劉兆丹，陳建梅，苗 洋，楊 薇

(天津新港船舶重工有限責(zé)任公司，天津 300457)

2017年春，我公司修船廠承接了一項(xiàng)化學(xué)品船改造項(xiàng)目。該船技術(shù)參數(shù)如下：船長(zhǎng)99.00 m，型寬14.80 m，型深7.30 m，吃水6.20 m。

現(xiàn)將該油船改為成品液態(tài)硫磺運(yùn)輸船，硫磺運(yùn)輸船屬于三類化學(xué)品船，硫磺閃點(diǎn)>60 ℃，最大運(yùn)輸密度≤1.8 t/m3，最大加熱溫度≤150 ℃。原船為雙殼雙底、單機(jī)、單槳、單舵的油船，硫磺船改造是將貨艙區(qū)域的老管路拆除，將原船的油艙改為5個(gè)獨(dú)立的大艙，內(nèi)裝有5個(gè)獨(dú)立的硫磺罐體，罐體內(nèi)的中縱垂直艙壁將每個(gè)罐體分為2個(gè)液貨艙(左右艙靠聯(lián)通閥聯(lián)通)，一共10個(gè)液貨艙。貨艙區(qū)域的所有管路重新敷設(shè)，對(duì)于液貨管路的設(shè)計(jì)，我們邊探索邊研究，最終找出合理的方案。

1 改造技術(shù)方針

1)硫磺船的硫磺罐是活動(dòng)式的，這樣一方面可以方便罐體外部絕緣保溫材料的敷設(shè)，另一方面也保證了罐體在載貨時(shí)受熱膨脹后能伸縮自如。但是由于船舶的波動(dòng)、搖擺，會(huì)導(dǎo)致罐體產(chǎn)生橫向、縱向以及上下方向的竄動(dòng)，并且罐體本身也會(huì)因?yàn)槭軣岫陨懋a(chǎn)生膨脹。雖然罐體外的船體結(jié)構(gòu)上有限制前后左右移動(dòng)的止搖裝置和上下竄動(dòng)的止浮裝置，但其空載時(shí)最大偏差會(huì)達(dá)到50 mm。因此與罐體相連的管路布置必須具有一定彈性和伸縮量，以免罐體的竄動(dòng)造成管子斷裂、橫艙壁以及凸甲板的損壞。罐體止搖和防搖裝置如圖1所示。

圖1 罐體止搖和防搖裝置

為了保護(hù)管路、大艙之間的橫艙壁及凸型甲板，在管路中合適的位置布置膨脹節(jié)、膨脹彎和金屬?gòu)椥攒浌?，讓管路具備足夠的彈力以滿足罐體的竄動(dòng)。

2)由于硫磺的物理化學(xué)性能，液態(tài)硫磺儲(chǔ)存和輸送的適宜溫度為135～145 ℃，溫度大于153 ℃以后，液態(tài)硫磺的黏度會(huì)逐漸加大，隨之它的流動(dòng)性會(huì)減弱。因此對(duì)于液態(tài)硫磺儲(chǔ)存和輸送的溫度把控較為嚴(yán)格，不宜過(guò)高也不宜過(guò)低。

(1)硫磺罐內(nèi)底布置滿足需要的加熱盤(pán)管，所有運(yùn)輸硫磺的泵、液貨管路、閥件、附件都有熱油加熱。熱油最大加熱溫度≤150 ℃，同時(shí)熱油加熱管布置必須合理，使得輸送管路的夾套管里充滿熱油，并且熱油系統(tǒng)能夠充分循環(huán)流動(dòng)起來(lái)，使其對(duì)液貨管的加熱全面，不存在加熱不到的地方。在液貨艙里還裝有溫度傳感器，對(duì)液態(tài)硫磺實(shí)時(shí)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)和把控。除了液貨管路有夾套伴熱，液貨艙通風(fēng)管路也有夾套伴熱，為的是防止硫磺蒸氣進(jìn)入通風(fēng)管后遇冷固化，久而久之堵塞管路。

