馬百戰(zhàn)，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(yè)務，目前關于浮船塢除銹的傳統(tǒng)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(huán)境中，工人也容易患職業(yè)病，呼吸道病癥和塵肺病等；除銹工作中產(chǎn)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(yōu)質高效的除銹方法，已經(jīng)受到各個修船公司重視。很多船廠為了節(jié)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(tǒng)噴砂設備上面增加水砂混合器，水砂混合液經(jīng)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(nèi)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(huán)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(huán)保、經(jīng)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(tǒng)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(jīng)過浮船塢廢水回收管路系統(tǒng)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(tǒng)內(nèi)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(wǎng)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(nèi)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(jīng)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(nèi)，在封蓋底部加設泄放管口并連接軟管，水密封蓋內(nèi)的廢水經(jīng)重力泄放至塢內(nèi)甲板之下新增的污水收集柜內(nèi)。

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(jīng)過濾凈化等處理后，回注至高壓水管路系統(tǒng)，達到廢水循環(huán)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(jù)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(tǒng)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(shù)。

1)高壓泵最高壓力：300 MPa。

2)高壓泵工作壓力(可24 h連續(xù)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(shù)量。

需要在浮船塢淡水供給管網(wǎng)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(yè)持續(xù)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(wǎng)，保證應急狀態(tài)下仍能提供4～6 h正常作業(yè)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(tài)下供水管網(wǎng)整修時間。

4 高壓水除銹的廢水回收系統(tǒng)設計

4.1 高壓水除銹廢水回收系統(tǒng)

在浮船塢高壓沖洗除銹工作中，高壓水密封蓋內(nèi)的廢水經(jīng)重力，通過連接軟管和廢水注入管泄放至塢內(nèi)甲板之下的新增廢水收集艙內(nèi)；在廢水收集艙附近位置布置廢水駁運泵，把廢水收集柜內(nèi)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(tǒng)。

4.2 廢水收集艙室設計

在塢內(nèi)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(nèi)甲板外側，可以避免與塢內(nèi)工作車輛和行人通道等干涉，以免影響浮船塢內(nèi)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(nèi)，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(fā)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(yè)的連續(xù)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(wěn)性和強度等。根據(jù)廢水駁運泵的維修時間來設置2個污水泵并聯(lián)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(tǒng)設計方法

1)在塢內(nèi)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(nèi)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(lián)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(lián)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(nèi)的固態(tài)物體雜質沉淀，以及清洗整個廢水駁運管路系統(tǒng)，需要在廢水收集艙內(nèi)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(nèi)，支管上開若干小孔，用于沖刷附著在艙壁上面的固態(tài)雜質，以及置換艙內(nèi)污水。

5 浮船塢高壓水除銹技術的優(yōu)勢

1)船舶停留在浮船塢內(nèi)，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(jié)省修船作業(yè)時間，縮短塢期和成本[5]。

2)高壓水除銹代替?zhèn)鹘y(tǒng)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(xù)多年霧霾和水質污染困擾以及政府環(huán)保力度的不斷加大，中國的修船除銹作業(yè)逐步從傳統(tǒng)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(fā)展趨勢，也符合國家的環(huán)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(tǒng)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(chǎn)生的廢水和銹皮可以回收處理，是一種較為環(huán)保的優(yōu)質高效的除銹方法，很大程度上改善了作業(yè)環(huán)境，也減輕了工人勞動強度。