压载水处理装置的实船应用问题

刘泽吉，王树山，都基旭

（大连中远海运重工有限公司，辽宁大连 116113）

关键字：压载水处理装置；实船应用；设备订货；系统设计

0 引言

随着2017年9月8日压载水公约的生效，关于压载水处理装置的应用是目前业界最引人注目的话题之一。但实际上，压载水处理装置在船舶上的应用要早于规范生效日期，并且已经积累了一些关于应用方面的经验。大连中远海运重工自从2013年在N206项目上安装第1台压载水处理装置以来，已经积累了数型压载水处理装置在不同船舶类型上应用的经验，现将在实际应用遇到的一些问题及解决方案分享如下。

1 压载水处理装置与其他系统的接口问题

根据规范要求及压载水处理装置设备本身的特点，压载水处理装置与原船系统存在着许多接口，比如，与GPS的接口；与电站管理系统的接口（大功率询问）；与机舱风机的接口（电解型压载水处理装置与机舱风机的启动连锁）；与监测报警系统的接口等。由于压载水处理装置也是压载水系统的一部分，因此不可避免的与阀门遥控系统存在着许多接口，这也是压载水处理装置实船应用设计中遇到的最主要的问题之一。

载水处理装置与阀门遥控系统的接口问题主要体现在一些阀门的供货和控制这两个方面。在压载系统中，压载水处理装置进出口安装有隔离阀，并配置旁通阀，如图1所示。

图1 压载水处理装置系统图

上述设计时为了保证在应急情况下，即使压载水处理装置出现故障，也能通过旁通管路进行应急压载/排载。另外规范还要求，在压载水处理装置被旁通时，这种操作应和GPS信号一起记录并储存至少 2年，同时系统输出声光报警，提醒相关人员在上述旁通操作。因此，上述阀门的开闭状态需要被压载水处理装置监控。而有些压载水处理装置还需要上述阀门的控制权以配合其压载水处理的操作，但是大部分压载水处理装置厂家并不提供上述阀门，这些阀门一般由阀门遥控厂家提供。因此，在压载水处理装置的实船应用初期，常常需要花费大量的时间来协调压载水处理装置和阀门遥控系统之间的供货范围和接口。目前的做法是：船厂在进行压载水处理装置的订货时，需要和阀门遥控系统的订货协调进行，上述阀门一般要求由阀门遥控系统提供，并将 2个系统之间的通讯的信号类型明确；如果 2个设备都要求阀门的控制权，那么就明确谁具有优先权。通过上述做法避免了船厂在随后的设计中出现遗漏和错误。

2 电解式压载水处理装置在低盐度水域中的应用问题

电解式压载水处理装置是通过滤器过滤后，再利用电解装置电解海水产生的电解液对海水进行消毒的一种压载水处理装置。对于这种压载水处理装置，只有压载水具有一定的盐度时才能有效工作。但在船舶的实际运营中，其航行水域的盐度是高低不同的。在河流、湖泊水域及河流入海口区域，盐度更是有可能小于1PSU或者更小。对于航线不固定的船舶来说，这就意味着在其运营过程中有可能面对低盐度压载水问题。另外，USCG要求各压载水处理装置明确是否能处理低盐度压载水和淡水[1]。因此，低盐度压载水的处理问题是所有电解式压载水处理装置和许多船舶都必须面对的问题。

表1为船厂在订货过程中，根据不同品牌的电解式压载水处理装置厂家提供的方案，整理出来的各装置能正常处理的压载水的最小盐度。

目前，针对这一问题，电解式压载水处理装置厂家推荐的方案是在船舶的艉尖舱储存一定体积的高盐度海水。当船舶运行在低盐度区域时，将上述高盐度海水加入新泵入的压载水，以提压载水的盐度；或者用上述储存的高盐度海水电解产生NACLO，注入到压载管路中，对压载水进行处理[2-3]。

表1 各厂家对压载水的最小盐度要求

上述方案虽然可以解决低盐度压载水的处理问题，但在实际应用中也遇到一些问题，主要有以下几个方面。

2.1 影响载货量及结构强度计算

根据以上方案，当船舶在低盐度区域加装压载水时，需要提前储存高盐度的海水或卤水，其容积由压载水处理装置的特点和需要处理的压载水总容积决定，表2为各品牌压载水处理装置厂家方案中要求预先储存的海水容积与总压载水舱容积比。

表2 各厂家要求的预留的海水容积

由于船舶总压载水舱的容积一般都比较大，相应地，预先储存的海水需要占用大量容积，表3为根据各厂家数据结合我司建造的82 K散货、113 K油船及30 K多用途船参数，得到各船型在使用不同设备时需要预先储存的海水容积。

从以上数据可以看出，压载水舱总容积越大，预先储存的压载水也越大，对于运输船来说，其损失的载货能力也越大，这是船东不希望看到的结果。一艘82 000 t散货船的船东就曾经在保修单中抱怨，为了应对上述情况，该船舶需要预留360 m3的海水在艉尖舱，影响了该船的载重量，使船东遭受了经济损失。

