3 原理
本装置采用一级斜板重力和聚结分离——二级纤维滤器——三级超滤膜渗透分离等原理,使含油污的舱底水达到IMO MEPC.107(49)决议规定的排放标准。
见附图所示,船舶舱底水因柱塞泵的抽吸进入一级分离器,内部为真空负压状态,避免了以往压力状态下造成含油的舱底水搅动乳化以致难以分离的问题。柱塞泵排出液经过二级纤维滤器吸附、过滤处理,再进入三级超滤,使之达到排放标准。
油份浓度计(即15ppm舱底水报警装置)用来测量排放液的油份浓度,如果发现测量的排放液油份浓度超标,则二级会自动转向三级处理。如果经过三级处理后的排放液油份浓度超标,油份浓度计报警,则会令排放气动三通阀VS6自动转驳,使不合格的水排至舱底而不排向舷外。
4 安装要求
4.1装置底座
本装置所有部件统一安装在一个由槽钢焊接而成的“装置底座”上。在船上机舱内应设计一个与本装置底座尺寸相符的“船舶底座”。“船舶底座”与船体结构焊接连接。“船舶底座”与“装置底座”用螺栓连接,并建议使用槽钢用方斜垫圈GB/T853。
装置底座的尺寸和连接螺栓的布置详见附图2。
4.2管系连接
舱底油污水吸入口、排放液排出口、反冲水接口(压力不得大于0.3MPa)、回舱底水接口,排油口,压缩空气接口(压力范围为0.6-0.8 MPa)及浓缩液排放口。由船厂连接(详见下表)。
接口名称
型号 |
油污水吸入口 |
排放液排出口 |
反冲水接口 |
回至舱底水接口 |
排油口 |
压缩空气接口 |
浓缩液回舱底接口 |
YWC-0.25 |
DN20 |
DN20 |
DN20 |
DN20 |
DN20 |
Φ8
|
无
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:船厂接排油管路时不得高于装置上的排油口水平面。
4.3电气连接
电源AC220V/440V、3Φ、60Hz进入电气控制箱;舱底液位探针。参见电气图,出厂时,探测舱底水液位的液位继电器JYB外接触点#15,#5或#6预先短接,如需连接舱底液位探针,则应去除短接铜线。
注意:操作人员必须具有一定的技术知识,熟读本使用说明书,掌握操作要领,懂得维护保养方法。
5 系统流程 参见系统图所示
舱底油污水经由海水粗滤器、浮球止回阀V1,进入一级分离器,分离器顶部设有集油室,舱底油污水中的大部分油由于比重小上浮至分离器集油室顶部,细油滴在亲水疏油材料斜板内聚结,“逆向——同向”分级上浮;水从一级分离器底部排水口流至柱塞泵吸入口,其间有气动阀VS3,当柱塞泵运转时VS3自动打开,而冲洗水阀VS2关闭。
当油在一级分离器顶部积聚到一定数量时,油位升高,油水界面计发出讯号,气动阀VS1,VS2自动打开,气动阀VS3自动关闭,此时柱塞泵不工作。反冲水(清水)从底部进入一级分离器,顶起的浮油通过气动排油阀VS1排出至污油柜(VS1为常闭气动阀)。排油完毕后自动复位,继续处理舱底油污水。
经一级滤器处理过的油污水进入二级滤器进行再次处理后排放至舷外。如果排放水含油超标,气动三通阀VS4会自动转向三级处理(注:YWC-2.00/2.50/3.00/4.00/5.00气动阀VS4会自动关闭,气动阀VS5自动打开使不合格的水进入三级处理)使超标水进入三级超滤器进一步处理。三级超滤器采用渗透原理,滤过液依次经过出口球阀V3,止回阀V5,流量计,气动三通阀VS6,手动三通V7最后经过通海阀排放。
三级超滤进口的进入液浓缩后由V6排出至舱底。超滤的产水回收率η 等于产水量除以进水量。η=Qe/Q100%,本装置回收率调定在η=80%,回收率不宜太高,否则浓缩液太浓会产生浓度极化现像,影响膜的寿命。
三级超滤膜需要保持在水中,出厂前在其中已充满保养液,并将V3、V4、V6、V8阀关闭。在开箱安装时请不要打开这几个阀,在调试注水运行时方可打开V3、V6、V8,启动装置前打开V3、V6、V8。
