3 原理
本裝置采用一級斜板重力和聚結分離——二級纖維濾器——三級超濾膜滲透分離等原理,使含油污的艙底水達到IMO MEPC.107(49)決議規定的排放標準。
見附圖所示,船舶艙底水因柱塞泵的抽吸進入一級分離器,內部為真空負壓狀態,避免了以往壓力狀態下造成含油的艙底水攪動乳化以致難以分離的問題。柱塞泵排出液經過二級纖維濾器吸附、過濾處理,再進入三級超濾,使之達到排放標準。
油份濃度計(即15ppm艙底水報警裝置)用來測量排放液的油份濃度,如果發現測量的排放液油份濃度超標,則二級會自動轉向三級處理。如果經過三級處理后的排放液油份濃度超標,油份濃度計報警,則會令排放氣動三通閥VS6自動轉駁,使不合格的水排至艙底而不排向舷外。
4 安裝要求
4.1裝置底座
本裝置所有部件統一安裝在一個由槽鋼焊接而成的“裝置底座”上。在船上機艙內應設計一個與本裝置底座尺寸相符的“船舶底座”。“船舶底座”與船體結構焊接連接。“船舶底座”與“裝置底座”用螺栓連接,并建議使用槽鋼用方斜墊圈GB/T853。
裝置底座的尺寸和連接螺栓的布置詳見附圖2。
4.2管系連接
艙底油污水吸入口、排放液排出口、反沖水接口(壓力不得大于0.3MPa)、回艙底水接口,排油口,壓縮空氣接口(壓力范圍為0.6-0.8 MPa)及濃縮液排放口。由船廠連接(詳見下表)。
接口名稱
型號 |
油污水吸入口 |
排放液排出口 |
反沖水接口 |
回至艙底水接口 |
排油口 |
壓縮空氣接口 |
濃縮液回艙底接口 |
YWC-0.25 |
DN20 |
DN20 |
DN20 |
DN20 |
DN20 |
Φ8
|
無
此
接
口
|
YWC-0.50 |
DN25 |
DN25 |
DN25 |
DN25 |
DN25 |
YWC-1.00 |
DN25 |
DN25 |
DN25 |
DN25 |
DN25 |
YWC-1.50 |
DN25 |
DN25 |
DN25 |
DN25 |
DN25 |
YWC-2.00 |
DN32 |
DN32 |
DN32 |
DN32 |
DN32 |
YWC-2.50 |
DN32 |
DN32 |
DN32 |
DN32 |
DN32 |
YWC-3.00 |
DN32 |
DN32 |
DN32 |
DN32 |
DN32 |
DN32 |
YWC-4.00 |
DN50 |
DN50 |
DN50 |
DN50 |
DN50 |
DN32 |
YWC-5.00 |
DN50 |
DN50 |
DN50 |
DN50 |
DN50 |
DN32 |
注:船廠接排油管路時不得高于裝置上的排油口水平面。
4.3電氣連接
電源AC220V/440V、3Φ、60Hz進入電氣控制箱;艙底液位探針。參見電氣圖,出廠時,探測艙底水液位的液位繼電器JYB外接觸點#15,#5或#6預先短接,如需連接艙底液位探針,則應去除短接銅線。
注意:操作人員必須具有一定的技術知識,熟讀本使用說明書,掌握操作要領,懂得維護保養方法。
5 系統流程 參見系統圖所示
艙底油污水經由海水粗濾器、浮球止回閥V1,進入一級分離器,分離器頂部設有集油室,艙底油污水中的大部分油由于比重小上浮至分離器集油室頂部,細油滴在親水疏油材料斜板內聚結,“逆向——同向”分級上;水從一級分離器底部排水口流至柱塞泵吸入口,其間有氣動閥VS3,當柱塞泵運轉時VS3自動打開,而沖洗水閥VS2關閉。
