浮船塢高壓水除銹改裝方法

馬百戰，康海云，喬鵬，丁旭泉

(啟東中遠海運海洋工程有限公司，江蘇 啟東 226200)

1 浮船塢高壓水除銹改裝的目標與意義

船舶除銹是浮船塢修理的一項重要業務，目前關于浮船塢除銹的傳統方法主要有：拋丸、打磨、噴砂等方法，除銹成本高、耗時長，需要耗費大量的礦砂和人力。長期處于這種惡劣環境中，工人也容易患職業病，呼吸道病癥和塵肺病等；除銹工作中產生的有害粉塵和礦砂大部分飄落到浮船塢四周的水域里，對于水質的污染更為嚴重。如何在已有的浮船塢上改裝一套新型優質高效的除銹方法，已經受到各個修船公司重視。很多船廠為了節省改裝成本，僅在原有的設備上面增設輔助設備。例如，在傳統噴砂設備上面增加水砂混合器，水砂混合液經過噴槍沖擊船體表面，用水來融合鐵銹和廢漆粉末。雖然這樣可以在很大程度上抑制了有害粉塵飄散，但沖洗后的廢水廢渣無法控制回收，全部流落到塢內甲板，只有大顆粒能沉淀在甲板上，大部分廢水混合液都流進了浮船塢周圍水域里，對于水質污染非常嚴重。類似于這種除銹改裝方式，對于施工和環境的影響仍然很大[1]。

浮船塢高壓水噴射除銹方法，是一種環保、經濟的新型表面除銹手段。其工作原理就是在浮船塢淡水系統加設支路連接高壓水動力泵組，排出口以很大的水壓能量到達水密封蓋式噴嘴，高壓噴嘴的孔徑要比高壓管路直徑小很多；因此，水流在高壓噴嘴孔加速流出，形成了射流的形式。當高壓噴嘴的射流打擊在船體表面時，并且滿足高壓水射流的沖擊力大于鐵銹廢漆表面附著力，沖擊力一般在20 kN以上[2]，高壓水射流才能將鐵銹廢漆及其他污垢剝離沖掉，從而達到清潔船體的目的。沖洗后的鐵銹廢漆混合污水經過浮船塢廢水回收管路系統收集后駁到岸上沉淀池凈化處理，廢水處理合格后可回注高壓水管路系統內再次利用，這個過程就稱為高壓水噴射除銹(見圖1)。

圖1 高壓水噴射除銹

2 浮船塢高壓水除銹改裝的方法和工作流程

在浮船塢塢墻甲板布置高壓水泵組，高壓水泵組可做成一個集成箱式小單元；由原浮船塢供水管網和岸上沖洗水凈化回注管路供水。這種小單元可起到保護內部設備暴曬、碰撞等，以及防止高壓水泄露噴濺傷人等情況。

高壓水動力泵組排出口用高壓軟管連接水密封蓋式噴嘴，高壓水經過噴嘴孔形成的射流打擊在船體表面，將鐵銹廢漆等污垢剝離。沖洗后的廢水匯集在水密封蓋內，在封蓋底部加設泄放管口并連接軟管，水密封蓋內的廢水經重力泄放至塢內甲板之下新增的污水收集柜內。

在污水收集艙附近增加廢水駁運泵組將沖洗除銹廢水駁岸至沉淀池，廢水經過濾凈化等處理后，回注至高壓水管路系統，達到廢水循環利用的效果[3]，工作流程見圖2。

圖2 高壓水除銹工作流程

3 浮船塢高壓水除銹改裝的設計方法

根據浮船塢高壓水除銹和污水處理流程等，繪制淡水供給、污水收集駁岸、污水處理、凈水回用等輔助系統圖，見圖3。

圖3 浮船塢高壓水除銹原理

高壓水射流的擊打力F必須大于鐵銹廢漆表面附著力，高壓水射流才能將鐵銹廢漆等污垢剝離沖掉。

實際使用效果證明，水壓在250～300 MPa之間除銹效果最好，設定其基本參數。

1)高壓泵最高壓力：300 MPa。

2)高壓泵工作壓力(可24 h連續工作)：260～280 MPa。

3)高壓泵額定流量QS=30～40 L/min。

4)高壓泵配帶電機功率≤250 kW。

綜上計算高壓泵供水總量Q(m3/h)。

Q=nQS·6×10-2

式中：n為浮船塢高壓泵布置數量。

需要在浮船塢淡水供給管網增加淡水提升泵，保證岸上淡水或者凈水回注的排量大于高壓泵供水總量Q，并保證除銹作業持續時間。另外考慮應急情況，在浮船塢兩側加設蓄水艙，連接至高壓泵供水管網，保證應急狀態下仍能提供4～6 h正常作業運行。

