6 200 DWT油化船压载水处理系统的设计

曹东江

(扬州海翔船舶科技有限公司，江苏 扬州 225009)

6 200 DWT油化船压载水处理系统的设计

曹东江

(扬州海翔船舶科技有限公司，江苏 扬州 225009)

摘要：为达到国际海事组织(IMO)在2004年2月通过的“国际船舶压载水及沉积物控制和管理公约”要求，6 200 DWT油化船通过采用压载舱集中布置，压载水处理装置模块化分散布置的设计方式，避免了液货船危险区域和安全区域共用压载水处理系统设备选型受限、建造成本高、系统操作复杂等方面的局限性，对液货船压载水处理系统的设计具有参考作用。

关键词：液货船；压载水系统；建造规范；

0引言

近年来，船舶压载水转移引入的有害水生物和病原体对海洋环境、公众健康和社会经济形成的危害或威胁被作为海洋四大危害之一，已经引起国际社会的重视。为了保护环境，保护海洋，国际海事组织(IMO)在2004年通过的《2004年国际船舶压载水及沉积物控制和管理公约》要求加强压载水和沉积物的控制和管理以减少有害水生物和病原体的转移，并要求压载水应在排放前进行置换或处理。

压载水置换是指在深海中将在港口内加装到船上的压载水置换成深海中的海水，压载水置换标准为D-1标准；压载水处理则是指通过压载水处理系统对加装上船的压载水进行处理，使得压载水中生物和细菌的存活率达到一定的限定标准，压载水处理标准为D-2标准。压载水公约生效前所执行的压载水置换方法，也就是D-1标准，只是一个过渡办法，最后都必须执行D-2标准才允许排放。要达到D-2标准，目前还是通过在船上安装压载水处理系统(BWMS)来实现的。本文以6 200 DWT油化船的压载水系统为例，简要介绍一下液货船(货品闪点不超过60 ℃的油船或化学品船)压载水处理系统的设计要点和设计时注意事项。

12种典型压载水处理系统的布置方式

液货船跟普通货船不一样，存在危险区域。根据公约危险区相关概念以及对设备布置的相关要求，液货船上危险区域压载水系统和安全区域压载水系统应相互独立，原则上要求液货船上应设有2套压载水系统分别处理危险区域的压载水和安全区域的压载水。但船上同时存在2套压载水系统，不仅增加了建造成本，而且也提高了控制和维护成本，因而通过对系统合理布置和按要求对管路进行分隔，可实现危险区和安全区共用压载水处理系统。目前在液货船上共用压载水处理系统主要有前处理型压载水处理系统和前处理加后处理型压载水处理系统这2种布置方式。

1.1前处理型压载水处理系统的布置方式

前处理型压载水处理系统是指在注入时对压载水进行处理，排放时不需要再对压载水进行处理，可直接排压载水出舷外。这种布置方式是把压载水处理装置及相关设备布置在机舱或其他安全区域，压载水注入时通过布置在安全区域的压载泵把处理过的压载水分别泵入安全区域的压载水舱和危险区域的压载水舱，同时在危险区域另设有压载泵。安全区域压载水和危险区域压载水的卸载是通过设在各自区域的压载泵排放出舷外。系统布置见图1。

1.2前处理加后处理型压载水处理系统的布置方式

前处理加后处理型压载水处理系统是指不仅在注入时需对压载水进行处理，排放时也需要再对压载水进行进行处理。这种布置方式是把压载水处理装置及相关设备布置在机舱或其他安全区域，压载水注入时通过布置在安全区域的压载泵把处理过的压载水分别泵入安全区域的压载水舱和危险区域的压载水舱，同时在危险区域另设有压载泵和压载水处理装置的后处理单元。安全区域压载水的卸载是通过设在安全区域的压载泵经压载水处理装置的后处理单元处理排放出舷外，危险区域压载水则通过布置在危险区域的压载泵经布置在危险区域的独立的后处理单元处理后排放出舷外，系统布置大致如图2所示。

图1　前处理型压载水处理系统

图2　前处理加后处理型压载水处理系统

1.32种布置方式的局限性

上述2种布置方式虽然可实现危险区压载水处理系统和安全区压载水处理系统的共用，但相对于一般货船的压载水处理系统在处理装置的选型、管路安装、系统操作、建造维护成本等方面仍然存在较大的局限性。

1.3.1压载水处理装置的选型上受限制

国内前处理型的压载水处理装置的生产厂家相对较少，设备的选择面比较窄。目前大部分压载水处理装置生产厂家都采用前处理加后处理型的模式。采用前处理加后处理型的模式的压载水处理系统管路复杂，加上后处理单元必须要独立安装且后处理单元内电气设备还需满足相关的防爆要求。

1.3.2管路安装和系统操作上受限制

把安全区域的压载水泵入危险区域的压载舱内，其前提是危险区域压载管系与安全区域的压载管系之间的相互连接设有合适的隔离布置，目前认可的“合适的隔离布置”需满足的条件如下。

(1)气体安全区域和危险区域之间的管路连接，应在主甲板上的开敞位置通过可拆短管的方式进行；可拆短管的连接位置应位于主甲板的危险区域；危险区域的压载水管应由主甲板穿入危险区域相关舱室(泵舱或压载水舱)；系统不在使用时，气体安全区和危险区域之间的连接管端应用盲板法兰盲断，可拆短管应位于连接管附近，并可靠固定，在接管附近设有限制其使用的永久性告示。

