国内船用滤油设备的现状与思考

李建刚

(中国船级社江苏分社泰州办事处，江苏泰州225300)

0 引言

防止海洋环境污染作为一个重要课题，长久以来得到了相关从业者们的广泛关注。尤其是与之相关的各类防污染设备的技术要求，自MARPOL公约建立伊始，就一直持续不断的被外界推动和改进，但是内在发展需求与外部约束力始终是一个对立的矛盾体。当公约规范的制定者发现原有的约束条件对于环境的恶化越来越无力时，新的要求则逐步地开始替换旧的要求。然而，由于成本因素、技术因素、环境因素等交替影响着这个替换的过程，因此作为相关行业的从业者，必须及时认清目前的新形势，才能在后续发展中抢得先机。

1 现有滤油设备的技术特点和现状

1.1 技术特点

船舶滤油设备是MARPOL公约附则Ⅰ中最重要的防污染设备之一。目前，船舶滤油设备的设计要求和试验流程是完全参照MEPC.107(49)决议进行的。MEPC.107(49)决议对试验过程中的参数控制、试样制备、取样要求及化验标准等均提出了明确的要求。相对于统一的技术标准，目前大多数国内厂商按照MEPC.107(49)决议设计制造的滤油设备也都具有以下几个共同的特点:

(1)采用了多重(3级)处理的结构来设计，通过“聚集-吸附-过滤-分离”的过程来实现重油、轻柴油和乳化油的分离。

(2)具备清水反冲洗功能。利用反冲水一方面便于分离油质的排出，另一方面可以对过滤装置(滤芯或膜)进行一定程度的清洁，从而最大程度确保过滤设备的核心部件长时间保持效率。

(3)乳化油的过滤基本上采用膜过滤装置(膜组过滤器)。在材料学科发展不完善的前提下，这也是目前对于乳化油处理能力最为有效的一种过滤装置。

(4)采用国内的油分浓度计(15×10-6报警装置)。

(5)采用气动或电动来驱动自动关停装置。

1.2 现状

同质化的设计首先能确保在行业中的首台样机通过形式试验后，后续类似机型的性能可以得到保障，减小了设计风险，某种程度上来说甚至可以保证一定的竞争优势。但是同质化最大的隐患是会引起竞争失衡。当所有国内的设备都具有类似的结构特点和处理性能时，最大的危机可能就在眼前。

图1中的数据来源于目前国内多家主流滤油设备厂家所生产设备的分离性能指标，图中，G1、G2、G3、G4分别代表了不同的厂家。从图1的数据不难看出，针对同样的试验流程和类似的产品构造，不同厂家的滤油设备其分离性能较弱的环节都比较集中，主要集中在轻柴油分离性能，即13～16取样点区间。这也就意味着，对于国内的这些厂家，在将来公约变更时所面临的设计瓶颈都是同样且无法回避的，这也会导致国内的滤油设备产品在国际化的舞台上缺乏多样化的竞争。

2 技术发展的瓶颈和要求

2.1 技术参数瓶颈

相比较我国城镇污水处理后排放的含油污水排放指标为10×10-6，MARPOL公约要求排放入江海的指标为15×10-6。随着绿色船舶概念的深入推广，与之相关的滤油设备也随之提高了技术要求，世界各国也分别推出了针对绿色船舶而提高标准后的滤油设备性能要求。美国船级社要求对授予ENVIRO和ENVIRO+环保标志的船舶应安装5×10-6舱底水报警装置，以达到等同于排放指标小于5×10-6的目的;加拿大司法部法规要求内陆I类水域排放指标应小于5×10-6;挪威船级社、德国劳埃德船级社等对于授予绿色标志的船舶，都要求排放指标应小于5×10-6。

图1 设备分离水含油量图

排出水含油量是一个典型的指标。除此之外，相关的试验程序上也发生了相应的变化。根据目前世界公认的滤油设备新标准—加拿大运输部标准TP12301 E，以及DNV No.771.60程序，有如下新增的要求急需在后续的工作中重点关注:

(1)排出水含油量将由15×10-6减少为5×10-6。

(2)响应时间由20 s减少为5 s。

(3)误差精度由±5×10-6缩减为±3×10-6。

(4)增加了倾斜试验。

从指标的数值上看没有太大的提高，但是对于采用传统构造设计的滤油设备而言，如何提高设备灵敏度来满足响应时间的要求，还要使设备具有良好的稳定性，这种差异用现有技术手段短时间内很难弥补。根据经验，从滤油设备制造、设计、检测和控制的各个环节来满足新公约的要求，仅对现有结构进行大规模的改良是不够的，因而这些新增要求对于船用滤油设备的发展则形成了新的瓶颈。

2.2 操作程序的要求

性能参数指标的进步体现在设计能力和材料研发能力的层面，而操作层面的新增要求则提高了新形势下船用滤油设备的试验门槛。以TP12301 E和DNV No.771.60试验程序为基准的技术标准，针对滤油设备提出了以下新的操作要求。

