某船舶油水分离器的选型设计及改进

于世永（南通航运职业技术学院，轮机工程系，江苏南通 226010）

某船舶油水分离器的选型设计及改进

于世永
（南通航运职业技术学院，轮机工程系，江苏南通 226010）

文章介绍了舟山成路公司的成路21号在船舶设计建造完成后，船舶油污水处理装置的选型设计和技术改良的方法与选择过程。

油水分离器；聚结器；油位检测器；气动三通阀；气浮分离

船舶是当今世界发展不可缺少的一种交通运输工具，船舶运输承担着全世界绝大多数的对外贸易。随着船舶的日益增多，船舶对海洋的污染也越来越严重，因此IMO组织颁布了MARPOL防污染公约。公约规定凡150总吨及其以上的民用船舶，必须设置油污水处理装置—油水分离器；并且规定排放后水的含油量要小于15PPM。

文章介绍了两种类型油水分离器，并对各个方面性能进行了对比，最终做出优化选择，并对选出的油水分离器在技术上进行了改良设计，使之使用性能更加优良。

1 第一种选型方案—CYF－B型油水分离器

CYF－B型油水分离器（如图1所示）工作原理如下：舱底油污水由污水泵后经油污水出口6进入油水分离器，进行初步重力分离。污油因密度小上浮，含有小颗粒污油的污水继续往下流动。经过层层板式聚结器4的聚结，使小油滴逐渐聚合长大成大油滴，上浮进入集油室。油污水继续流动经细滤器16滤去污水中的杂质。油污水继续上行，依次进入油水分离器的纤维聚结器14（先右后左），聚结器使污水中的油滴继续聚结长大，上浮至集油室。污油水经过重力分离和聚结分离两级分离后，基本能够达到排放要求。分离后的舱底水从清洁水出口5排除船舷外。分离出来的油集聚在集油室，当油位达到油位探测器8的上探针位置时，排油电磁阀11自动打开，排油至污油柜，当油位降低至油位探测器8的下探针位置时，停止排油。CYF－B型油水分离器使用蒸汽加热，正常加热温度为40℃－45℃。

图1 CYF－B型油水分离器

2 第二种选型方案—ZYF型油水分离器

ZYF型油水分离器（如图2所示）工作原理：当装置运行时，单螺杆泵23抽吸海水，并对油水分离器的分离筒抽真空。当真空表9显示真空度达到设定真空度时，打开污油水阀20，污水经吸入滤器18进入系统。此时三通阀12打开，将污油水引入污水进口10。油污水进入分离筒后，首先进行重力分离，大的油滴上浮，含小颗粒的油污水则下行进入二级分离区。油污水首先由外到内经过第一级集油器5，然后由内至外经过第二级集油器2。经过两个集油器的聚结分离后的舱底水，就可以达到排放要求，即排水的含油量小于15PPM。分离后的舱底水经过油份浓度计的检测后排出舷外，聚结分离出来的油上浮至集油室。当油位达到油位探测器的高位探针时，油水分离器开始排油至污油柜。当油位下降到低位探针时则停止排油。

图2 CYF型油水分离器

3 两种油水分离器的性能对比

3.1 相同点

通过上述对两种油水分离器的结构介绍和工作原理分析可知：两种油水分离器的分油基本工作原理是相同的，都是先后经过重力分离和聚结分离进行两级分离。实践证明，两种类型的油水分离器都能达到符合要求的排放目的，因此，目前在民用船舶上都有应用。

3.2 不同点

但是两者在分油器的结构上有很大的差别，油污水进入油水分离系统的过程也大不一样。主要区别有以下几点：

（1）泵对污油水的搅拌和使用寿命

CYF－B型油水分离器分离污油水时，油污水要先经过泵。经过泵的抽吸和搅拌（不论是单螺杆泵还是电动柱塞泵），都会将原来油污水中大的油滴搅拌成细小的油滴，使污油乳化，从而增大了分离的难度。而对于ZYF型油水分离器，采用后置污油水泵，先对分离筒抽真空，这样油污水没有经过泵直接进入分离筒，从而避免了对油污水的搅拌作用。因此ZYF型油水分离器分离精度要比CYF－B型油水分离器高，更容易满足排放标准。同时，由于泵的后置泵吸入和排出的都是污染度很小的清水，减少了泵磨损，故障率降低，泵的使用寿命更长。

（2）分离效果－气浮分离效应

气浮分离是从水中除油的一种常用方法：在一定方法下让一部分气体溶于水，形成气溶水。然后采用突然降压，快速释放产生的大量微细气泡粘附于经过混凝反应水中的油花上，使絮体上浮，从而迅速除去水中乳化油，达到净水除油的目的。油污水中溶入一定的空气，可以看作是气溶水。ZYF型油水分离器工作时分离筒内处于真空状态，油污水进入分离筒，相当于压力突然下降，油就会迅速被水中的气体带离到水面，在真空状态下进行重力分离，从而避免了油被乳化。由于CYF－B型油水分离器中的污油水没有压力变化，因此没有气浮分离效应，污油的乳化程度增大，使分离难度增加。

