一種便于船舶壓載水的雜質過濾裝置設計方案

汪偉奎 天津中海油能源發展油田設施管理有限公司

1.引言

全球一體化進程逐漸加深，海上貿易更加依賴遠洋船舶運輸，據統計目前有85%的國際貿易貨物依賴遠洋船舶完成。船舶在貨物裝卸過程中需要進行壓載水的裝載和排放，用來控制船舶的浮態和穩性。隨著船舶數量的增加和船舶周轉量的增加，船舶壓載水的裝載和排放更加頻繁，一方面大大增加了外來有害水生生物在壓載水中存活和轉移的機會，根據相關研究顯示，全球每年至少有超過3000種水生植物和微生物隨超過100億噸的船舶壓載水搬運到世界各地的不同海域。如果不對船舶壓載水進行有效處理，則會使有害藻類、細菌和病毒等被帶至其他地區和海域，從而造成對當地的生態災難。船舶壓載水排放引發的外來生物入侵已被全球環境基金組織確認為危害海洋的四大威脅之一。另一方面，在裝載壓載水過程中還會攜帶大量泥沙，并沉淀在船艙中。這些沉淀物對于船舶的穩性和載貨性能而言，也會帶來一定的損害。國際海事組織（IMO）于2004年頒布了《國際船舶壓載水及沉積物控制和管理公約》（簡稱“公約”），明確提出船舶壓載水處理后的生物排放標準。按照公約要求，船舶應在規定的時間內安裝符合 IMO 和船級社要求的船舶壓載水處理系統，公約在 2017 年 9月8日正式生效。USCG在2013年正式頒布了final rule，要求進入美國海域的遠洋船舶在進行壓載水排放前必須經過處理，同時也明確提出船舶壓載水處理后的生物排放標準和船舶壓載水處理系統的安裝要求，并符合USCG型式認可。過濾器是壓載水處理系統的主要部件，因此有必要對其工作原理和技術特點進行驗證分析，以使其滿足實際使用。

圖1 裝置軸側結構示意圖

圖2 裝置前視結構示意圖

2.裝置設計

為解決壓載水雜質過濾問題，本設計提供一種可提高清理或更換過濾網的便利性，同時提高過濾效果和效率的便于清理的雜質過濾裝置，具體如圖1至圖3所示。

圖3 裝置左視結構示意圖

3.裝置特點

3.1 裝置設計有自動清洗功能

本裝置在清洗工作過程中會較小的影響正常工作進展。設備會自動將過濾所得外來生物、固體沉淀物污染物、微生物、病菌等雜質經污水管直接將放到壓載水取水處的船體外，減少了外來外來生物和固體沉淀物等污染物的攜帶風險，提高了后續處理的便利性和整潔度。

3.2 本裝置結構輕巧占地容積小

由于船舶設計的主要功能是用來運輸貨物。船舶載運貨物的兩個重要指標一是貨物處所的貨物容積空間，二是貨物處所提供的貨物載重能力。為此船上的空間是寶貴的，需要安裝的各種設備要盡可能小地占用船舶的各類空間使用。本裝置設計輕巧，占地容積小，具有一定的技術優越性。

4.裝置運行原理

船舶壓載水的雜質過濾裝置具體運行原理如下：

（1）裝置包括過濾下筒、合頁、過濾上筒、卡環和兩組螺栓，過濾下筒頂端設有開口，過濾下筒內壁設有卡架，過濾下筒左端下部設有排水管，排水管左端設有排水法蘭片，過濾上筒通過合頁轉動安裝在過濾下筒上，過濾上筒上設有注水管，注水管上設有注水法蘭片，卡環底端設有過濾網，卡環可卡裝在卡架上，過濾上筒的前后兩端均設有擋片，過濾下筒的前后兩端均設有螺栓架，兩組螺栓可穿過兩組擋片并螺裝至兩組螺栓架內。

（2）裝置在排水法蘭片外壁設有法蘭密封圈，注水法蘭片外壁設有法蘭密封圈。密封圈起到密封作用，防止過濾水二次污染。

（3）裝置在過濾下筒頂端內壁設有筒密封圈。

（4）裝置在排水管上設有手閥，手閥上設有手閥把手。

（5）裝置在卡環頂端設有兩組連接架，每組連接架頂端設有提環。提環可以提高操作的便利性和安全性。

（6）裝置還包括兩組吊圈和兩組連接繩，兩組擋片上均設有安裝架，兩組吊圈圈套在兩組安裝架上，螺栓通過連接繩與吊圈固定連接。

（7）裝置還包括把手和把套，把手固定安裝在過濾上筒上，把套固定套設在把手上。

（8）裝置還包括多組墊腳，多組墊腳固定安裝在過濾下筒底端。

5.裝置效果

本裝置與現有技術相比，首先過濾上筒蓋在過濾下筒頂端，擋片和螺栓架貼緊，螺栓穿過擋片和螺栓架，壓載水管通過注水法蘭片與外界的供水裝置連接，排水管通過法蘭片與外界的壓載水裝置連接，壓載水通過注入管進入過濾上筒和過濾下筒內，經過過濾網的過濾后，通過排水管排出，當需要清理或更換過濾網時，松動螺栓并將其取出，之后打開過濾上筒，再將卡環和過濾網從過濾下筒中取出即可，提高清理更換過濾網的便利性，防止過濾網堵塞，提高過濾效果和效率。當前我國國內現有的船舶壓載水自動清洗過濾器技術相對國際發展技術還較為落后，只有少數廠家可以生產。本裝置設計結構合理，系統需求壓力較低，壓載水過濾精度較高，用于船舶壓載水的處理處理效果較好。本裝置還可以用于其他場景的水初級處理，應用前景較為廣闊。