某船舶油水分離器的選型設計及技術改良

朱浩+刁正芳

（江蘇南極機械有限責任公司）

摘 要： 隨著國際海事組織（IMO）對水域環境的日益重視，涉及船舶防污染的各項法規條文相繼生效并更新了相關要求。本文主要通過對船用油水分離器的組建構成及其工作原理做介紹，同時針對油水分離器的常見故障進行了深入分析，并通過兩種類型油水分離器在各個的方面性能進行了對比，最終做出優化選擇。并對在技術上進行了改良設計，使之使用性能更加優良。

關鍵詞： 油水分離器；聚結器；氣動三通閥

一、船用油水分離器的基本構成和工作原理及影響因素

1、工作原理

船用油水分離器原理主要有重力分離法、聚結分離法、過濾法和吸附法等。就現階段而言，絕大部分船用濾油設備是采用重力分離法，同時配合或輔助聚結、過濾和吸附等方式。具體工作原理如下：首先，油污水通過進口進入集油室，然后粗大型油滴便會朝上浮動，繼而進入集油室頂部，而油污水（含有小顆粒的）則會朝下流動，接著經過板式聚結器進行粗分離，最后相對較大的油滴形成，朝上浮動，集中到集油室，而剩下的油污水，則會通過過濾器、過濾掉機械雜質和一分部石蠟膠體，剩下的細微油粒會通過纖維聚結器的兩極分離進行分離，分離出來后，會朝上浮動至集油室，最后，排放符合排放標準的水，如果超過了排放標準（>15ppm），污水排放自動停止裝置會自動報警，并且將不符合排放標準的污水通過三通電磁閥的啟閉自動泄放返送至船舶艙底。如果油位監測器檢測到集油室的污油達到一定位置，則要啟動排油污閥，將污油泵至污油柜中。

2、影響分離性能的因素

油水分離器的分離效果的好與壞，與其本身結構，污水中的油類品種及其含油量、污水泵類型、流量、工作壓力有關，而這些因素一般不太好改變，因此總結下來從管理的角度上看，造成水中含油量高的原因有：

（1）排油控制系統失效，分離出的污油未及時排出，連同排出的水一起流出分離器；

（2）吸附材料的使用性能將決定最終的水中的含油量，因此吸附材料的使用性能下降或失效時；

（3）污水螺桿泵橡膠襯套磨損，容積效率下降，使油水乳化，分離效率下降時；

（4）分離溫度下降或過高，使油的粘度過大或者過小；

（5）分離器內部太臟；

二、CYF-B型和ZYF型油水分離器各方面性能對比

1、兩種油水分離器的性能對比

（1）相同點

CYF-B型和ZYF型油水分離器，這兩種油水分離器的分油基本工作原理是相同的，都是先后經過重力分離和聚結分離進行兩級分離。而且兩種類型的油水分離器的排放量都能達到標準要求，所以在民用船舶上都有應用。

（2）不同點

但是兩者在分油器的結構上卻有很大差異，油污水進入油水分離系統的過程也大不一樣。主要區別有以下幾點：

①泵對污油水的攪拌和使用壽命

CYF-B型油水分離器分離污油水時，油污水要先經過泵。經過泵的抽吸和攪拌（不論是單螺桿泵還是電動柱塞泵），都會將原來油污水中大的油滴攪拌成細小的油滴，使污油乳化，從而增大了分離的難度。而對于ZYF型油水分離器，采用后置污油水泵，先對分離筒抽真空，這樣油污水沒有經過泵直接進入分離筒，從而避免了對油污水的攪拌作用。因此ZYF型油水分離器分離精度要比CYF-B型油水分離器高，更容易達到排放標準。同時，由于泵的后置泵吸入和排出的都是污染度很小的清水，減少了泵磨損，故障率降低，泵的使用壽命更長。