當油在一級分離器頂部積聚到一定數量時,油位升高,油水界面計發出訊號,氣動閥VS1,VS2自動打開,氣動閥VS3自動關閉,此時柱塞泵不工作。反沖水(清水)從底部進入一級分離器,頂起的浮油通過氣動排油閥VS1排出至污油柜(VS1為常閉氣動閥)。排油完畢后自動復位,繼續處理艙底油污水。
經一級濾器處理過的油污水進入二級濾器進行再次處理后排放至舷外。如果排放水含油超標,氣動三通閥VS4會自動轉向三級處理(注:YWC-2.00/2.50/3.00/4.00/5.00氣動閥VS4會自動關閉,氣動閥VS5自動打開使不合格的水進入三級處理)使超標水進入三級超濾器進一步處理。三級超濾器采用滲透原理,濾過液依次經過出口球閥V3,止回閥V5,流量計,氣動三通閥VS6,手動三通V7最后經過通海閥排放。
三級超濾進口的進入液濃縮后由V6排出至艙底。超濾的產水回收率η 等于產水量除以進水量。η=Qe/Q100%,本裝置回收率調定在η=80%,回收率不宜太高,否則濃縮液太濃會產生濃度極化現像,影響膜的壽命。
三級超濾膜需要保持在水中,出廠前在其中已充滿保養液,并將V3、V4、V6、V8閥關閉。在開箱安裝時請不要打開這幾個閥,在調試注水運行時方可打開V3、V6、V8,啟動裝置前打開V3、V6、V8。
本裝置采用電加熱器來加熱集油室內溫度至0°C以上(重油50°C以上)。溫度由電接點溫度計控制電加熱器的通斷。溫度對裝置(特別是在含比重較大的渣油的情況下)的處理效果有很大的影響,適宜的溫度有利于提高分離器的分離效率和減少堵塞的發生。
二個壓力表分別測量二級濾器的進口和出口壓力。一級分離器上的真空壓力表是用來觀察筒內的真空壓力,保證柱塞泵的安全運行。
油份濃度計,會自動監測排放液中的含油量。當排放液含油超標時,油份濃度計會發出警報,同時使氣動三通閥VS6自動轉向回艙底水管路,使不合格的水返回艙底,并發出報警信號至機艙集控室;當排放液合格時,氣動三通閥VS6自動轉向合格管路,使合格水排放至舷外。
船上需要聯接的管系有:艙底油污水吸入口管系、排放液排出口管系、反沖水接口管系、回艙底水接口管系,排油口管系,壓縮空氣接口管系及濃縮液排放口管系。
初次運行前,需要對各容器和管系注水。注水時將電氣控制箱上的【排油、反沖、注水】轉換開關切換至“自動”,使VS2打開,此時水從一級分離器底部進入,當水位升高時,通過排泥閥V2、試水閥C2、放氣旋塞C1可知道水位,當有水流出時就把該處閥關緊。當頂部放氣旋塞有水流出時,水即灌滿。
油份濃度計,即15ppm艙底水報警裝置,詳見“使用說明書”。
警示:本裝置使用高壓電源,具有觸電等引起傷亡事故的危險,操作人員必須謹慎對待,不可擅自打開電氣控制箱門探視。在進行電氣系統維修時,必須確認切斷電源。維修須由專業人員操作。
6 運轉操作(請參照電氣圖,控制箱面板圖)
正常運行前,舷外閥、污水井閥(單個)、壓縮空氣閥(不低于0.4MPa)反沖洗閥(不高于0.3MPa)打開
6.1 正常運行操作如下:
(1)打開電氣控制箱門,合上總電源開關QF0,檢查供電是否正常。
