CN110723770A - 一种环保节能的滚装船油污水处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环保节能的滚装船油污水处理方法，其特征在于它包括油渣舱、舱底水储存舱、舱底泵、舱底水蒸发柜、加热盘管及管系，舱底水储存舱通过舱底泵连接舱底水蒸发柜的输入端；舱底水蒸发柜内设置加热盘管，舱底水蒸发柜的输出端一方面通过管系伸出烟囱顶部排出水蒸气，另一方面连接油渣舱泄放油渣。本发明可以有效地减少船员清洗油水分离器的工作量，减少船东公司的成本，为船东公司的营运带来便利。

Description

一种环保节能的滚装船油污水处理方法

技术领域

本发明属于船舶系统的应用领域，具体涉及舱底水蒸发柜系统。

背景技术

船舶机械处所的设备在航行过程中会产生一定量的含油份的舱底水，船上的存储舱底水的舱室的舱容有限，因此船员必须定期清理舱底水。常规舱底水可通过排舷或者排岸处理。

在环保要求越来越严格的情况下，机械处所的含油份的舱底水是不允许直接排舷的，必须经过处理设备使油份低于15ppm(有些国家要求低于5ppm)才能排舷，目前大多数船舶所配的舱底水处理设备为油水分离器。油水分离器虽可以分离油和水，但是若经常使用油水分离器，船员要定期清洗油水分离器内部或者更换过滤芯等部件，而且设备老化后油水分离器分离的效果会越来越差，这会大大的增加船东后期的营运成本。同时油水分离器为PSC(港口国监控)检查的必检项目，因船员不经常清洗油水分离器内部和设备老化等原因而导致船舶被滞留的例子有很多，给船东公司造成了巨大的损失。

舱底水排岸处理船舶靠岸后将舱底水通过通岸接头排岸并将舱底水运至专门的处理水厂处理，船东公司需要支付相关的人工费和处理费，这也不利于船舶的营运。因此采用一种新型的处理舱底水方式来代替油水分离器和排岸处理很有必要。

发明内容

本发明要解决的问题是减少油水分离器的使用，避免使用通过排岸处理舱底水，减少船东公司的营运成本和船舶被滞留的风险，同时满足MARPOL(国际防止船舶造成污染公约)和各船级社的环保要求。

为了解决上述问题，本发明提出了一种利用废气锅炉的多余蒸汽量来处理舱底水的方法，其特征在于它包括油渣舱、舱底水储存舱、舱底泵、舱底水蒸发柜、加热盘管及管系，舱底水储存舱通过舱底泵连接舱底水蒸发柜的输入端；舱底水蒸发柜内设置加热盘管，舱底水蒸发柜的输出端一方面通过管系伸出烟囱顶部排出水蒸气，另一方面连接油渣舱泄放油渣。

