营运船加装压载水处理系统常见问题浅析

营运船加装压载水处理系统常见问题浅析

聂鹏 李光远

青岛双瑞海洋环境工程股份有限公司 山东 青岛 266101

摘要：船舶压载水处理系统针对大型船舶的压载水中携带有害微生物或者动植物进行灭活处理，防止造成污染或者生物入侵等。由于国际压载水公约的强制实施，目前几乎所有的外贸船都已经安装了船舶压载水处理系统，本文针对营运船新加装压载水管理系统过程中遇到的技术问题进行分析，介绍常见的解决方案等。本文中研究的技术问题对未来船舶气体脱硫脱硝脱碳等新技术有极高的参考价值。

关键字：营运船：压载水处理：加装：技术问题

一 引言

航运一直是作为全球贸易的主要运输方式，为实现经济全球化提供了重要的保障，因运输商品的种类广泛、性价比较高、运输网络遍布等优点，使航运量占全球贸易运输量的90%以上。根据数据显示，全球前十大航运公司在集装箱领域、干散货领域、油气领域的营运船舶数量约四千余艘，在航运市场如此巨大的体量下，如何在既能保护海洋生态环境又能使航运市场健康发展成为了科学家研究的新的方向，众所周知，海洋运输需要频繁的向船舶的压载舱内注入和排出海水，此部分海水称为压载水，具有保持船舶的稳性，增加船舶的吃水从而提高航速等优点，但是缺点是从某国家海域注入的压载水后去往别国的海域排出会发生海洋污染和生物入侵等严重环境问题，因此在上世纪九十年代全球海事组织制定了《防止船舶压载水和沉积物排放引入有害水生物和病原体指南》，并在2004年通过了《2004年国际船舶压载水和沉积物控制和管理公约》，我国在2018年正式向国际海事组织提交文书加入该公约，并在2019年初正式生效。

二 压载水处理系统分类与介绍

截至目前，我国大部分的国际贸易船舶已经完成了压载水处理设备的安装，本文将着重分析营运船首次安装压载水处理设备时遇到的技术问题以及解决方案。

目前主流的压载水处理设备分为物理法和化学法两种。物理法主要通过紫外线照射或者注入惰性气体等使水中的微生物死亡。化学法主要有投入化学药剂、电解海水、电催化等。在压载阶段投入或产生氧化性物质杀菌，在排放阶段加入中和药剂使压载水无公害化。物理法处理压载水的代表产品是中远海盾压载水处理系统，采取过滤+紫外线的原理。化学法处理压载水的代表产品有韩国techcross压载水处理系统、青岛双瑞Balclor压载水处理系统、青岛海德威压载水处理系统等，Techcross和Balclor压载水处理装置的原理相似，优点是使用成本低、维护成本低，但是其设备数量众多，管路数量最多，安装难度最高。以VLCC为例，青岛双瑞Balclor压载水处理系统的设备数量约20-30个，管路数量约800-1000根，铁舾件约400-500个。安装过程主要分为以下四个阶段；①设备和管路等吊运进舱②设备安装③管路连接④电气接线设和备调试。

2.1 设备和管路等吊运进舱阶段

正常的机舱和泵舱都会设备吊物口，所有的设备、管路、铁舾件等都从吊物口进入到机舱和泵舱即可，但是部分船舶的设备尺寸大于吊物口尺寸，主要的解决方案如下：

（1）若设备允许拆解分割，将设备拆解成允许进入吊物口的尺寸即可，该方案的优点是不需要工人切割船体结构，施工量少，缺点是大部分厂家的设备不允许拆解，拆解和组装时需要设备厂家的专业人员进行操作方可。

（2）将机舱或泵舱的吊物口手动切割扩大，该方案适用于绝大多数的船舶，技术难度低，但是要求吊物口周围不能有强结构或者其他管路及铁舾件，如果有其他管路及铁舾件，那么及时扩大了吊物口，设备依然无法避开管路铁舾件进入机舱。

（3）如果以上两种方案均不可行，那么只能在机舱区域的外板上寻找合适的位置开临时孔，或者在机舱和货舱区的舱壁上开临时孔，该方法技术难度低，自由度高，但是施工量巨大，需要先搭设大量的脚手架以及其他安全措施等，回焊后需要对焊缝做PT检测和UT检测。