(2)合上柱塞泵電源開關Q4,此時柱塞泵不運轉。
(3)合上控制電源開關Q5,電加熱器電源開關Q8,關上電氣控制箱門。
(4)在門面板上開【控制電源】220V開關Q6,控制電源指示燈H0亮。
(5)旋開【油份濃度計開關】Q7,“油份濃度計”上相應的指示燈亮。按油份濃度計操作手冊調整。
(6)將【排油、反沖、注水】轉換開關Q3,轉向“手動”,此時,【VS1、VS2閥打開】的指示燈H4亮,表示在注水。從一級分離器各試水旋塞中可以看到有水流出,從下至上逐漸依次關緊,直至最高處,此時水已注滿。
(7)將【排油、反沖、注水】轉換開關Q3,轉向“自動”,停止注水。正常運轉后,如果一級分離器的油積聚到一定厚度,控制系統會自動排油,排油完畢自動返回正常運行狀態。
(8)將【三、二級處理】轉換開關Q10,轉向“自動”。
(9)按下【柱塞泵啟動】按鈕QA,柱塞泵運轉,注意轉向。觀察“真空、壓力表”,壓力在-0.01MPa到-0.05MPa之間,屬正常。
(10)如果油份濃度計故障,可以強制將【三、二級處理】轉換開關Q10轉向“手動”,讓水通過氣動三通閥VS4轉向三級。(注:YWC-2.00,YWC-2.50、YWC-3.00、YWC-4.00、YWC-5.00氣動閥VS4關閉,VS5打開轉向三級)查看方法是看氣動閥頂部開度指針相對位置,觀察一、二級各“壓力表”,如果都有壓力,說明三級在運作。保水閥V3全開,調節濃縮液排放閥V6開度,使流量計讀數維持在額定產水量。
(11)將溫控器調節在20℃和40℃之間,電加熱器會自動開閉,調節進水溫度在上述范圍內。膜的工作溫度不能超過50℃。
6.2非正常情況可能有:
(1)艙底水吸入管路或吸入濾器堵塞,一級分離器內真空度大于-0.05MPa時,柱塞泵停止工作,值班人員應檢查并采取措施,排除堵塞問題。
(2) 艙底水被吸完,空氣可能進入一級分離器,一級分離器內的真空度小于-0.01MPa時,柱塞泵也會停止工作,值班人員應檢查艙底水水位。如果船上安裝了生產廠商提供的艙底液位探針JYB,裝置會依據艙底水的液位自動啟停,那么這種問題的發生可能性就比較小。
(3) 如油份濃度計長期報警,說明需要清理裝置。首先采取對一級分離器進行手動反沖洗處理,看是否是一級分離器分離效率降低?其次觀察二、三級壓力表,壓差是否超過0.2MPa,如是,則需要更換相應的濾芯,此時須由人工來放水。依次打開蓋子,更換新的濾芯,蓋緊蓋子,再加水。二級濾器堵塞的可能性最大,應經常更換。
(4) 一級分離器的排泥,一級分離器頂部的油經常會自動排出,底部的污泥需要定期人工排除。污泥會影響后續濾器的堵塞。排泥方法是將《排油、反沖、注水》轉換開關轉向“手動”,同時打開一級分離器底部排放閥V2,通過清水將泥沙沖出。
6.3裝置停機:
本裝置正常運行啟動后能根據艙底水的多少,自動運停,毋須人員操作。如果船舶長期停航,機艙值班人員確認裝置不需要運轉時,可采取停機措施。先按【柱塞泵停止】按鈕TA,柱塞泵停止工作,柱塞泵工作指示燈H3滅,然后斷開控制電源Q6,相應的氣動閥VS1、VS2、VS3、VS4、VS6自動復位。(YWC-2.00,YWC-2.50、YWC-3.00、YWC-4.00、YWC-5.00相應的氣動閥VS1、VS2、VS3、VS4、 VS5、VS6自動復位)
