝。運輸方案為總組場地完工—龍門吊移運上駁船—移駁至原船旁—水上吊裝。

第三部分：艏部伸出一小部分結構，獨立劃分一個分段，編號004。分段與總段的劃分詳見圖5。

圖5 分段與總段劃分

2)可行性分析。整體方案中第一部分與第三部分結構簡單、制作與吊裝按正常工藝流程即可，重點是01A總段，主要考慮2個問題：總段的質量及起吊高度。

總段質量直接關系到能否一次性吊裝。因此，技術項目組仔細對結構及設備質量進行統(tǒng)計，同時與建造項目組進行溝通，目標是盡可能提高總段的完整性，同時也保證總段不能超重。預估總段質量132.0 t，其中，結構79.0 t,輪機39.0 t，舾裝9.0 t，油漆、焊材2.5 t,工裝2.0 t,吊環(huán)、索具0.5 t,未超出公司150 t浮吊的起吊能力。

在估算質量之后，還需核算浮吊的最大起升高度，即浮吊的吊高。公司150 t浮吊的吊高為水線面以上43.0 m?？偠未钶d吊耳布置在距基線40.3 m高的平臺上，在保證安全的前提下，盡量壓縮配繩長度。設計時鋼絲繩與平臺的夾角保持最大，以達到鋼絲繩長度最短，計算得出的配繩高度約6.0 m，吊環(huán)及卸扣約0.3 m,吊裝時高出底層連接甲板的高度按0.2 m計算，總組段搭載到位時吊點距船舶基線約46.8 m；船舶常態(tài)下艉部吃水約6.0 m，總組段搭載到位時吊點距水面約40.8 m，距離150 t浮吊43.0 m極限高度，還有2.2 m安全距離，理論計算符合搭載吊高要求。

3)精度方案。在脫硫塔加裝項目的前期策劃過程中，需重點考慮新增圍壁的結構特征以及原船舶煙囪結構的實際情況，在適當位置預留結構余量，防止后續(xù)出現無法與原煙囪圍壁連接的現象。本項目與原船舶煙囪圍壁角接的結構處設置30 mm余量，防止后續(xù)出現缺料現象；在新增結構下合龍口適當預留補償量，片體結構每600 mm設置1 mm收縮量,部分結構僅預制為片體組立，根據原船舶煙囪圍壁測量結果后再進行預修整，再總組。

4)吊運及加強方案。新增結構強度比較弱，后續(xù)的吊裝、轉運過程中，易造成整體或局部變形。在方案設計階段，預先策劃、復核強度，將后續(xù)施工過程中所需的結構加強位置，通過不同的型式，進行結構加強，對原結構較弱的區(qū)域，通過加大原結構的型材規(guī)格實現結構加強，對局部無結構存在的區(qū)域，增設永久性、臨時性加強型材實現結構加強。

綜上，對于船舶脫硫塔加裝工程設計方案中，需要用到的圖紙及文件包含：《××船總體改裝方案》《分段、總段劃分圖(含精度方案)》《分段結構圖》《分段零件表》《板材下料圖》《分段轉運圖(含工裝加強)》《分段吊裝圖》《總段建造工藝》《總段水上吊裝工藝》等。

3 方案實施

3.1 分段建造

脫硫塔結構改裝，形式不復雜，但板材薄，易變形；分段建造階段，需選擇合適的建造方案，制定合理的建造工藝。以“高空作業(yè)地面做，封閉空間敞開做，后道工序提前做，水上作業(yè)陸地做”為指導思想，選擇合適的建造方案，推進工作的開展，提高工作效率。確定合適的胎架面；進行適當的組立劃分；合理選擇建造場地，減少組立、分段翻身及轉運的次數，防止組立、分段的二次變形；使用自動化焊接工藝，減少焊接變形；合理劃分預舾裝，提高預裝完整率，減少水上搭載工作量。