本装置采用电加热器来加热集油室内温度至0°C以上(重油50°C以上)。温度由电接点温度计控制电加热器的通断。温度对装置(特别是在含比重较大的渣油的情况下)的处理效果有很大的影响,适宜的温度有利于提高分离器的分离效率和减少堵塞的发生。
二个压力表分别测量二级滤器的进口和出口压力。一级分离器上的真空压力表是用来观察筒内的真空压力,保证柱塞泵的安全运行。
油份浓度计,会自动监测排放液中的含油量。当排放液含油超标时,油份浓度计会发出警报,同时使气动三通阀VS6自动转向回舱底水管路,使不合格的水返回舱底,并发出报警信号至机舱集控室;当排放液合格时,气动三通阀VS6自动转向合格管路,使合格水排放至舷外。
船上需要联接的管系有:舱底油污水吸入口管系、排放液排出口管系、反冲水接口管系、回舱底水接口管系,排油口管系,压缩空气接口管系及浓缩液排放口管系。
初次运行前,需要对各容器和管系注水。注水时将电气控制箱上的【排油、反冲、注水】转换开关切换至“自动”,使VS2打开,此时水从一级分离器底部进入,当水位升高时,通过排泥阀V2、试水阀C2、放气旋塞C1可知道水位,当有水流出时就把该处阀关紧。当顶部放气旋塞有水流出时,水即灌满。
油份浓度计,即15ppm舱底水报警装置,详见“使用说明书”。
警示:本装置使用高压电源,具有触电等引起伤亡事故的危险,操作人员必须谨慎对待,不可擅自打开电气控制箱门探视。在进行电气系统维修时,必须确认切断电源。维修须由专业人员操作。
6 运转操作(请参照电气图,控制箱面板图)
正常运行前,舷外阀、污水井阀(单个)、压缩空气阀(不低于0.4MPa)反冲洗阀(不高于0.3MPa)打开
6.1 正常运行操作如下:
(1)打开电气控制箱门,合上总电源开关QF0,检查供电是否正常。
(2)合上柱塞泵电源开关Q4,此时柱塞泵不运转。
(3)合上控制电源开关Q5,电加热器电源开关Q8,关上电气控制箱门。
(4)在门面板上开【控制电源】220V开关Q6,控制电源指示灯H0亮。
(5)旋开【油份浓度计开关】Q7,“油份浓度计”上相应的指示灯亮。按油份浓度计操作手册调整。
(6)将【排油、反冲、注水】转换开关Q3,转向“手动”,此时,【VS1、VS2阀打开】的指示灯H4亮,表示在注水。从一级分离器各试水旋塞中可以看到有水流出,从下至上逐渐依次关紧,直至最高处,此时水已注满。
(7)将【排油、反冲、注水】转换开关Q3,转向“自动”,停止注水。正常运转后,如果一级分离器的油积聚到一定厚度,控制系统会自动排油,排油完毕自动返回正常运行状态。
(8)将【三、二级处理】转换开关Q10,转向“自动”。
(9)按下【柱塞泵启动】按钮QA,柱塞泵运转,注意转向。观察“真空、压力表”,压力在-0.01MPa到-0.05MPa之间,属正常。
(10)如果油份浓度计故障,可以强制将【三、二级处理】转换开关Q10转向“手动”,让水通过气动三通阀VS4转向三级。(注:YWC-2.00,YWC-2.50、YWC-3.00、YWC-4.00、YWC-5.00气动阀VS4关闭,VS5打开转向三级)查看方法是看气动阀顶部开度指针相对位置,观察一、二级各“压力表”,如果都有压力,说明三级在运作。保水阀V3全开,调节浓缩液排放阀V6开度,使流量计读数维持在额定产水量。
(11)将温控器调节在20℃和40℃之间,电加热器会自动开闭,调节进水温度在上述范围内。膜的工作温度不能超过50℃。
6.2非正常情况可能有:
(1)舱底水吸入管路或吸入滤器堵塞,一级分离器内真空度大于-0.05MPa时,柱塞泵停止工作,值班人员应检查并采取措施,排除堵塞问题。
(2) 舱底水被吸完,空气可能进入一级分离器,一级分离器内的真空度小于-0.01MPa时,柱塞泵也会停止工作,值班人员应检查舱底水水位。如果船上安装了生产厂商提供的舱底液位探针JYB,装置会依据舱底水的液位自动启停,那么这种问题的发生可能性就比较小。