对于一些船型，使用这种方案可能还会遇到结构强度的问题。

上述113 K油船，根据计算在低盐度区域最多需要在艉尖舱储存320 m3海水，但是根据共同结构规

表3 各船型预先储存的压载水舱容积

注：Vt为总压载水舱容积；Vp为预先储存的压载水容积范Ch.4 Sec.8 2.1&2.2，如将艉尖舱视为可消耗舱舱进行强度计算，在做结构强度计算时，该舱需要视为满舱进行计算[4]，此时表4中的一些装载工况结构强度就不满足要求。

表4 某型113K油船艉尖舱作为压载水处理装置海水备用舱的结构强度计算

对于这种情况，首先要和入级的船级社进行讨论，对该舱室功能定义进行明确。如最终确认为可消耗舱，那么就需要考虑另外选择合适的舱室来储存这些海水。

2.2 影响压载水处理装置在一些船型上的应用

根据资料，可得到各船型的压载舱总容积和艉尖舱的容积的数据如表5所示。对比表3和表4，可以看出对于113 K油船和30 K这2种船型，当使用品牌2的产品时，其艉尖舱容积要小于要求的预先储存的海水容积，如果仅使用艉尖舱来储存预留的海水，那么品牌2的产品将不适用于该船型。

表5 船型的压载舱总容积和艉尖舱的容积

2.3 导致艉尖舱排载时间过长

在设计中，为了确保艉尖舱预留的海水容积满足厂家的要求，在进行艉尖舱的吸口布置时，一般将压载泵的吸口（AP口）布置在压载水电解装置增压泵吸口以上一定位置，两者之间的压载舱的容积为预留的海水容积。图2为某82 K散货船艉尖舱压载舱吸口的布置。

图2 艉尖舱压载水吸口布置

针对上述布置，上文提到的船东提出了一个问题，如何在不需要预留的海水时将艉尖舱排空？因为压载泵的吸口在预留的海水之上，无法通过该泵进行排载；而增压泵正常工作时仅用于将海水泵到电解单元。进过和厂家沟通，厂家提出了通过增压泵将上述艉尖舱内的海水泵到电解单元（此时电解单元不工作），在通过电解单元-电解液注入管路-主压载管路-排舷外的路线进行排载，由于增压泵的排量只有15 m3/h，通过计算，总的排载时间需要24 h，远远大于该类型船舶的压/排载的设计时间。对此方案，船东是非常抵触的。在此，也提醒设计者考虑是否还有更好的解决办法，既能保证海水预留又能不耽误排载时间。比如，降低吸口的位置，用过增加警示牌或者增加低位报警装置等措施提醒船员，在需要储存海水时注意保证一定量的水位。

针对上述问题，有些厂家提供出或者使用造水机的卤水或淡水加盐的方式来提供电解水等，以避免艉尖舱预存海水导致的一系列问题，但是该方案一来缺少应用经验，且由于淡水与盐混合后的盐度不稳定，影响电解效果；二来船员的工作量太大，一般不为厂家所推荐。因此，虽然电解型压载水处理装置存在着上述种种问题，但是由于其处理压载水排量较大的船舶上具有明显的降低能效且布置灵活的特点，且艉尖舱预存海水方案简单经济，因此电解型压载水处理装置对于载水排量较大的船舶来说是一种比较好的选择。在设计初期做压载水处理装置选型时，船厂也需要综合各方面的因素，并和船东沟通，做出各方都满意的选择。

3 油舱艉尖舱和主压载舱同时处理问题

油船从安全角度考虑，其压载系统一般分为主压载系统和艉尖舱的压载系统 2个独立的部分。主压载系统通过安装在泵舱的压载泵对机舱以前的主压载舱进行压/排载，艉尖舱则通过机舱内的舱底消防总用泵进行压/排载。

对于大型油船，由于其压载水排量较大，一般采用注入式电解型压载水处理装置，配置一套电解单元，并通过不同的注入管路将电解液分别注入到主压载系统和艉尖舱压在系统的管路中去。但需要注意的是，不是所有的产品都能对艉尖舱和主压载系统的海水进行同时处理。

注入式电解型压载水处理装置工作原理是测量压载管路中的海水流量，然后注入一定比例的电解液。因此，若要同时对注入到艉尖舱和主压载舱的海水进行处理：1）首先，电解单元的处理能力要能满足同时处理艉尖舱和主压载舱海水的能力；2）其次，电解液注入系统能根据艉尖舱压载系统和主压载舱压载系统不同的流量分别注入不同剂量的电解液，这需要2套电解液定量注入装置；3）在软件上，要能实现上述 2套系统同时注入的控制。船厂在进行设备订货时，一定要了解设备的工作原理和配置，确认是否具备同时处理的能力，或者前期在商谈规格书时明确是否需要同时处理，以避免建造过程中出现不必要的麻烦。

4 总结

上述几个问题是船厂在压载水处理装置的应用配到的一些典型的问题，通过对上述问题的分享，希望能对压载水处理装置在船舶上更广泛的应用起到推进作用。同时，随着压载水公约的正式实施，压载水处理装置将会得到更多的应用，虽然它已经成为了一种比较成熟的船用设备，但在实际应用中，还是需要不断总结问题，为船东和船厂找到更好的解决方案。