李建剛

(中國船級(jí)社江蘇分社泰州辦事處，江蘇泰州225300)

0 引言

防止海洋環(huán)境污染作為一個(gè)重要課題，長久以來得到了相關(guān)從業(yè)者們的廣泛關(guān)注。尤其是與之相關(guān)的各類防污染設(shè)備的技術(shù)要求，自MARPOL公約建立伊始，就一直持續(xù)不斷的被外界推動(dòng)和改進(jìn)，但是內(nèi)在發(fā)展需求與外部約束力始終是一個(gè)對(duì)立的矛盾體。當(dāng)公約規(guī)范的制定者發(fā)現(xiàn)原有的約束條件對(duì)于環(huán)境的惡化越來越無力時(shí)，新的要求則逐步地開始替換舊的要求。然而，由于成本因素、技術(shù)因素、環(huán)境因素等交替影響著這個(gè)替換的過程，因此作為相關(guān)行業(yè)的從業(yè)者，必須及時(shí)認(rèn)清目前的新形勢(shì)，才能在后續(xù)發(fā)展中搶得先機(jī)。

1 現(xiàn)有濾油設(shè)備的技術(shù)特點(diǎn)和現(xiàn)狀

1.1 技術(shù)特點(diǎn)

船舶濾油設(shè)備是MARPOL公約附則Ⅰ中最重要的防污染設(shè)備之一。目前，船舶濾油設(shè)備的設(shè)計(jì)要求和試驗(yàn)流程是完全參照MEPC.107(49)決議進(jìn)行的。MEPC.107(49)決議對(duì)試驗(yàn)過程中的參數(shù)控制、試樣制備、取樣要求及化驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)等均提出了明確的要求。相對(duì)于統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，目前大多數(shù)國內(nèi)廠商按照MEPC.107(49)決議設(shè)計(jì)制造的濾油設(shè)備也都具有以下幾個(gè)共同的特點(diǎn):

(1)采用了多重(3級(jí))處理的結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)，通過“聚集-吸附-過濾-分離”的過程來實(shí)現(xiàn)重油、輕柴油和乳化油的分離。

(2)具備清水反沖洗功能。利用反沖水一方面便于分離油質(zhì)的排出，另一方面可以對(duì)過濾裝置(濾芯或膜)進(jìn)行一定程度的清潔，從而最大程度確保過濾設(shè)備的核心部件長時(shí)間保持效率。

(3)乳化油的過濾基本上采用膜過濾裝置(膜組過濾器)。在材料學(xué)科發(fā)展不完善的前提下，這也是目前對(duì)于乳化油處理能力最為有效的一種過濾裝置。

(4)采用國內(nèi)的油分濃度計(jì)(15×10-6報(bào)警裝置)。

(5)采用氣動(dòng)或電動(dòng)來驅(qū)動(dòng)自動(dòng)關(guān)停裝置。

1.2 現(xiàn)狀

同質(zhì)化的設(shè)計(jì)首先能確保在行業(yè)中的首臺(tái)樣機(jī)通過形式試驗(yàn)后，后續(xù)類似機(jī)型的性能可以得到保障，減小了設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，某種程度上來說甚至可以保證一定的競爭優(yōu)勢(shì)。但是同質(zhì)化最大的隱患是會(huì)引起競爭失衡。當(dāng)所有國內(nèi)的設(shè)備都具有類似的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和處理性能時(shí)，最大的危機(jī)可能就在眼前。

圖1中的數(shù)據(jù)來源于目前國內(nèi)多家主流濾油設(shè)備廠家所生產(chǎn)設(shè)備的分離性能指標(biāo)，圖中，G1、G2、G3、G4分別代表了不同的廠家。從圖1的數(shù)據(jù)不難看出，針對(duì)同樣的試驗(yàn)流程和類似的產(chǎn)品構(gòu)造，不同廠家的濾油設(shè)備其分離性能較弱的環(huán)節(jié)都比較集中，主要集中在輕柴油分離性能，即13～16取樣點(diǎn)區(qū)間。這也就意味著，對(duì)于國內(nèi)的這些廠家，在將來公約變更時(shí)所面臨的設(shè)計(jì)瓶頸都是同樣且無法回避的，這也會(huì)導(dǎo)致國內(nèi)的濾油設(shè)備產(chǎn)品在國際化的舞臺(tái)上缺乏多樣化的競爭。

2 技術(shù)發(fā)展的瓶頸和要求

2.1 技術(shù)參數(shù)瓶頸

相比較我國城鎮(zhèn)污水處理后排放的含油污水排放指標(biāo)為10×10-6，MARPOL公約要求排放入江海的指標(biāo)為15×10-6。隨著綠色船舶概念的深入推廣，與之相關(guān)的濾油設(shè)備也隨之提高了技術(shù)要求，世界各國也分別推出了針對(duì)綠色船舶而提高標(biāo)準(zhǔn)后的濾油設(shè)備性能要求。美國船級(jí)社要求對(duì)授予ENVIRO和ENVIRO+環(huán)保標(biāo)志的船舶應(yīng)安裝5×10-6艙底水報(bào)警裝置，以達(dá)到等同于排放指標(biāo)小于5×10-6的目的;加拿大司法部法規(guī)要求內(nèi)陸I類水域排放指標(biāo)應(yīng)小于5×10-6;挪威船級(jí)社、德國勞埃德船級(jí)社等對(duì)于授予綠色標(biāo)志的船舶，都要求排放指標(biāo)應(yīng)小于5×10-6。