2.2.1 取消反冲水的使用

发达国家在2010年左右就提出，在15×10-6舱底水分离装置形式试验过程中，应禁止反冲洗的发生。这些国家提出禁止反冲洗提案的理由是:进入试验中的分离器的反冲洗淡水，会稀释其中的油分浓度，实际上是降低了试验要求。

目前国内厂家的设备基本上均配备反冲洗功能。滤油设备周期性需要由反冲水对自身进行适当的调节，并且要求所使用的反冲洗水都为“干净的水”。从纯粹试验的角度而言这其实是提供了一种便利，且对于设备制造方或参与试验方而言是更为有利的;反冲水的使用必然会降低设备中的含油污水的浓度，致使分离将朝向更为有利的方面倾斜，然而这种有利并不是依靠设备本身能力而获得的。因此，一方面鼓励国内厂家修改设计理念，另一方面也应考虑到如何从满足规范的角度来增加其他的处理措施，从而实现基本的功能。

2.2.2 试验过程的连续性

MEPC.107(49)决议的滤油设备有一个基本的使用要求:即“开动该系统应自行运行”、“该系统的开动应不需对阀和其他设备作任何调整，该设备应能在不予照应情况下，以正常功能运行至少24 h”，但并未针对该条款给出具体的解释和操作细节。假如在试验过程中，设备的过滤组件被堵塞而试验中断时，这种“中断”以及“中断”后的清理和维修后再试验的做法实际上是不符合公约精神的。同时，在MEPC.107(49)决议中，并未具体明确 A、B、C液3种试验介质试验阶段的“连续性”要求，以及对试验台要求其设计成为具有3种试验介质试验过程的“瞬时切换”功能。实际上，有些国家的代表团早在DE56次会议上，就提出了三种介质试验阶段应“无缝对接”的提案，多家船级社也已提出了类似概念，因此，在后续的试验中断环节上应考虑的更多。

2.2.3 倾斜试验

挪威船级社规范中规定:在重油试验阶段的最后1 h阶段，要求进行整个试验装置倾斜22.5°后的试验，在此试验期间，进入滤油设备的含油污水油分浓度应不小于25%，并要求对排出水取样检测。根据图1知道，针对国内常规设计的滤油设备，含油浓度25%的油污水的净化处理难度是所有油分浓度中难度最大的。按照挪威船级社的标准对该项试验提出的新要求要远高于MEPC.107(49)决议，因为MEPC.107(49)决议没有提出对整个装置在倾斜状况下、25%油分浓度、持续试验1 h的试验要求。

3 关注要点

作者在对多家生产商的认可试验中，就目前国内滤油设备的结构和性能进行了分析，认为随着各国提出的“绿色船舶”的理念和新要求，需要更多关注以下几个方面。

3.1 技术与整体上的思考

目前的设备都是采用最后排放时通过油分浓度检测，从15×10-6提高到5×10-6不是某个方面指标的提高，而是整台设备综合性能的提高。需要更加关注设备稳定性和响应时间。设备稳定性是灵敏度的前提，没有稳定性就不可能进行高精度的测量和反馈控制。在性能设计上不仅需要对总体性能规划，更需要对分级处理效果和能力在性能、检测、控制上的规划，整体提高设备运行的可靠性和稳定性。

3.2 测量上的思考

为使油分浓度计的测量精度由目前的±5×10-6提高到±3×10-6以上，响应时间由原来的20 s减小到5 s甚至更小，采用高精度、高响应速度的传感或传导设计至关重要的。同时，还应考虑测量系统的温度、湿度、振动等因素，这些同样会影响运行稳定性。

3.3 反馈与控制上的思考

反馈系统、驱动和执行机构的动作也是设备的基本要求，不仅测量需要精准，反馈系统和执行机构动作同样需要精准、可靠。每个运行程序中各个驱动部件之间的配合、协调也是目前现有设备需要在设计上重新思考的关键。多级检测、系统反馈、多级控制的设计方式，也是提高设备的综合性能、响应速度和稳定性的保证。

3.4 船舶大环境的思考

随着全世界绿色、环保理念的推广，近些年来，有些国外专家不断在IMO会议上针对滤油设备的性能、试验方法等方面提出更为苛刻的要求。就目前国内现状而言，更多时候还只是在进行一些技术改良性质的工作，而这样的改良是很难从根本上解决问题的。

4 结语

随着国际航运的发展，船舶的数量和吨位都在不断加大，随之带给海洋的排放和污染也在不断增多。从每年频发的极端天气气候和海洋表面温度升高事件，充分说明了海洋污染已经到了相当严重的程度，引起了各国政府的高度重视。绿色船舶的理念，这既是压力也是挑战，将促进人们共同维护海上环境。

［1］ 中国船级社.绿色船舶规范［M］.北京:人民交通出版社，2012.