注意:本裝置采用氣動閥通過氣電轉換電磁閥控制,壓縮空氣由船上供應(0.6~0.80MPa),壓縮空氣進入氣源濾器,上面安裝有電接點壓力表。如壓縮空氣失壓,電接點壓力表發送信號至電控箱Y101觸點斷開,裝置停止運轉。停機時可關閉壓縮空氣進口閥。
警告:本裝置柱塞泵的電機為轉動部件,工作人員在接近轉動部件時均須注意安全,防止衣、褲等物卷入造成傷害。
7 維護保養
7.1清理一級分離器內斜板分離器,將電氣控制箱上的【排油、反沖、注水】轉換開關Q3轉向“手動”,將船上污油柜上的排油閥關閉,反沖回流閥打開,讓清水從VS2進入一級分離器底部,從頂部VS1排出,然后讓反沖水回流至艙底,打開底部排泥閥時,可清理分離器底部垃圾。視污染情況,一般6個月進行一次,每次反沖15分鐘。
7.2二級濾器更換濾芯,當一、二級壓力表進出口差壓大于10m-H2O(100KPa)時,說明堵塞嚴重,需更換濾芯。停機,排出二級濾器內液體,打開上蓋,將堵塞的濾芯取出,更換新的相同規格的濾芯,再蓋上頂蓋,一般一年更換一次。更換濾芯如下圖所示(as following)
7.3三級壓差表壓差大于0.1MPa時,應清洗或更換三級超濾膜。
7.4柱塞泵軸的支承軸承需要定期檢查。
7.5氣動閥會自動開停,如內部行程開關失靈需檢查,該閥也可用手動開閉。
8 膜的清洗
8.1 三級超濾器為中空纖維膜法分離工藝,長期運轉后會污染、結垢甚至堵塞,需要定期清洗。當跨膜差壓超過0.1MPa 或者連續運行6個月以上時,就要清洗。如不清洗,膜會嚴重堵塞,導致以后洗不干凈而必需更換膜元件。
8.2 化學品的選擇
(1)氫氧化鈉(NaOH)
對于油污染,用NaOH清洗最合適,能溶解油脂,恢復膜通量,對膜也少有損傷。
(2)檸檬酸(食品級)
對于鈣鎂離子的結垢,用檸檬酸清洗較有效。檸檬酸沒有太大的危險性,固態存放,用時用水溶解稀釋。
(3)亞硫酸氫鈉(食品級)
可用于膜的保養,也是食品防腐劑,可防止膜的氧化失效。
(4)鹽酸(HCL)不建議使用。
(5)漂粉精(NaCLO)
漂粉精(次氯酸鈉)中的氯離子對細菌污染殺傷力較大,對霉菌有抑制作用。但其氧化作用太強,對膜有損傷。切不可與檸檬酸或鹽酸混用,會發生強力化學反應,產生有刺激的氯氣。在本裝置內不建議使用。
警示:處理任何化學品都必須非常小心。操作化學品時應戴橡皮手套,如不小心碰到皮膚或濺到眼睛里應立即用清水清洗,嚴重者請及時就醫。
8.3 清洗方法
8.3.1停機清洗:
(1)首先制備NaOH 溶液,按化學品包裝箱內說明書操作,將一份NaOH 粉沫倒在盛有1L水的塑料瓶內,待其溶化,即制成3%濃度的NaOH 溶液。
(2)關閉濃縮液排出閥V6,關閉保水閥V3、注水閥V4,打開排水閥V8待放盡膜內水后關閉排水閥。
(3)打開排藥口C4和加藥口C3,從加藥口將塑料瓶內3%濃度的NaOH溶液倒入,待排藥口流出藥水時關閉排藥口。如膜元件中未灌滿,可再配一瓶倒入注藥口,直至流出,關閉排藥口C4。浸泡3至8h后,打開C4。
8.3.2拆下清洗:
關閉膜元件的進出口閥,拆下膜元件到陸上專業廠清洗?捎脗浼鎿Q裝上,擰緊螺紋接頭。