优选的，舱底水蒸发柜设置在舱底水储存舱的顶部，高出舱底水储存舱30m以上。

优选的，水蒸气排出管设置在舱底水蒸发柜的顶部，油渣泄放口设置在舱底水蒸发柜的底部。

优选的，加热盘管的长度为20m，管径为DN50。

优选的，它还包括风机，风机设置在舱底水蒸发柜上方。

优选的，风机的材质为耐高温部件，如壳体、轴封等，风机的作用是将舱底水蒸发柜产生的水蒸气快速排到大气中。

优选的，系统的设计需要满足以下要求：

船底泵的压头压力要求：舱底水蒸发柜与船底泵的高度差的压力损失+管路的压力损失；

风机的设计要求：耐100℃的高温；

加热盘管的长度和管径要求：

加热盘管的管径根据具体需求设置，如按照船东要求设置；

加热盘管的长度计算包括以下步骤：

S1、计算出所需的热量Q：

Q＝Cm△t

式中，Q为舱底水蒸发柜里水所吸收的热量，C为水的比热容，△t为加热的温差，m为水的质量；

S2、计算出加热盘管的功率P：

P＝Q/t

式中，P为加热盘管的功率，t为加热的时间；

S3、计算出加热盘管外表面的总面积F：

F＝CP/eK△t1

式中，F为加热盘管外表面的总面积，C由换热量及盘管内阻力选取，根据经验选取，e为结垢影响系数，K为传热系数，△t1为蒸汽换热前后的温差；

S4、计算出加热盘管的长度L为：

L＝F/S

式中，S为长度1m的加热盘管外表面面积，由加热盘管的管径可以计算得出。

本发明的有益效果

本发明可以有效地减少船员清洗油水分离器的工作量，减少船东公司的成本，为船东公司的营运带来便利。

附图说明

图1为本舱底水蒸发柜系统的结构图

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：

结合图1、一种滚装船舱底水蒸发柜系统，它包括油渣舱1、舱底水储存舱2、舱底泵3、舱底水蒸发柜4、风机5、加热盘管6及管系，舱底水储存舱2通过舱底泵3连接舱底水蒸发柜4的输入端；舱底水蒸发柜4内设置加热盘管6，舱底水蒸发柜4的输出端一方面通过管系伸出烟囱顶部排出水蒸气，另一方面连接油渣舱1泄放油渣(舱底水蒸发柜4里的水蒸发完后，柜子里还残留油渣，这些油渣可通过舱底水蒸发柜4的泄放口重力泄放到船上的油渣舱或者废油舱中去。然后再进行回收和利用)。风机5设置在舱底水蒸发柜4伸出烟囱的管系上。

此系统的基本原理是用舱底泵3将舱底水储存舱2中的舱底水加入到舱底水蒸发柜4里，用船上的蒸汽(正常温度在160℃左右)对舱底水进行加热蒸发，蒸发后的水蒸气通往大气中。水的沸点在100℃左右，油的沸点要远远高于水的沸点和蒸汽的温度，因此舱底水中的油不会被蒸发掉，油最后沉淀下来可排出至船上的废油舱或者油渣舱1。

目前滚装船基本都配备“双机双桨”，每台主机排气管上都有废气锅炉，两台废气锅炉的蒸发量要高于用户所需的蒸汽量，舱底水蒸发柜使用的蒸汽为船上其他用户多余的蒸汽，正常情况下燃油锅炉不会在蒸发柜使用时工作，也就不会消耗船上的燃油。因此使用舱底水蒸发柜也可以达到节能的效果。

优选的，舱底水蒸发柜4设置在舱底水储存舱2的顶部。舱底水蒸发柜4里产生的水蒸气排到大气中，舱底水蒸发柜的排出管尽量短。

水蒸气排出管设置在舱底水蒸发柜4的顶部，油渣泄放口设置在舱底水蒸发柜4的底部。

作为一种通用的设计结构，舱底水蒸发柜4的设计容积约为2.5m³，加热盘管6的长度约为20m，管径约为DN50。加热盘管6在舱底水蒸发柜4里的长度要尽可能长；管径要尽可能大，以增大换热面积。水的比热容为4.2X10³ J/kg.℃，而蒸汽的比热容为2.1X10³ J/kg.℃，蒸汽的比热容要远小于蒸汽的比热容，水气化还需要吸收更多的热量，因此设计时要可考虑增加蒸发效率，而增大换热面积是提高蒸发效率的方法之一。加热盘管6内的蒸汽经过热交换变成凝水后会回到锅炉给水系统中去，这样也避免了产生的凝水掺杂到舱底水蒸发柜4里的舱底水中去。