圖1 設(shè)備分離水含油量圖

排出水含油量是一個(gè)典型的指標(biāo)。除此之外，相關(guān)的試驗(yàn)程序上也發(fā)生了相應(yīng)的變化。根據(jù)目前世界公認(rèn)的濾油設(shè)備新標(biāo)準(zhǔn)—加拿大運(yùn)輸部標(biāo)準(zhǔn)TP12301 E，以及DNV No.771.60程序，有如下新增的要求急需在后續(xù)的工作中重點(diǎn)關(guān)注:

(1)排出水含油量將由15×10-6減少為5×10-6。

(2)響應(yīng)時(shí)間由20 s減少為5 s。

(3)誤差精度由±5×10-6縮減為±3×10-6。

(4)增加了傾斜試驗(yàn)。

從指標(biāo)的數(shù)值上看沒有太大的提高，但是對(duì)于采用傳統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計(jì)的濾油設(shè)備而言，如何提高設(shè)備靈敏度來滿足響應(yīng)時(shí)間的要求，還要使設(shè)備具有良好的穩(wěn)定性，這種差異用現(xiàn)有技術(shù)手段短時(shí)間內(nèi)很難彌補(bǔ)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，從濾油設(shè)備制造、設(shè)計(jì)、檢測(cè)和控制的各個(gè)環(huán)節(jié)來滿足新公約的要求，僅對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)進(jìn)行大規(guī)模的改良是不夠的，因而這些新增要求對(duì)于船用濾油設(shè)備的發(fā)展則形成了新的瓶頸。

2.2 操作程序的要求

性能參數(shù)指標(biāo)的進(jìn)步體現(xiàn)在設(shè)計(jì)能力和材料研發(fā)能力的層面，而操作層面的新增要求則提高了新形勢(shì)下船用濾油設(shè)備的試驗(yàn)門檻。以TP12301 E和DNV No.771.60試驗(yàn)程序?yàn)榛鶞?zhǔn)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)濾油設(shè)備提出了以下新的操作要求。

2.2.1 取消反沖水的使用

發(fā)達(dá)國家在2010年左右就提出，在15×10-6艙底水分離裝置形式試驗(yàn)過程中，應(yīng)禁止反沖洗的發(fā)生。這些國家提出禁止反沖洗提案的理由是:進(jìn)入試驗(yàn)中的分離器的反沖洗淡水，會(huì)稀釋其中的油分濃度，實(shí)際上是降低了試驗(yàn)要求。

目前國內(nèi)廠家的設(shè)備基本上均配備反沖洗功能。濾油設(shè)備周期性需要由反沖水對(duì)自身進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，并且要求所使用的反沖洗水都為“干凈的水”。從純粹試驗(yàn)的角度而言這其實(shí)是提供了一種便利，且對(duì)于設(shè)備制造方或參與試驗(yàn)方而言是更為有利的;反沖水的使用必然會(huì)降低設(shè)備中的含油污水的濃度，致使分離將朝向更為有利的方面傾斜，然而這種有利并不是依靠設(shè)備本身能力而獲得的。因此，一方面鼓勵(lì)國內(nèi)廠家修改設(shè)計(jì)理念，另一方面也應(yīng)考慮到如何從滿足規(guī)范的角度來增加其他的處理措施，從而實(shí)現(xiàn)基本的功能。

2.2.2 試驗(yàn)過程的連續(xù)性

MEPC.107(49)決議的濾油設(shè)備有一個(gè)基本的使用要求:即“開動(dòng)該系統(tǒng)應(yīng)自行運(yùn)行”、“該系統(tǒng)的開動(dòng)應(yīng)不需對(duì)閥和其他設(shè)備作任何調(diào)整，該設(shè)備應(yīng)能在不予照應(yīng)情況下，以正常功能運(yùn)行至少24 h”，但并未針對(duì)該條款給出具體的解釋和操作細(xì)節(jié)。假如在試驗(yàn)過程中，設(shè)備的過濾組件被堵塞而試驗(yàn)中斷時(shí)，這種“中斷”以及“中斷”后的清理和維修后再試驗(yàn)的做法實(shí)際上是不符合公約精神的。同時(shí)，在MEPC.107(49)決議中，并未具體明確 A、B、C液3種試驗(yàn)介質(zhì)試驗(yàn)階段的“連續(xù)性”要求，以及對(duì)試驗(yàn)臺(tái)要求其設(shè)計(jì)成為具有3種試驗(yàn)介質(zhì)試驗(yàn)過程的“瞬時(shí)切換”功能。實(shí)際上，有些國家的代表團(tuán)早在DE56次會(huì)議上，就提出了三種介質(zhì)試驗(yàn)階段應(yīng)“無縫對(duì)接”的提案，多家船級(jí)社也已提出了類似概念，因此，在后續(xù)的試驗(yàn)中斷環(huán)節(jié)上應(yīng)考慮的更多。