(2)在安全区域的压载水管路上应安装1个止回阀和截止阀或等效布置，上述止回阀应安装在主甲板压载水管路上，并尽量靠近短管连接法兰。

(3)压载水管不应穿过主甲板以下的危险区和安全区之间的舱壁。

由于连接管路上增加了隔离布置，每次压载水操作时都需拆装可拆短管、盲板法兰等，给压载水操作带来不便，同时也增大了由于误操作造成系统设备损坏的风险。

1.3.3建造和维护成本的节约有限

采用前处理型压载水处理系统相对来说比采用2套独立的压载水处理系统较为节约成本，可以省略危险区域的压载水处理装置，但需在危险区域增加排放压载水的水泵。采用前处理加后处理型的压载水处理系统除了需在危险区域增加排放压载水的水泵外，还需在危险区域增加后处理单元，这种布置方式的相对来说成本优势有限。

2实船压载水处理系统设计

6 200 DWT油化船设计初期在考虑全船总体布局时就兼顾考虑了压载水系统的布置，把全船所有压载舱集中布置在货油区域的两舷翼和双层底，首尾安全区域无压载水舱。这样可把压载泵、压载水处理装置及压载管路完全集中在货油区域，没有危险区域和安全区域的管路连接，系统简洁，操作方便，彻底避免上述局限性。另外在跟处理装置的厂家技术洽谈时要求厂家整个系统模块化，把滤器、UV处理单元等尺寸较大的设备组成单元布置在液货区域专用房间内，控制系统布置在船尾安全区域。系统设备不仅有合理的安装空间，同时还设有维护通道，安装滤器、UV处理单元的房间设有良好的通风和照明。该船的压载水处理系统配有2台MAFLEX电动深井泵做为压载泵，分别布置在两舷翼的压载水舱(6号压载水舱左右舷)。压载泵的排量250 m3/h，扬程30 m，电机功率45 kW。管系采用总管式布置，每舱均有从总管引入的支管用于压载水的注排，通过调节左右总管的连通阀可实现左右压载舱压载水的调拨。该船压载水系统见图3。

图3　6 200 DWT油化船压载水处理系统图

处理系统采用HG500X型压载水处理装置、前处理加后处理式处理模式和紫外线(UV)灭活技术。压载时，水流经过滤器，滤掉大于50 μm的颗粒物和生物体，反冲洗的海水及滤出物被直接排放入海，经过滤的压载水经UV单元紫外线照射，进各压载舱。排放压载水时，自动冲洗滤器被旁通，水流再次流经UV单元，再经过一次杀菌，整个系统不使用活性物质。HG500X型压载水处理装置流程图如图4所示。

3其他注意事项

3.1证书上的考虑

除生产厂商在开发产品的过程中须获得IMO和GESEMP压载水工作小组(BWWG)的初步认可外(如果压载水处理装置的流程过程中没有活性物质，则不需要获得GESEMP的认可)，设计中所选产品必须已经获得主管权威机构的型式认可证书。

3.2尺寸上的考虑

不同处理系统的形状和尺寸差别很大。船上的空间有限，设计最初阶段就应综合考虑处理系统的布置空间。对于大尺寸的设备，跟厂家技术洽谈时就应要求系统模块化，可拆分成独立的单元分解安装，充分利用船上有限的空间。对于体积过大，且不能分解安装的系统，可利用合理的系统布置方式，将其考虑安装在甲板或其他相对开阔区域。

3.3系统处理功率上的考虑

压载水处理系统选型时，系统的功率消耗是一大制约因素。某些技术的处理系统功率很大，如紫外线系统，设计时应了解船东的要求，再结合船舶电站的承受能力选择合适形式的压载水处理系统。

3.4系统处理能力上的考虑

压载水处理系统设计时，原则上是应保证能处理最大压载水流量。但对于某些压载水流量较大，压载依赖度不高的船舶，从减少压载水处理系统购买、操作和维护成本的角度出发，可采用一些较为灵活的设计，例如可按1台压载泵的流量选用压载水处理系统的处理量(必须在压载水管理计划中说明异地排放时不应使用1台以上的压载泵)。另外，可考虑额外设1台专门服务于压载水处理系统的小排量的压载泵。当在同一地点加装或排放压载水时采用大排量的压载泵，异地排放则使用为压载水处理系统服务的小排量的压载泵。

图4　HG500X型压载水处理装置流程图

3.5处理系统压降上的考虑

压载水处理系统的安装会导致压载水流量和压力下降。如某些自动冲洗滤器或旋分器会造成压头损失，UV单元会增加管路的背压，这些都将影响到泵的流量，因此在设计时应对系统使用时可能产生的压降进行必要的考虑。

4结语

压载水处理系统的设计涉及面广泛，目前来说几乎没有一个处理系统能适用于所有船舶。设计时应综合考虑船舶的营运特点、压载水处理的要求、船上可利用空间、压载舱的总容量、压载泵的排量、船舶电站的容量、建造及操作成本等因素；同时还应充分了解船东的需求，以及船舶主要航行水质对处理技术的要求，如使用电解海水法的处理装置对淡水压载水没有处理能力、使用紫外线法的装置对浊度大的压载水处理能力有限等。只有综合各种因素进行合理的评估，才能设计出适合的压载水处理系统。

参考文献：

[1]中国船舶工业总公司. 船舶设计实用手册[M].北京：国防工业出版社，2013.

[2]黄恒祥.轮机工程手册[M].北京：人民交通出版社，1992.

[3]孙宪波.油船安全操作与管理[M].大连：大连海事大学出版社，2010.

收稿日期：2015-11-15

作者简介：曹东江(1973—)，男，工程师，从事船舶科研与设计工作。

中图分类号：U664.83+3

文献标志码：A