(3) 如油份浓度计长期报警,说明需要清理装置。首先采取对一级分离器进行手动反冲洗处理,看是否是一级分离器分离效率降低?其次观察二、三级压力表,压差是否超过0.2MPa,如是,则需要更换相应的滤芯,此时须由人工来放水。依次打开盖子,更换新的滤芯,盖紧盖子,再加水。二级滤器堵塞的可能性最大,应经常更换。
(4) 一级分离器的排泥,一级分离器顶部的油经常会自动排出,底部的污泥需要定期人工排除。污泥会影响后续滤器的堵塞。排泥方法是将《排油、反冲、注水》转换开关转向“手动”,同时打开一级分离器底部排放阀V2,通过清水将泥沙冲出。
6.3装置停机:
本装置正常运行启动后能根据舱底水的多少,自动运停,毋须人员操作。如果船舶长期停航,机舱值班人员确认装置不需要运转时,可采取停机措施。先按【柱塞泵停止】按钮TA,柱塞泵停止工作,柱塞泵工作指示灯H3灭,然后断开控制电源Q6,相应的气动阀VS1、VS2、VS3、VS4、VS6自动复位。(YWC-2.00,YWC-2.50、YWC-3.00、YWC-4.00、YWC-5.00相应的气动阀VS1、VS2、VS3、VS4、 VS5、VS6自动复位)
注意:本装置采用气动阀通过气电转换电磁阀控制,压缩空气由船上供应(0.6~0.80MPa),压缩空气进入气源滤器,上面安装有电接点压力表。如压缩空气失压,电接点压力表发送信号至电控箱Y101触点断开,装置停止运转。停机时可关闭压缩空气进口阀。
警告:本装置柱塞泵的电机为转动部件,工作人员在接近转动部件时均须注意安全,防止衣、裤等物卷入造成伤害。
7 维护保养
7.1清理一级分离器内斜板分离器,将电气控制箱上的【排油、反冲、注水】转换开关Q3转向“手动”,将船上污油柜上的排油阀关闭,反冲回流阀打开,让清水从VS2进入一级分离器底部,从顶部VS1排出,然后让反冲水回流至舱底,打开底部排泥阀时,可清理分离器底部垃圾。视污染情况,一般6个月进行一次,每次反冲15分钟。
7.2二级滤器更换滤芯,当一、二级压力表进出口差压大于10m-H2O(100KPa)时,说明堵塞严重,需更换滤芯。停机,排出二级滤器内液体,打开上盖,将堵塞的滤芯取出,更换新的相同规格的滤芯,再盖上顶盖,一般一年更换一次。更换滤芯如下图所示(as following)
7.3三级压差表压差大于0.1MPa时,应清洗或更换三级超滤膜。
7.4柱塞泵轴的支承轴承需要定期检查。
7.5气动阀会自动开停,如内部行程开关失灵需检查,该阀也可用手动开闭。
8 膜的清洗
8.1 三级超滤器为中空纤维膜法分离工艺,长期运转后会污染、结垢甚至堵塞,需要定期清洗。当跨膜差压超过0.1MPa 或者连续运行6个月以上时,就要清洗。如不清洗,膜会严重堵塞,导致以后洗不干净而必需更换膜元件。
8.2 化学品的选择
(1)氢氧化钠(NaOH)
对于油污染,用NaOH清洗最合适,能溶解油脂,恢复膜通量,对膜也少有损伤。
(2)柠檬酸(食品级)
对于钙镁离子的结垢,用柠檬酸清洗较有效。柠檬酸没有太大的危险性,固态存放,用时用水溶解稀释。
(3)亚硫酸氢钠(食品级)
可用于膜的保养,也是食品防腐剂,可防止膜的氧化失效。
(4)盐酸(HCL)不建议使用。
(5)漂粉精(NaCLO)
漂粉精(次氯酸钠)中的氯离子对细菌污染杀伤力较大,对霉菌有抑制作用。但其氧化作用太强,对膜有损伤。切不可与柠檬酸或盐酸混用,会发生强力化学反应,产生有刺激的氯气。在本装置内不建议使用。
警示:处理任何化学品都必须非常小心。操作化学品时应戴橡皮手套,如不小心碰到皮肤或溅到眼睛里应立即用清水清洗,严重者请及时就医。
8.3 清洗方法
8.3.1停机清洗:
(1)首先制备NaOH 溶液,按化学品包装箱内说明书操作,将一份NaOH 粉沫倒在盛有1L水的塑料瓶内,待其溶化,即制成3%浓度的NaOH 溶液。