（3）聚结器冲洗清洁效果

油水分离器工作一段时间后，分离器的聚结器和滤器都会受到污油水的污染。如果不及时加以清洗，就会影响分离效果，达不到排放标准。对于CYF－B型油水分离器，当聚结器脏污时，可以打开蒸汽冲洗喷嘴2对板式聚结器组4和两个纤维聚结器利用高温高压的蒸汽进行冲洗。这种冲洗方式是顺着污油水流动的方向进行的，再加上板式聚结器比较容易脏污，且板的表面很容易附着粘稠的污油，冲洗清洁效果比较差。因此在正常使用中CYF－B型油水分离器的聚结器清洁会很频繁。

而对于ZYF型油水分离器的冲洗则是：海水先后经过阀21和气动三通阀22，经过泵23后通过气动三通阀24，经分离筒的底部进入，对两级聚结器分离器先后进行清洗。最后经过喷口10、气动三通阀12、阀14排除舷外。因为海水冲洗路线和油污水进入分离筒的路线相反，因此称为反冲洗。反冲洗清洁聚结器的效果要比顺冲洗好的多，而且不会堵塞。聚结器长期使用不用更换，因而ZYF型系列油水分离器的聚结器使用寿命很长，拆洗周期可达2年，大大降低了轮机人员的劳动强度。

（4）加热方式

CYF－B型油水分离器采用的是蒸汽加热方式，这种方式虽然在一定程度上节约了能量，但也大大增加了蒸汽管路的长度和敷设管路的难度，同时由于蒸汽管路的绝热包扎和可能存在的泄露，更增大了蒸汽管路的初装费用和管理难度。因此，油水分离器使用蒸汽加热方式越来越少。

ZYF型油水分离器采用的是电加热，相比蒸汽加热更可靠，设计和管理更简单，同时也能达到良好的加热效果。

（5）重量

由于CYF－B型油水分离器一级聚结器采用的是十几块钢板，加重了分离器的重量。相比钢板聚结器，纤维聚结器的重量就小的多。因此CYF－B型油水分离器要比外形尺寸同样大小的ZYF型油水分离器重量大的多。

4 比较分析

通过上述对CYF－B和ZYF两种类型的油水分离器的比较，不难发现ZYF型油水分离器分离具有分离精度高、泵和聚结器的使用寿命长、设计和管理简单方便、重量轻等性能。但是后者的价格要高于前者。ZYF型的油水分离器虽然取消了蒸汽加热，省掉了复杂冗长的蒸汽管路，但却增加了气动控制管路。但相比于蒸汽管路，气动控制管路更容易设计和管理。通过反复的论证和性价比的计算，ZYF型的油水分离器更能适应现代代化船舶的设计观念，而船舶最终选择设计使用ZYF型的油水分离器。

5 设计改进

ZYF型的油水分离器系统，为了节省管路采用了很多的气动三通阀，这就要求设计很多气动控制管路。这些空气管路的存在不仅占用了机舱的空间，同时也会造成空气泄露从而导致气动控制失效的可能。另外由于控制空气管路很长，遭受污染的机率增多，致使气动阀的故障率升高，增加了维护频率。因此可以使用电动控制代替气动控制，用电磁三通阀来代替气动三通阀。在电动控制中，自动控制的精准度提高，电路的敷设要比空气管路要容易的多，这样不仅减少了设计成本，更重要的是电动控制更加直接、可靠、灵敏。

6 结 语

船舶油水分离器的类型选择，不只是要求达到排放要求和价格低，设备的操作简单，使用寿命长，维护修理量小，重量轻，系统体积小也是船舶设计和设备选型的重要原则。另外淘汰一些性能差、性价比低的旧设备，积极选用符合现代化船舶潮流的新型设备和技术；改良一些不先进的设计或工艺，也是现代船舶适应科技发展的体现和需求。

1 陈爱平.船舶管理［M］.北京：人民交通出版社，2012

2 李品芳.船舶管理［M］.大连：大连海事大学出版，2006

3 白道光.船舶污水处理技术及其发展趋势［J］.上海造船，2006：44－55

4 胡强生.机舱舱底污水处理中存在的问题及改进措施［J］.船海工程，2005：77－78

Model Designing and Technology Improvement of a Ship Oil－water Separator

YU Shi－yong
（Nantong Shipping College，Nantong 226000，China）

The article introduces the model designing and technical improvement of a ship oilwater separator，taking the ship named“Chenglu No.21”as the study case.

oil－water separator；coalescer；oil level detector；pneumatic three－way valve；air flotation separation

U66

A

1671－8100（2015）06－0024－04

（责任编辑：谭银元）

2015－09－12

于世永，男，江苏徐州人，南通航运职业技术学院轮机工程系讲师，从事轮机工程专业领域的教学与研究工作。