一种便于船舶压载水的杂质过滤装置设计方案

汪伟奎 天津中海油能源发展油田设施管理有限公司

1.引言

全球一体化进程逐渐加深，海上贸易更加依赖远洋船舶运输，据统计目前有85%的国际贸易货物依赖远洋船舶完成。船舶在货物装卸过程中需要进行压载水的装载和排放，用来控制船舶的浮态和稳性。随着船舶数量的增加和船舶周转量的增加，船舶压载水的装载和排放更加频繁，一方面大大增加了外来有害水生生物在压载水中存活和转移的机会，根据相关研究显示，全球每年至少有超过3000种水生植物和微生物随超过100亿吨的船舶压载水搬运到世界各地的不同海域。如果不对船舶压载水进行有效处理，则会使有害藻类、细菌和病毒等被带至其他地区和海域，从而造成对当地的生态灾难。船舶压载水排放引发的外来生物入侵已被全球环境基金组织确认为危害海洋的四大威胁之一。另一方面，在装载压载水过程中还会携带大量泥沙，并沉淀在船舱中。这些沉淀物对于船舶的稳性和载货性能而言，也会带来一定的损害。国际海事组织（IMO）于2004年颁布了《国际船舶压载水及沉积物控制和管理公约》（简称“公约”），明确提出船舶压载水处理后的生物排放标准。按照公约要求，船舶应在规定的时间内安装符合 IMO 和船级社要求的船舶压载水处理系统，公约在 2017 年 9月8日正式生效。USCG在2013年正式颁布了final rule，要求进入美国海域的远洋船舶在进行压载水排放前必须经过处理，同时也明确提出船舶压载水处理后的生物排放标准和船舶压载水处理系统的安装要求，并符合USCG型式认可。过滤器是压载水处理系统的主要部件，因此有必要对其工作原理和技术特点进行验证分析，以使其满足实际使用。

图1 装置轴侧结构示意图

图2 装置前视结构示意图

2.装置设计

为解决压载水杂质过滤问题，本设计提供一种可提高清理或更换过滤网的便利性，同时提高过滤效果和效率的便于清理的杂质过滤装置，具体如图1至图3所示。

图3 装置左视结构示意图

3.装置特点

3.1 装置设计有自动清洗功能

本装置在清洗工作过程中会较小的影响正常工作进展。设备会自动将过滤所得外来生物、固体沉淀物污染物、微生物、病菌等杂质经污水管直接将放到压载水取水处的船体外，减少了外来外来生物和固体沉淀物等污染物的携带风险，提高了后续处理的便利性和整洁度。

3.2 本装置结构轻巧占地容积小

由于船舶设计的主要功能是用来运输货物。船舶载运货物的两个重要指标一是货物处所的货物容积空间，二是货物处所提供的货物载重能力。为此船上的空间是宝贵的，需要安装的各种设备要尽可能小地占用船舶的各类空间使用。本装置设计轻巧，占地容积小，具有一定的技术优越性。

4.装置运行原理

船舶压载水的杂质过滤装置具体运行原理如下：

（1）装置包括过滤下筒、合页、过滤上筒、卡环和两组螺栓，过滤下筒顶端设有开口，过滤下筒内壁设有卡架，过滤下筒左端下部设有排水管，排水管左端设有排水法兰片，过滤上筒通过合页转动安装在过滤下筒上，过滤上筒上设有注水管，注水管上设有注水法兰片，卡环底端设有过滤网，卡环可卡装在卡架上，过滤上筒的前后两端均设有挡片，过滤下筒的前后两端均设有螺栓架，两组螺栓可穿过两组挡片并螺装至两组螺栓架内。

（2）装置在排水法兰片外壁设有法兰密封圈，注水法兰片外壁设有法兰密封圈。密封圈起到密封作用，防止过滤水二次污染。

（3）装置在过滤下筒顶端内壁设有筒密封圈。

（4）装置在排水管上设有手阀，手阀上设有手阀把手。

（5）装置在卡环顶端设有两组连接架，每组连接架顶端设有提环。提环可以提高操作的便利性和安全性。

（6）装置还包括两组吊圈和两组连接绳，两组挡片上均设有安装架，两组吊圈圈套在两组安装架上，螺栓通过连接绳与吊圈固定连接。

（7）装置还包括把手和把套，把手固定安装在过滤上筒上，把套固定套设在把手上。

（8）装置还包括多组垫脚，多组垫脚固定安装在过滤下筒底端。

5.装置效果

本装置与现有技术相比，首先过滤上筒盖在过滤下筒顶端，挡片和螺栓架贴紧，螺栓穿过挡片和螺栓架，压载水管通过注水法兰片与外界的供水装置连接，排水管通过法兰片与外界的压载水装置连接，压载水通过注入管进入过滤上筒和过滤下筒内，经过过滤网的过滤后，通过排水管排出，当需要清理或更换过滤网时，松动螺栓并将其取出，之后打开过滤上筒，再将卡环和过滤网从过滤下筒中取出即可，提高清理更换过滤网的便利性，防止过滤网堵塞，提高过滤效果和效率。当前我国国内现有的船舶压载水自动清洗过滤器技术相对国际发展技术还较为落后，只有少数厂家可以生产。本装置设计结构合理，系统需求压力较低，压载水过滤精度较高，用于船舶压载水的处理处理效果较好。本装置还可以用于其他场景的水初级处理，应用前景较为广阔。