②分離效果-氣浮分離效應

氣浮分離是從水中除油的一種常用方法：在一定方法下讓一部分氣體溶于水，形成氣溶水。然后采用突然降壓，快速釋放產生的大量微細氣泡粘附于經過混凝反應水中的油花上，使絮體上浮，從而迅速除去水中乳化油，達到凈水除油的目的。油污水中溶入一定的空氣，可以看作是氣溶水。ZYF型油水分離器工作時分離筒內處于真空狀態，油污水進入分離筒，相當于壓力突然下降，油就會迅速被水中的氣體帶離到水面，在真空狀態下進行重力分離，從而避免了油被乳化。由于CYF-B型油水分離器中的污油水沒有壓力變化，因此沒有氣浮分離效應，污油的乳化程度增大，使分離難度增加。

③聚結器沖洗清潔效果

油水分離器工作一段時間后，分離器的聚結器和濾器都會受到污油水的污染。如果不及時加以清洗，就會影響分離效果，達不到排放標準。對于CYF-B型油水分離器，當聚結器臟污時，可以打開蒸汽沖洗噴嘴對板式聚結器組和兩個纖維聚結器利用高溫高壓的蒸汽進行沖洗。這種沖洗方式是順著污油水流動的方向進行的，再加上板式聚結器比較容易臟污，且板的表面很容易附著粘稠的污油，沖洗清潔效果比較差。因此在正常使用中CYF-B型油水分離器的聚結器清潔會很頻繁。

而對于ZYF型油水分離器的沖洗則是：海水先后經過閥和氣動三通閥，經過泵后通過氣動三通閥，經分離筒的底部進入，對兩級聚結器分離器先后進行清洗，最后經過噴口，氣動三通閥排出。因為海水沖洗路線和油污水進入分離筒的路線相反，因此稱為反沖洗。反沖洗清潔聚結器的效果要比順沖洗好的多，而且不會堵塞。因而ZYF型系列油水分離器的聚結器使用壽命很長，拆洗周期可達2年。

④加熱方式對比

CYF-B型油水分離器采用的蒸汽加熱方式，雖然在一定程度上節約了能量，但也大大增加了蒸汽管路的長度和敷設管路的難度，同時由于蒸汽管路的絕熱包扎和可能存在的泄露，更增大了蒸汽管路的初裝費用和管理難度。因此油水分離器使用蒸汽加熱方式越來越少。

ZYF型油水分離器采用的是電加熱，相比蒸汽加熱更可靠，設計和管理更簡單，同時也達到良好的加熱效果。

2、優選類型

通過對CYF-B和ZYF兩種類型的油水分離器的比較，不難發現ZYF型油水分離器分離具有分離精度高、泵和聚結器的使用壽命長、設計和管理簡單方便、重量輕等性能。但是后者的價格要高。ZYF型的油水分離器雖然取消了蒸汽加熱和復雜冗長的蒸汽管路，卻增加了氣動控制管路。但相比于蒸汽管路，氣動控制管路更容易設計和管理。通過反復的論證和性價比的計算，最終確定ZYF型的油水分離器更適合現代化船舶的設計觀念。從而船舶最終選擇設計使用ZYF型的油水分離器。

3、設計改良

ZYF型的油水分離器系統，為節省管路采用了很多氣動三通閥，這就要求設計很多氣動控制管路。這些空氣管路的存在不僅占用了機艙的空間，同時也會造成空氣泄露從而導致氣動控制失效的可能。另外由于控制空氣管路很長，遭受污染的機率增多，使氣動閥的故障率升高，增加了維護頻率。因此使用電動控制代替氣動控制，用電磁三通閥來代替氣動三通閥。在電動控制中，自動控制的精準度提高，電路的敷設要比空氣管路要容易的多，這樣不僅減少了設計成本，更重要的是電動控制更加直接、可靠、靈敏。

三、結束語

船舶機艙油水分離器是船舶防止海洋污染的重要設備，在防止船舶對海洋環境造成污染的過程中發揮著至關重要的作用。提出某船舶油污水處理裝置的選型設計和技術改良的方法，這對防止并有效控制船舶污染，維持船舶健康運營將有著至關重要的作用，同時在類型優勝略汰的規則下，達到了國內外排放標準，操作簡單，性價比高，是現代船舶適應科技發展的體現和需求。

參考文獻

[1] 魏棟，呂輝筆.船舶機艙油水分離器排油監控系統的PSC檢查[J].中國海事，2014（04）.

[2] 白道光.船舶污水處理技術及其發展趨勢[J].上海造船，2006（02）.