(2)关闭浓缩液排出阀V6,关闭保水阀V3、注水阀V4,打开排水阀V8待放尽膜内水后关闭排水阀。
(3)打开排药口C4和加药口C3,从加药口将塑料瓶内3%浓度的NaOH溶液倒入,待排药口流出药水时关闭排药口。如膜元件中未灌满,可再配一瓶倒入注药口,直至流出,关闭排药口C4。浸泡3至8h后,打开C4。
8.3.2拆下清洗:
关闭膜元件的进出口阀,拆下膜元件到陆上专业厂清洗。可用备件替换装上,拧紧螺纹接头。
8.3.3如3个月或长期不用,则需进行防腐保养,更换一个药桶,用1%浓度的亚硫酸氢钠(食品级)溶液注入膜内,关闭V3、V4、V6和V8。
8.4 膜的寿命
膜的寿命与生产厂商提供的膜元件质量有关,应尽量选用优质产品。一般连续使用时寿命少则三五年,多则八九年。
为了延长膜的使用寿命,请按本说明书的方法操作。例如,不要人为的一直使用“手动三级处理”,要放在“自动”运行上。本装置前二级的处理效果一般已能达到排放标准。当出现乳化油的情况下,二级处理结果才可能发生油份超标,装置会自动转入三级处理。
在实际运行中要求船员对舱底水认真管理,不让其它含有表面活性剂的洗涤水流入机舱,膜的使用机率会很少,其寿命也会相应延长。
8.5 膜的防冻
对于膜组件及设备的防冻问题,可以配20%~60%(体积百分比)的乙二醇溶液作为防冻剂,灌进设备里面,对膜和塑料件没有损伤。60%的乙二醇溶液在-49℃以下才会结冰,浓度越小,结冰温度越高,所以可根据需要调整浓度。
9常见故障及排除
序号 |
故 障 |
可能原因 |
处理建议 |
1 |
一级分离器真空度<-0.05MPa |
吸入管堵塞 |
清理吸入滤器 |
2 |
一级分离器真空度>-0.01MPa |
舱底水脱水 |
停机,待有舱底水时再启动 |
3 |
柱塞泵频繁启、停 |
真空压力保护失灵 |
检查电气控制箱内时间继电器 |
4 |
柱塞泵抖动,有声响 |
无水 |
注水或检查VS3是否打开 |
过压 |
检查泵后管路是否畅通 |
5 |
流程不能按设计要求进行 |
气动阀失灵 |
检查开闭情况是否正常;如正常,则检查电气控制系统 |
6 |
油份浓度计不能控制气动阀 |
油份浓度计失灵 |
检修油份浓度计 |
7 |
一、二级差压超过
0.1MPa |
二级滤芯堵塞 |
更新新的滤芯 |
8 |
二级压力表超过
0.2MPa |
浓缩液排放阀未开 |
打开该阀,调节其大小 |
膜透量过小 |
清洗或更新 |
9 |
排放液油浓度一直超标 |
分离效率降低 |
全面清理 |
10 |
不排油 |
长时间未使用或液位继电器损坏 |
如液位继电器工作正常,则将液位探针取出打磨至光亮即可 |
11 |
油份浓度计显示“EE” |
玻璃管被污染或裂开 |
如玻璃管完好,用刷子清洁干净即可 |
12 |
油份浓度计显示数值一直闪烁且数值浮动较大 |
设备内空气未排清 |
等待10分钟左右即可,检查VS7阀是否打开,如关闭了请打开 |
13 |
送给泵不工作 |
提供给气动阀的压缩空气压力不足 |
提供压力为0.4Mpa的压缩空气 |
查看电控箱上VS1,VS2阀指示灯是否亮起 |
检查电控箱上注水、反冲、排油开关
是否打开到手动位置,如在自动位置上,等VS1,VS2指示灯熄灭后即可运行 |
真空压力表压力过高 |
检查VS2阀是否关闭或损坏,检查反冲水压力是否超过0.2Mpa |
JYB1,JYB3液位控制器损坏 |
更换液位控制器 |
14 |
气动阀不能开启 |
电磁阀损坏或设备长时间不使用所造成的 |
检查电磁阀出口,如果没有气体喷出说明损坏,要更换。如果电磁阀工作正常,则用0.8MP的压缩空气加压打开气动阀,然后恢复正常压力 |
15 |
安全阀打开 |
出口阀未开,滤器堵塞 |
打开,将滤器更换 |