(2)液態(tài)硫磺卸貨后，熱油加熱系統(tǒng)會(huì)停止運(yùn)行，必須做到不管是硫磺罐還是液貨管里殘留的液態(tài)硫磺應(yīng)盡可能少，以免低溫下液態(tài)硫磺固化。在每個(gè)硫磺罐體底部設(shè)有沉降的吸油井，液貨泵的吸口設(shè)在吸油井中，可以大大降低硫磺罐體內(nèi)殘留的硫磺。液貨管路和通風(fēng)管路的水平管路內(nèi)底一定要平齊，這樣可以自由輸送、流動(dòng)順暢，不會(huì)存有積液。液貨艙通風(fēng)管布置時(shí)還需有一定的斜度,液體能自動(dòng)回流回艙，并在管路最低處裝有泄放閥。

2 改造技術(shù)亮點(diǎn)

2.1 保護(hù)橫艙壁選用膨脹節(jié)

布置在罐頂?shù)墓苈反┻^(guò)橫艙壁時(shí)，改變了以往使用的三法蘭式鋼質(zhì)通艙管件，采用了非標(biāo)的橡膠膨脹節(jié)，它具有彈性好、耐高溫、水密等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)管子隨著罐體發(fā)生竄動(dòng)時(shí)不至于牽動(dòng)橫艙壁，對(duì)橫艙壁造成損壞。

管路穿艙節(jié)點(diǎn)如圖2所示。

圖2 管路穿艙節(jié)點(diǎn)

2.2 保護(hù)凸型甲板選用彈性軟管

硫磺罐體的上下竄動(dòng)會(huì)帶動(dòng)液貨管路、液貨艙通風(fēng)管路、液貨艙熱空氣供給管路對(duì)凸型甲板產(chǎn)生拉力，為了保護(hù)凸型甲板不受損壞，我們?cè)谝贺浌苈?、液貨艙通風(fēng)管路、液貨艙熱空氣供給管路去往凸型甲板的總管上加裝了金屬?gòu)椥攒浌芑蚺蛎浌?jié)，它們將抵消管路對(duì)凸型甲板的拉力。金屬?gòu)椥攒浌懿贾萌鐖D3所示。

圖3 金屬?gòu)椥攒浌懿贾?/p>

2.3 液貨管合理布置

液貨裝卸共用1根總管，進(jìn)罐靠重力自流，出罐由液貨泵抽出。在每個(gè)大艙中，罐體頂面布置的液貨管在罐體縱向的兩端與罐體中的泵和注入管相連接，而罐體這2處的連接點(diǎn)會(huì)使液貨管和罐體產(chǎn)生聯(lián)動(dòng)，液貨管會(huì)隨著罐體的竄動(dòng)而移動(dòng)，因此每相鄰2個(gè)大艙的罐體一旦發(fā)生相對(duì)位移，與罐體相連的液貨管就會(huì)發(fā)生變形。在相鄰的2個(gè)大艙之間(例如：No.2艙的液貨泵和No.3艙的注入管之間)的管路中增加膨脹節(jié)。對(duì)于在同一大艙內(nèi)，罐體會(huì)因?yàn)樽陨淼氖軣崤蛎浂挂贺洷煤妥⑷牍苤g的液貨管發(fā)生拉伸的現(xiàn)象，可在中間管段上增加膨脹彎。

2.4 硫磺泵的布置

一個(gè)硫磺罐用垂直立板分隔成左右2個(gè)液貨艙，液貨艙底部設(shè)置隔離閥左右連通。在罐體內(nèi)設(shè)置了吸油井，泵的吸口布置在吸油井內(nèi)。可以讓2個(gè)液貨艙共用1臺(tái)硫磺泵(立式深井式)來(lái)完成硫磺的向外輸送工作，也可以2個(gè)液貨艙單獨(dú)設(shè)計(jì)，當(dāng)任何1臺(tái)泵故障時(shí)，可開(kāi)啟底部聯(lián)通閥，利用對(duì)應(yīng)的另1臺(tái)泵進(jìn)行駁運(yùn)，經(jīng)濟(jì)合理的配置卸貨系統(tǒng)。本船沒(méi)有單獨(dú)的掃艙系統(tǒng)，清艙工作直接由裝卸管路完成，液態(tài)硫磺卸貨時(shí)，吸油井的布置可以大大降低罐體內(nèi)剩余的硫磺量，這樣能夠達(dá)到殘余量很小的設(shè)計(jì)要求。硫磺泵的布置如圖4所示。