2.2 设备安装阶段

该阶段主要包含设备定位、底座的安装、设备的安装等，其中大多数问题为设计问题。

（1）设计中将设备基座焊接在机舱底层的花钢板架焊接在一起，该设计属于设计失误，并且无论是否为震动设备都不可将设备基座布置在花钢板架上。

（2）设计中将设备基座布置在油舱的舱壁上，此问题并不是设计错误，但是该设计将导致工人优先将油舱内的油清理干净后才进行设备基座的安装，清理油舱的工作至少需要2-3天，时间成本、人力成本、物力成本等耗费巨大，除非确实无其他方案，否则必须考虑该方案带来的以上影响。

（3）设计中将设备基座布置在其他设备的工作空间、维修空间、人行通道等位置，例如将大尺寸设备布置在机舱行车下方影响机舱行车吊运主机配件。

2.3 管路连接阶段

该阶段是工作量最大的阶段，工人根据安装图纸将所有管段连接起来，过程中遇到最多的问题就是管路制作和管路定位问题，抛开这两种工人操作问题，以下分析技术原因造成的问题。

（1）在压载水处理系统中几乎所有的品牌系统都使用了自动反冲洗过滤器来去除海水中的大尺寸微生物，例如海藻或贝类等，之后再使用物理法或者化学法彻底灭活。所以自动反冲洗过滤器的布置位置非常重要，位置一旦不合适那么过滤器的反冲洗效果不好，会造成滤器堵塞无法使用，据统计几乎一半以上的滤器频繁堵塞问题是由于布置位置的不合适导致反冲洗效果不佳造成的。

（2）有相当多数量的营运船都存在顶边舱，顶边舱在排载时只需要在甲板上将舷外阀打开即可排出，但是在安装压载水处理设备后，不允许未处理和未检测合格的压载水排出。较多的解决方案有两种，一是将顶边舱和底压载舱使用管路相连，这样顶边舱的压载和排载都由压载泵完成，实现了处理和取样分析全过程监控。该方案的缺点是许需要计算压载舱的结构强度以满足要求。二是在主甲板上使用一根管路连接所有顶边舱，此管路从机舱顶棚处进入机舱后使用压载泵进行排载，该方案的缺点是排载时管路中充满空气无法完全排载。

（3）如果船舶安装电解法原理的压载水处理设备，则会出现一个共性问题，那就是淡水水域，当船舶驶入淡水水域时，由于压载水的盐度低，无法电解或电解效率太低无法用来处理压载水。主流的解决方案有以下两种，一是化盐法，使用容器将工业盐融化为高浓度的盐水，然后电解浓盐水来处理压载水。该方案的缺点是需要大量的工业盐和额外准备容器来储存浓盐水。二是使用艉尖舱提前储存好足够量的海水，供船舶在淡水水域电解使用。

2.4电气接线和设备调试阶段

该阶段主要是连接所有电气设备和调试，实际上工人只需要按照图纸将所有电缆连接后即可 ，但是也会有一些隐蔽的问题存在，一是电缆穿过水密舱壁时未正确使用防火电缆泥进行有效封堵。二是安装限位开关时未正确选择限位开关，造成阀门的开闭信号无法监控。三是电缆敷设时未按照设计原则将动力电缆与信号电缆分开，造成信号的干扰。

3市场意义和结论

根据以上所有问题的分析，我们可以科学地规避很多风险，众所周知，压载水处理设备的强制加装是全球范围内首次进行大规模改造的开始，随着化石能源的日益枯竭和对环境问题的日益重视，我们可以预测到未来将是清洁能源替代传统化石能源的时代，当化石能源完全被替代后，还是会出现新的法规来强制船舶使用清洁能源。

营运船加装压载水处理设备积累下来的宝贵经验可以完全适用于其它系统设备的加装，例如近期新兴的甲醇燃料系统。虽然压载水处理设备改造项目基本结束了，但是不久的将来还会出现其它系统的批量加装，本文中出现的问题及解决方案将会给未来的改造市场提供很高的参考价值。