VLCC压载舱防泥沙沉积措施与展望

张 毅任飞华

（1.上海交通大学 上海200240；中国船舶及海洋工程设计研究院 上海200011）

VLCC压载舱防泥沙沉积措施与展望

张 毅1，2任飞华2

（1.上海交通大学 上海200240；中国船舶及海洋工程设计研究院 上海200011）

在我国，VLCC因停靠在高含沙量码头而导致压载舱沉积物大量积淀。为解决此问题，归纳总结了目前国内外VLCC船型应对压载舱泥沙沉积的措施；根据VLCC船型升级发展的特点，提出目前比较有效的措施，并归纳总结了今后压载舱防泥沙沉积措施的发展趋势。

超大型油船；压载舱；防泥沙沉积

引 言

根据我国最新的战略原油储备计划，VLCC作为战略船型，其数量仍有较大缺口。为此，发改委批复了一大批VLCC新造计划，招商局和长航中外运合资成立了VLCC邮轮公司。

受码头吃水限制，我国VLCC需停靠在舟山、宁波等高含沙量码头，导致压载舱沉积物大量积淀。每艘VLCC在卸下原油的同时，至少要把当地含有约1.5%泥沙的90 000 t左右海水注入压载舱［1］。这些沉积物会对航速、载货量、能耗带来损失，更严重的是，压载舱沉积物还可能损害船体结构和影响船舶操作安全。VLCC压载舱清淤工程量大，同时双层底内骨材密集，淤泥沉积在骨材之间，清理工作又非常困难，所以需要花费大量人力、物力，从而影响船舶正常运营。

为此，船东极为关注如何才能尽可能减少VLCC压载舱沉积物，而这也正是目前船舶设计单位亟待解决的问题。

1 现有措施

解决VLCC压载舱泥沙沉积的现有措施主要包括运营管理和设计调整结合运营管理两种。

1.1 通过运营管理防泥沙沉积

VLCC运营管理中，控制压载舱泥沙沉积的着重点在于采取操控手段减少泥沙进入压载舱和泥沙进入压载舱后的管理工作。

提高运营管理水平是目前国内外VLCC船东控制泥沙沉积的主要手段，主要包括泥沙预防和泥沙治理两个方面。

1.1.1 减少泥沙进入压载舱措施

泥沙预防采取措施通常包括控制压载时间、地点等因素的选取等，见表1。

表1 VLCC防压载舱泥沙沉积的运营管理措施

1.1.2 泥沙进入压载舱后的管理

目前，VLCC船队普遍通过制定船员工作计划，利用满载航次，对压载舱进行定期下舱检查，以便及时掌握压载舱内泥沙沉积状态，根据检查的状态定期清淤。根据用船单位的实际情况，目前VLCC上人工清淤是直接控制压载舱内淤泥最有效的办法［2］。同时，制定压载水管理计划，在清洁水域按计划进行压载水置换，也是清除压载舱内泥沙的有效手段。

1.2 通过压载舱设计调整防泥沙沉积

采取运营管理防压载舱泥沙沉积，只是基于压载操作控制、淤泥检查清理、压载水置换；但这些方法费时费力、代价大、成本高，有些方法甚至本身就会影响安全性。为此，国内外研究开发了各种压载舱优化型VLCC。

大连远洋运输公司进而提出油船压载舱抗泥沙型新构想，结合防泥沙运营管理思路采取分设港内压载舱以及深海压载舱的设计。港内压载舱约40 000 t，用于空载离岗时打压载至船舶最小吃水，保证安全离港后，在清洁水域打压载至深海压载舱。此设计无需较高的船舶操作水平，便于运营使用。

上述设计均依循减少泥沙进入压载舱的思路，对传统VLCC进行优化，但并未取得实船应用。

2014年，中国船舶及海洋工程设计研究院为招商局集团下属的香港明华船务公司设计32万吨VLCC船型采用溢流式防泥沙压载舱设计，并于2015年起陆续交付使用。此设计立足于泥沙进入压载舱后的管理，为VLCC放泥沙船型的设计拓展了新思路。

图1是此型VLCC溢流式压载舱防泥沙系统示意图。通过对传统VLCC压载水舱作进一步分隔，在原单一压载舱结构的基础上，分割为被下压载舱包围的上压载舱形式，上、下压载舱仅在舱顶部连通，以便上压载舱透气及舱内的水溢流至下压载舱。打压载时，压载水先注入上压载舱。压载水缓慢至高位时通过上压载舱的顶部溢流孔进入下压载舱。在缓慢注满上压载舱过程中，泥沙会大量沉积在上压载舱内，而较清洁的压载水注入下压载舱内。经CFD仿真结果分析，通过溢流并结合注入口布置型式和上压载舱内特殊开孔，可以将75%的泥沙（以质量计）控制在上压载舱内。

上压载舱地面为无骨材的光滑平面，在上甲板面配置专用消防阀，连接到设置在上压载舱内的冲洗管及软管接头。当泥沙沉积到限定程度时，利用满载工况，只需通过机舱中的消防泵或总用泵吸入海水后输送至甲板面的消防总管，再通过专用消防阀、冲洗管和软管接头对压载舱内沉积的泥沙进行有效地冲洗和稀释，然后通过压载喷射泵把压载水泵至舷外，即可实现对压载舱内淤泥的清理。区别于传统人工清淤，经此优化设计后，压载水管理中的清理工作量大为减轻，既节省了人工费用，又节约了每次清理耗费的时间。同时，此船配置压载水处理装置，通过使用压载水处理装置配备的前置滤器，有效减少泥沙进入压载舱。