分段建造采用新造船常用的方法：組立式建造法，見圖6，將分段細分為小組立、中組立，制作完成后上胎架進行大組。下面以002分段為例，詳細介紹。

002分段包括基座平臺結構、外圍壁結構，外圍壁在平臺處斷開，分成了上下各3道圍壁；因此將分段分為平臺及上下圍壁共7個中組立，中組立由小拼板、桁材、支柱、加強材等小組立組成；小組立完成后，7個中組立在不同的中組場地同時施工；平臺、下縱橫壁及上縱橫壁的小、中組立分別見圖6(a)、(b)及(c)；中組立完成后，以平臺片體為胎架面，進行大組立，見圖6(d)，按①、②、③、④順序安裝下壁板片體，下壁板大組立裝焊結束檢驗合格后翻身，安裝上壁板片體，見圖6(e)，按⑤、⑥、⑦順序分段整體裝焊完成。組立式建造方法，不僅提高分段建造效率，同時確保分段建造精度。

3.2 總段建造及轉運

01A總段，包括了002分段和003分段，內部還有脫硫設備和管系、舾裝件，總段安排在船臺總組場地進行，建造流程如圖7。先定位設備基座所在的002分段，如圖7(a)所示；再吊裝脫硫塔設備主體；最后吊裝003分段，總段成型，詳見圖7(b)。

總段在船臺總組，改裝船?？吭诖_碼頭，船臺有200 t與400 t龍門吊,配套設施設備有：港池、方駁、200 t平板車、拖船等，400 t吊機工作區(qū)域覆蓋港池。綜合考慮的選定總段轉運方案為：400 t起吊—港池—方駁—轉運至改裝船，用150 t浮吊起吊搭載。

3.3 水上吊裝

脫硫塔加裝項目的水上吊裝工藝要求主要包括余量修割、吊裝防變形、封焊要求、船舶吃水等幾方面。

1)余量修割。新增結構圍壁與原船舶煙囪圍壁相連接的區(qū)域預先設置了余量。當船舶到廠后，總段搭載前，組織測量人員對原船舶煙囪圍壁相關區(qū)域進行測量，分析測量數據，在水上搭載前對分段余量進行修割，減少水上搭載工作量和時間。實踐數據表明，進行過余量修整的總段，水上吊裝時間可節(jié)約45%。

2)吊裝防變形。吊裝設計時，重點考慮防變形因素，必要時對新增結構進行加強。在不影響脫硫塔安裝的情況下，新增結構加強優(yōu)先考慮永久性結構加強，減少后續(xù)工作量。

3)封焊要求。根據結構特點，提前進行結構封焊策劃，明確具體位置進行封焊作業(yè)。吊裝完成后，在摘鉤前，安排質量、工藝人員進行確認，防止總段摘鉤后出現傾斜，甚至傾倒等安全事故。

4)船舶吃水。如前策劃，總段吊裝前，對原船艏艉吃水進行調整，防止船舶處于大傾角艏傾或艉傾狀態(tài)，減少新增結構圍壁定位難度，提高工作效率。若因其它因素無法調整，也可以根據艉艏吃水狀態(tài)，模擬傾斜角度，提前調整吊裝鋼絲繩長度，使新增結構圍壁與船舶處于相同傾角的狀態(tài)。

本船方案設計時實船吃水按6 m計算，在實際操作的時候，為減少浮吊的極限操作帶來的不確定因素，將實船吃水調到7 m，浮吊起升到41 m，當總段吊到搭載位置正上方時還有約2 m的安全距離，實踐驗證了方案分析的準確性。至此，改裝方案成功實施，主體結構改裝順利完成。

圖6 002分段組立式建造法

圖7 01A總段建造流程

4 結束語

脫硫塔加裝項目，工程量不大，但涉及結構、機電、舾裝等專業(yè)的設計及協(xié)調工作，同時還要考慮總段水上吊裝會產生的問題，因此改裝方案需結合船廠自有設施、條件進行策劃，分段建造參考新船建造流程進行工藝設計，對分段劃分、建造，到水上搭載，整個改裝方案的每個環(huán)節(jié)，進行仔細分析，科學計算，工程進度、產品精度達到可控狀態(tài)，確保改裝周期的同時給船廠創(chuàng)造更大的效益。