2.2.3 傾斜試驗(yàn)

挪威船級(jí)社規(guī)范中規(guī)定:在重油試驗(yàn)階段的最后1 h階段，要求進(jìn)行整個(gè)試驗(yàn)裝置傾斜22.5°后的試驗(yàn)，在此試驗(yàn)期間，進(jìn)入濾油設(shè)備的含油污水油分濃度應(yīng)不小于25%，并要求對(duì)排出水取樣檢測(cè)。根據(jù)圖1知道，針對(duì)國內(nèi)常規(guī)設(shè)計(jì)的濾油設(shè)備，含油濃度25%的油污水的凈化處理難度是所有油分濃度中難度最大的。按照挪威船級(jí)社的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)該項(xiàng)試驗(yàn)提出的新要求要遠(yuǎn)高于MEPC.107(49)決議，因?yàn)镸EPC.107(49)決議沒有提出對(duì)整個(gè)裝置在傾斜狀況下、25%油分濃度、持續(xù)試驗(yàn)1 h的試驗(yàn)要求。

3 關(guān)注要點(diǎn)

作者在對(duì)多家生產(chǎn)商的認(rèn)可試驗(yàn)中，就目前國內(nèi)濾油設(shè)備的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了分析，認(rèn)為隨著各國提出的“綠色船舶”的理念和新要求，需要更多關(guān)注以下幾個(gè)方面。

3.1 技術(shù)與整體上的思考

目前的設(shè)備都是采用最后排放時(shí)通過油分濃度檢測(cè)，從15×10-6提高到5×10-6不是某個(gè)方面指標(biāo)的提高，而是整臺(tái)設(shè)備綜合性能的提高。需要更加關(guān)注設(shè)備穩(wěn)定性和響應(yīng)時(shí)間。設(shè)備穩(wěn)定性是靈敏度的前提，沒有穩(wěn)定性就不可能進(jìn)行高精度的測(cè)量和反饋控制。在性能設(shè)計(jì)上不僅需要對(duì)總體性能規(guī)劃，更需要對(duì)分級(jí)處理效果和能力在性能、檢測(cè)、控制上的規(guī)劃，整體提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。

3.2 測(cè)量上的思考

為使油分濃度計(jì)的測(cè)量精度由目前的±5×10-6提高到±3×10-6以上，響應(yīng)時(shí)間由原來的20 s減小到5 s甚至更小，采用高精度、高響應(yīng)速度的傳感或傳導(dǎo)設(shè)計(jì)至關(guān)重要的。同時(shí)，還應(yīng)考慮測(cè)量系統(tǒng)的溫度、濕度、振動(dòng)等因素，這些同樣會(huì)影響運(yùn)行穩(wěn)定性。

3.3 反饋與控制上的思考

反饋系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作也是設(shè)備的基本要求，不僅測(cè)量需要精準(zhǔn)，反饋系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作同樣需要精準(zhǔn)、可靠。每個(gè)運(yùn)行程序中各個(gè)驅(qū)動(dòng)部件之間的配合、協(xié)調(diào)也是目前現(xiàn)有設(shè)備需要在設(shè)計(jì)上重新思考的關(guān)鍵。多級(jí)檢測(cè)、系統(tǒng)反饋、多級(jí)控制的設(shè)計(jì)方式，也是提高設(shè)備的綜合性能、響應(yīng)速度和穩(wěn)定性的保證。

3.4 船舶大環(huán)境的思考

隨著全世界綠色、環(huán)保理念的推廣，近些年來，有些國外專家不斷在IMO會(huì)議上針對(duì)濾油設(shè)備的性能、試驗(yàn)方法等方面提出更為苛刻的要求。就目前國內(nèi)現(xiàn)狀而言，更多時(shí)候還只是在進(jìn)行一些技術(shù)改良性質(zhì)的工作，而這樣的改良是很難從根本上解決問題的。

4 結(jié)語

隨著國際航運(yùn)的發(fā)展，船舶的數(shù)量和噸位都在不斷加大，隨之帶給海洋的排放和污染也在不斷增多。從每年頻發(fā)的極端天氣氣候和海洋表面溫度升高事件，充分說明了海洋污染已經(jīng)到了相當(dāng)嚴(yán)重的程度，引起了各國政府的高度重視。綠色船舶的理念，這既是壓力也是挑戰(zhàn)，將促進(jìn)人們共同維護(hù)海上環(huán)境。

［1］ 中國船級(jí)社.綠色船舶規(guī)范［M］.北京:人民交通出版社，2012.