图1 VLCC溢流式压载舱防泥沙系统示意图

2 VLCC压载舱防泥沙沉积措施发展趋势

2.1 IMO《船舶压载水和沉积物控制与管理国际公约》带来的影响

截止到2016年9月，已有52个国际批准了IMO的压载水公约［3］，远超公约所要求的国家数量，并且这些国家的总吨位已达到公约生效条件35%的要求。压载水公约的生效，将使得船舶初期投资成本和运营成本增加，但对环境保护具有重要的积极意义，也为防止VLCC压载舱泥沙沉积带来积极影响。

2.1.1 压载水处理装置对控制泥沙的作用

根据IMO的压载水公约第D-2条规定（见表2），适用于VLCC的压载水处理装置都配置了过滤精度在50 μm以内的前处理装置，主要包括预进气式气体辅助自清滤器和水里旋流分离过滤器，这些型式的过滤器，对多种水质水域的适应性好，且已经过实船验证。相对于传统的粗海水滤器3～5 mm的过滤孔径，前处理装置可以大大减少泥沙进入压载舱。

表2 IMO D2标准对压载水排放的要求

2.1.2 针对压载水公约开发的新船型对控制泥沙的作用

针对压载水公约开发的新船型，一类是少压载水船型。

大连船舶重工集团、大连远洋运输公司和英国劳氏船级社联合研发“Clear Advantage”系列油船，旨在实现VLCC船型压载水最小化，可减小40%的压载水需求。此项目在2013年已取得项目阶段成果鉴定。

2013年，日本名村造船宣布其设计的超低压载水VLCC船型（MIBS）满足所有国际船体强度和安全性要求，已取得日本船级社的原则性认可［4］。

少压载水型VLCC通过减少压载水量，具备节能环保的作用，可以解决VLCC压载舱泥沙沉积的老大难问题。

另一类是无压载水船型。

2004年美国密西根大学提出了用贯通流船体（Through Flow System Hull）技术设计无压载水船型［5］；荷兰科学家提出了单一结构船身型船舶并试造成功［6］，而日本造船研究中心（SRC）提出了V型船的日本无海水压载船（NOBS），其假想对象正是苏伊士油船和VLCC。

基于NOBS设计的VLCC船体的下半部分细长，呈明显向下突出的V型，使得此型VLCC吃水深度足以支撑船舶空载时的重量。经水池试验，此种VLCC可在不使用压载水的情况下航行于远洋环境中（正常海况），相当于传统船型压载舱处于30～40%舱容状况［7］。但这种无压载VLCC仍设有备用压载舱，遇恶劣天气仍需使用备用压载舱以保证船舶的安全稳性。

无压载水船型的开发既可解决压载水污染问题，并能提高能效，又可解决压载舱泥沙沉积问题，从而提高经济效益。

3 结 论

采用溢流式压载舱是现阶段能够实现且效果较理想的防泥沙型VLCC，而通过配合使用压载水处理装置的前处理过滤装置，能够达到更加理想的防泥沙效果，节省了压载水系统的维护、清理成本，具有较高经济效益。随着技术的发展，无压载水船型等新型VLCC必将成为现实，并达到更理想的防泥沙效果。

［1］徐华.中国船检［J］.防泥沙船型的奇思妙想，2010（9）：62-63.

［2］姜伟.VLCC压载舱淤泥控制操作［J］.世界海运，2012（12）：32-35.

［3］IMO.International Convention for the Control and Management of Ships’ Ballast Water and Sediments［R］.2004.

［4］沈苏雯.中国船检［J］.超低压载水船舶设计，2013（4）：54-56.

［5］Kotinis M D.Development and Investigation of the Ballast Free Ship Concept ［D］.USA： University of Michigan，2005.

［6］张荣忠.国外关于无压载水舱船舶的探索［J］.航海技术，2005（5）： 64-66.

［7］祁斌.中国船检［J］.无压载水船舶设计理念， 2011（2）：46-48.

Methods and prospects of sediment deposition prevention for the ballast water tank in VLCC

ZHANG Yi1,2REN Fei-hua2
(1.Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200240, China; 2.Marine Design & Research Institute of China, Shanghai 200011, China)

The VLCC in China docked at hyper-concentrated sediment harbor, often results in a large amount of the sediment deposition in the ballast water tank.Therefore, this paper summarizes the prevention methods of the sediment deposition for VLCC at home and abroad.According to the characteristics of the development of VLCC, the existing effective methods are put forward, and the development trend of the sediment deposition prevention for the ballast water tank is summarized.

VLCC(very large crude carrier); ballast water tank; sediment deposition prevention

U664.83

A

1001-9855（2016）06-0056-04

2016-07-01；

2016-07-29

张 毅（1985-），男，硕士在读，工程师，研究方向：轮机设计。任飞华（1981-），男，工程师，研究方向：轮机设计。

10.19423/j.cnki.31-1561/u.2016.06.056