每個蓄水艙容積Vx(m3)。

Vx=nQS·6×10-2·t/2

式中：t為應急狀態下供水管網整修時間。

4 高壓水除銹的廢水回收系統設計

4.1 高壓水除銹廢水回收系統

在浮船塢高壓沖洗除銹工作中，高壓水密封蓋內的廢水經重力，通過連接軟管和廢水注入管泄放至塢內甲板之下的新增廢水收集艙內；在廢水收集艙附近位置布置廢水駁運泵，把廢水收集柜內的高壓除銹廢水駁運到岸上沉淀池做處理，這一個過程就是高壓水除銹的廢水回收系統。

4.2 廢水收集艙室設計

在塢內甲板下部靠近兩舷側塢墻設置高壓水除銹廢水收集艙，靠近廢水收集艙設置廢水駁運泵的泵房，見圖4。這種布置有利于廢水接管靠近塢內甲板外側，可以避免與塢內工作車輛和行人通道等干涉，以免影響浮船塢內的正常工作運行。如原浮船塢有底部通道或有壓載泵房，也可將廢水駁運泵布置在通道或者原壓載泵房內，以減小船體結構修改工作量。

圖4 艙室布置截面

高壓水除銹廢水收集艙的總艙容Vc(m3)設定。

Vc=Q·t

式中：Q=nQS·6×10-2，m3/h；t為廢水駁運泵故障檢修時間。

在正常高壓水除銹工作過程中，廢水進艙后由廢水駁運泵排岸至廢水沉淀池處理。如果廢水駁運泵發生故障廢水不能及時排岸時，若艙室容積太小，廢水很快就會溢流浮船塢外部，影響船舶除銹作業的連續性。若容積太大，對于原浮船塢底部的結構修改量大，也會影響浮船塢整體的穩性和強度等。根據廢水駁運泵的維修時間來設置2個污水泵并聯左右舷廢水艙吸口，一用一備，并保證4 h的維修時間，一般單個艙容設在50 m3左右[4]。

4.3 高壓廢水管路系統設計方法

1)在塢內甲板上部貼近兩舷側塢墻設置泄放管和快速接頭，可以直接連接高壓水密封蓋的廢水泄放管，接通后廢水靠重力泄放至高壓水除銹廢水收集艙。兩舷側總管做一定的傾斜坡度，利于管路內污水排空，防止污銹等雜質沉淀；并在進艙總管上加設截止類閥門，防止沉塢時，廢水與外界聯通，見圖5。另外，關于廢水進艙管的管徑尺寸要略大于高壓水密封蓋的廢水泄放管徑。廢水收集艙設置液面信號與左右新增泵啟停信號聯通，來控制廢水收集艙駁岸功能。

圖5 高壓水除銹廢水管路布置

2)為了防止廢水收集艙內的固態物體雜質沉淀，以及清洗整個廢水駁運管路系統，需要在廢水收集艙內加設沖洗管路；在原船塢消防總管上開支管連接至廢水收集艙內，支管上開若干小孔，用于沖刷附著在艙壁上面的固態雜質，以及置換艙內污水。

5 浮船塢高壓水除銹技術的優勢

1)船舶停留在浮船塢內，采用高壓水除銹工作時，沒有灰塵砂礫飄散，可以和其他塢修工作平行進行，可以節省修船作業時間，縮短塢期和成本[5]。

2)高壓水除銹代替傳統噴砂工藝，不再需要砂料吊裝運輸和堆放場地，及廢砂收集等各種繁重勞動。

3)隨著連續多年霧霾和水質污染困擾以及政府環保力度的不斷加大，中國的修船除銹作業逐步從傳統干砂除銹轉型到采用高壓水除銹。由此可見，高壓水除銹是發展趨勢，也符合國家的環保政策。

在船舶維修的涂裝前清洗和除銹的工作中，高壓水除銹與傳統干砂除銹和水砂混合除銹相比，不使用礦砂沒有砂塵灰塵不污染空氣，除銹產生的廢水和銹皮可以回收處理，是一種較為環保的優質高效的除銹方法，很大程度上改善了作業環境，也減輕了工人勞動強度。