圖4 硫磺泵的布置

2.5 液貨管內(nèi)無(wú)殘液的處理

在硫磺船運(yùn)輸?shù)叫敦浀攸c(diǎn)并將硫磺卸完貨后，熱油系統(tǒng)會(huì)停止運(yùn)行，這時(shí)如果液貨管路里存有積液，殘留的液態(tài)硫磺就會(huì)在低溫下固化，日積月累就會(huì)堵塞管路。因此在液貨管路管徑發(fā)生變化時(shí)，為了避免硫磺流動(dòng)有阻礙且管路里有積液這種情況，將水平管路中的異徑接頭都選用偏心異徑接頭，這樣可以保證管子與部件的內(nèi)底面平齊，液貨輸送順暢，無(wú)存液。

2.6 液貨夾套管路的伴熱管

在液貨管的外面焊上一段夾套管，通過(guò)熱油管路系統(tǒng)將熱油輸送到夾套管內(nèi)，并使其循環(huán)流動(dòng)起來(lái)，完全運(yùn)行無(wú)死角，不管是水平布置的管路還是豎直布置的管路，熱油走向都必須低進(jìn)高出，這樣才能使夾套管內(nèi)熱油流動(dòng)均勻。伴熱管的熱油走向布置如圖5所示。對(duì)于不能做成夾套形式的部件如90°彎頭及三通，可以選用銅管緊貼圍繞布置。

圖5 伴熱管的熱油走向布置

2.7 膨脹節(jié)上的加熱管

在2.3中提到在相鄰2個(gè)罐體之間的液貨管路上應(yīng)布置膨脹節(jié)，從而液貨管上的膨脹量會(huì)由膨脹節(jié)來(lái)承受。 這樣膨脹節(jié)處的熱油管的布置便不能如圖5形式，即圖6(a)所示。考慮到由于膨脹節(jié)的膨脹量會(huì)帶動(dòng)該處的熱油管產(chǎn)生膨脹，最終導(dǎo)致夾套管上的管座焊道開(kāi)裂，為了避免這種問(wèn)題的發(fā)生，我們可以考慮將膨脹節(jié)處的節(jié)點(diǎn)改為圖6(b)形式，將熱油管做成環(huán)形彎來(lái)安裝，以抵消膨脹節(jié)的膨脹量。

2.8 液貨艙通風(fēng)管

凸型甲板上通風(fēng)管節(jié)點(diǎn)圖見(jiàn)圖7。

液貨艙通風(fēng)系統(tǒng)是一種特殊的安全系統(tǒng)，它控制了硫磺罐內(nèi)的真空和壓力，確保在硫磺罐裝卸及運(yùn)輸過(guò)程中維持艙內(nèi)適當(dāng)?shù)膲毫ΑＲ贺浥撏L(fēng)管布置需在船長(zhǎng)方向具有一定斜度，使得通風(fēng)管內(nèi)硫磺蒸氣液化后可以順利回流到罐內(nèi)，并在管路最低處須裝有放泄絲堵。同時(shí)硫磺受高溫汽化產(chǎn)生的蒸氣也會(huì)通過(guò)透氣管排向大氣。硫磺蒸氣具有很大的引燃性，它會(huì)因?yàn)榛鸹ā㈧o電而引燃，造成火災(zāi)或爆炸。因此要求將通風(fēng)管出口布置阻燃器，并必須布置在高出凸型甲板至少6 m以上的位置。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)近一年的運(yùn)行，船東反映船舶狀況很好。液態(tài)硫磺運(yùn)輸船雖然沒(méi)有集裝箱船、散貨船的市場(chǎng)需求量大，但隨著硫磺市場(chǎng)的發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的需求，硫磺船的需求會(huì)不斷增長(zhǎng)。此文所述的液貨管路的布置要點(diǎn)對(duì)以后化學(xué)品船的改造和建造項(xiàng)目具有參考和指導(dǎo)意義。