8.3.3如3個月或長期不用,則需進行防腐保養,更換一個藥桶,用1%濃度的亞硫酸氫鈉(食品級)溶液注入膜內,關閉V3、V4、V6和V8。
8.4 膜的壽命
膜的壽命與生產廠商提供的膜元件質量有關,應盡量選用優質產品。一般連續使用時壽命少則三五年,多則八九年。
為了延長膜的使用壽命,請按本說明書的方法操作。例如,不要人為的一直使用“手動三級處理”,要放在“自動”運行上。本裝置前二級的處理效果一般已能達到排放標準。當出現乳化油的情況下,二級處理結果才可能發生油份超標,裝置會自動轉入三級處理。
在實際運行中要求船員對艙底水認真管理,不讓其它含有表面活性劑的洗滌水流入機艙,膜的使用機率會很少,其壽命也會相應延長。
8.5 膜的防凍
對于膜組件及設備的防凍問題,可以配20%~60%(體積百分比)的乙二醇溶液作為防凍劑,灌進設備里面,對膜和塑料件沒有損傷。60%的乙二醇溶液在-49℃以下才會結冰,濃度越小,結冰溫度越高,所以可根據需要調整濃度。
9常見故障及排除
序號 |
故 障 |
可能原因 |
處理建議 |
1 |
一級分離器真空度<-0.05MPa |
吸入管堵塞 |
清理吸入濾器 |
2 |
一級分離器真空度>-0.01MPa |
艙底水脫水 |
停機,待有艙底水時再啟動 |
3 |
柱塞泵頻繁啟、停 |
真空壓力保護失靈 |
檢查電氣控制箱內時間繼電器 |
4 |
柱塞泵抖動,有聲響 |
無水 |
注水或檢查VS3是否打開 |
過壓 |
檢查泵后管路是否暢通 |
5 |
流程不能按設計要求進行 |
氣動閥失靈 |
檢查開閉情況是否正常;如正常,則檢查電氣控制系統 |
6 |
油份濃度計不能控制氣動閥 |
油份濃度計失靈 |
檢修油份濃度計 |
7 |
一、二級差壓超過
0.1MPa |
二級濾芯堵塞 |
更新新的濾芯 |
8 |
二級壓力表超過
0.2MPa |
濃縮液排放閥未開 |
打開該閥,調節其大小 |
膜透量過小 |
清洗或更新 |
9 |
排放液油濃度一直超標 |
分離效率降低 |
全面清理 |
10 |
不排油 |
長時間未使用或液位繼電器損壞 |
如液位繼電器工作正常,則將液位探針取出打磨至光亮即可 |
11 |
油份濃度計顯示“EE” |
玻璃管被污染或裂開 |
如玻璃管完好,用刷子清潔干凈即可 |
12 |
油份濃度計顯示數值一直閃爍且數值浮動較大 |
設備內空氣未排清 |
等待10分鐘左右即可,檢查VS7閥是否打開,如關閉了請打開 |
13 |
送給泵不工作 |
提供給氣動閥的壓縮空氣壓力不足 |
提供壓力為0.4Mpa的壓縮空氣 |
查看電控箱上VS1,VS2閥指示燈是否亮起 |
檢查電控箱上注水、反沖、排油開關
是否打開到手動位置,如在自動位置上,等VS1,VS2指示燈熄滅后即可運行 |
真空壓力表壓力過高 |
檢查VS2閥是否關閉或損壞,檢查反沖水壓力是否超過0.2Mpa |
JYB1,JYB3液位控制器損壞 |
更換液位控制器 |
14 |
氣動閥不能開啟 |
電磁閥損壞或設備長時間不使用所造成的 |
檢查電磁閥出口,如果沒有氣體噴出說明損壞,要更換。如果電磁閥工作正常,則用0.8MP的壓縮空氣加壓打開氣動閥,然后恢復正常壓力 |
15 |
安全閥打開 |
出口閥未開,濾器堵塞 |
打開,將濾器更換 |