李建剛

(中國船級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)不斷的被外界推動和改進，但是內(nèi)在發(fā)展需求與外部約束力始終是一個對立的矛盾體。當(dāng)公約規(guī)范的制定者發(fā)現(xiàn)原有的約束條件對于環(huán)境的惡化越來越無力時，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替換的過程，因此作為相關(guān)行業(yè)的從業(yè)者，必須及時認清目前的新形勢，才能在后續(xù)發(fā)展中搶得先機。

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

1.1 技術(shù)特點

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)計要求和試驗流程是完全參照MEPC.107(49)決議進行的。MEPC.107(49)決議對試驗過程中的參數(shù)控制、試樣制備、取樣要求及化驗標準等均提出了明確的要求。相對于統(tǒng)一的技術(shù)標準，目前大多數(shù)國內(nèi)廠商按照MEPC.107(49)決議設(shè)計制造的濾油設(shè)備也都具有以下幾個共同的特點:

(1)采用了多重(3級)處理的結(jié)構(gòu)來設(shè)計，通過“聚集-吸附-過濾-分離”的過程來實現(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，另一方面可以對過濾裝置(濾芯或膜)進行一定程度的清潔，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(15×10-6報警裝置)。

(5)采用氣動或電動來驅(qū)動自動關(guān)停裝置。

1.2 現(xiàn)狀

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

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，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，針對同樣的試驗流程和類似的產(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取樣點區(qū)間。這也就意味著，對于國內(nèi)的這些廠家，在將來公約變更時所面臨的設(shè)計瓶頸都是同樣且無法回避的，這也會導(dǎo)致國內(nèi)的濾油設(shè)備產(chǎn)品在國際化的舞臺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為10×10-6，MARPOL公約要求排放入江海的指標為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綠色船舶而提高標準后的濾油設(shè)備性能要求。美國船級社要求對授予ENVIRO和ENVIRO+環(huán)保標志的船舶應(yīng)安裝5×10-6艙底水報警裝置，以達到等同于排放指標小于5×10-6的目的;加拿大司法部法規(guī)要求內(nèi)陸I類水域排放指標應(yīng)小于5×10-6;挪威船級社、德國勞埃德船級社等對于授予綠色標志的船舶，都要求排放指標應(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典型的指標。除此之外，相關(guān)的試驗程序上也發(fā)生了相應(yīng)的變化。根據(jù)目前世界公認的濾油設(shè)備新標準—加拿大運輸部標準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。

從指標的數(shù)值上看沒有太大的提高，但是對于采用傳統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計的濾油設(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)手段短時間內(nèi)很難彌補。根據(jù)經(jīng)驗，從濾油設(shè)備制造、設(shè)計、檢測和控制的各個環(huán)節(jié)來滿足新公約的要求，僅對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)進行大規(guī)模的改良是不夠的，因而這些新增要求對于船用濾油設(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)指標的進步體現(xiàn)在設(shè)計能力和材料研發(fā)能力的層面，而操作層面的新增要求則提高了新形勢下船用濾油設(shè)備的試驗門檻。以TP12301 E和DNV No.771.60試驗程序為基準的技術(shù)標準，針對濾油設(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:進入試驗中的分離器的反沖洗淡水，會稀釋其中的油分濃度，實際上是降低了試驗要求。

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自身進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，并且要求所使用的反沖洗水都為“干凈的水”。從純粹試驗的角度而言這其實是提供了一種便利，且對于設(shè)備制造方或參與試驗方而言是更為有利的;反沖水的使用必然會降低設(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，一方面鼓勵國內(nèi)廠家修改設(shè)計理念，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，從而實現(xiàn)基本的功能。

2.2.2 試驗過程的連續(xù)性

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

2.2.3 傾斜試驗

挪威船級社規(guī)范中規(guī)定:在重油試驗階段的最后1 h階段，要求進行整個試驗裝置傾斜22.5°后的試驗，在此試驗期間，進入濾油設(shè)備的含油污水油分濃度應(yīng)不小于25%，并要求對排出水取樣檢測。根據(jù)圖1知道，針對國內(nèi)常規(guī)設(shè)計的濾油設(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。按照挪威船級社的標準對該項試驗提出的新要求要遠高于MEPC.107(49)決議，因為MEPC.107(49)決議沒有提出對整個裝置在傾斜狀況下、25%油分濃度、持續(xù)試驗1 h的試驗要求。

3 關(guān)注要點

作者在對多家生產(chǎn)商的認可試驗中，就目前國內(nèi)濾油設(shè)備的結(jié)構(gòu)和性能進行了分析，認為隨著各國提出的“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通過油分濃度檢測，從15×10-6提高到5×10-6不是某個方面指標的提高，而是整臺設(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)定性就不可能進行高精度的測量和反饋控制。在性能設(shè)計上不僅需要對總體性能規(guī)劃，更需要對分級處理效果和能力在性能、檢測、控制上的規(guī)劃，整體提高設(shè)備運行的可靠性和穩(wěn)定性。

3.2 測量上的思考

為使油分濃度計的測量精度由目前的±5×10-6提高到±3×10-6以上，響應(yīng)時間由原來的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)計至關(guān)重要的。同時，還應(yīng)考慮測量系統(tǒng)的溫度、濕度、振動等因素，這些同樣會影響運行穩(wěn)定性。

3.3 反饋與控制上的思考

反饋系統(tǒng)、驅(qū)動和執(zhí)行機構(gòu)的動作也是設(shè)備的基本要求，不僅測量需要精準，反饋系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)動作同樣需要精準、可靠。每個運行程序中各個驅(qū)動部件之間的配合、協(xié)調(diào)也是目前現(xiàn)有設(shè)備需要在設(shè)計上重新思考的關(guān)鍵。多級檢測、系統(tǒng)反饋、多級控制的設(shè)計方式，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會議上針對濾油設(shè)備的性能、試驗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，更多時候還只是在進行一些技術(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)，將促進人們共同維護海上環(huán)境。

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