作为一种更优的设计结构，系统的设计需要满足以下要求：

船底泵3的压头压力要求：舱底水蒸发柜4与船底泵3的高度差的压力损失+管路的压力损失；

风机5的设计要求：耐100℃的高温；风机的排量根据船员每天蒸发的舱底水的体积和时间确定。

加热盘管6的长度和管径要求：

加热盘管6的管径根据具体需求设置，

加热盘管6的长度计算包括以下步骤：

S1、计算出所需的热量Q：

Q＝Cm△t

式中，Q为舱底水蒸发柜里水所吸收的热量，C为水的比热容，△t为加热的温差，m为水的质量；

S2、计算出加热盘管的功率P：

P＝Q/t

式中，P为加热盘管的功率，t为加热的时间；

S3、计算出加热盘管外表面的总面积F：

F＝CP/eK△t1

式中，F为加热盘管外表面的总面积，C由换热量及盘管内阻力选取，根据经验选取，e为结垢影响系数，K为传热系数，△t1为蒸汽换热前后的温差；

S4、计算出加热盘管的长度L为：

L＝F/S

式中，S为长度1m的加热盘管外表面面积，由加热盘管的管径可以计算得出。

风机5的材质为耐高温部件，如壳体、轴封等。舱底水蒸发柜4进行蒸发舱底水时，启动风机5。风机5有两个作用：一是加大舱底水蒸发柜4里空气的流动，空气的流动也是影响蒸发效率的方法之一，空气流动越大，蒸发效率越好。二是将蒸发的水蒸气快速排往大气中排放，避免因排放的速度慢而将水蒸气又变成凝水回流。为保持舱底水蒸发柜4排气管里的水蒸气温度，可在排气管里外表面增加蒸汽伴热管。因风机5内流通的介质温度会比较高，因此风机5的各部件要为耐高温部件，否则风机5的部件会经常损坏，达不到节能的效果。

试验验证此发明可以蒸发掉机械处正常情况下所产生的舱底水，船舶正常航行时油水分离器基本不用自动运行，但是油水分离器还需根据厂家要求定期检修、保养，否则设备因未定期保养而损坏就得不偿失。

本发明利用富裕锅炉蒸发量，对舱底水进行有计划的加热，促进舱底水中水的快速蒸发，有效地减少油污水舱中的油污水总量，减少使用油水分离器的使用及维护。该系统突出优点如下：

·环保节能

1.使用舱底水蒸发柜系统后可以有效减少油水分离器的运行时间，将船上的油污水中的水份以水蒸气的方式排入大气中，对环境更好。

2.舱底水蒸发柜使用的蒸汽是船舶正常航行时船上废气锅炉的蒸汽，这样充分利用船上的废热能量，提高油污水的处理效率，达到节能的效果。

3.使用舱底水蒸发柜可以平均减少油水分离器的使用时间，节约船舶的电能消耗。

·设备维护及营运成本进一步降低

对于过滤式油水分离器经常使用，里面的滤芯要经常清洗，否则油水分离器的分离效果会越来越差。每次清洗滤芯的时间要8小时/2人次，由于频繁使用需要更换滤芯，更换滤芯成本约为15000元/年。而使用舱底水蒸发柜后，油水分离器的使用次数会大大地减少，换滤器的成本和船员清洗滤器的人工成本会大大的降低，从而减少船东公司的营运成本。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神做举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (7)

1.一种环保节能的滚装船油污水处理方法，其特征在于它包括油渣舱(1)、舱底水储存舱(2)、舱底泵(3)、舱底水蒸发柜(4)、加热盘管(6)及管系，舱底水储存舱(2)通过舱底泵(3)连接舱底水蒸发柜(4)的输入端；舱底水蒸发柜(4)内设置加热盘管(6)，舱底水蒸发柜(4)的输出端一方面通过管系伸出烟囱顶部排出水蒸气，另一方面连接油渣舱(1)泄放油渣。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于舱底水蒸发柜(4)设置在舱底水储存舱(2)的顶部，高于舱底水储存舱30m以上，并且尽量靠近烟囱顶部，以方便蒸发后的水蒸气排出。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于水蒸气排出管设置在舱底水蒸发柜(4)的顶部，油渣泄放口设置在舱底水蒸发柜(4)的底部。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于加热盘管(6)的长度为20m，管径为DN50。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于它还包括风机(5)，风机(5)设置在舱底水蒸发柜(4)伸出烟囱的管系上。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于风机(5)的材质为耐高温部件。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于系统的设计需要满足以下要求：

船底泵(3)的压头压力要求：舱底水蒸发柜(4)与船底泵(3)的高度差的压力损失+管路的压力损失；

风机(5)的设计要求：耐100℃的高温；

加热盘管(6)的长度和管径要求：

加热盘管(6)的管径根据具体需求设置，

加热盘管(6)的长度计算包括以下步骤：

S1、计算出所需的热量Q：

Q＝Cm△t

式中，Q为舱底水蒸发柜里水所吸收的热量，C为水的比热容，△t为加热的温差，m为水的质量；

S2、计算出加热盘管的功率P：

P＝Q/t

式中，P为加热盘管的功率，t为加热的时间；

S3、计算出加热盘管外表面的总面积F：

F＝CP/eK△t1

式中，F为加热盘管外表面的总面积，C由换热量及盘管内阻力选取，根据经验选取，e为结垢影响系数，K为传热系数，△t1为蒸汽换热前后的温差；

S4、计算出加热盘管的长度L为：

L＝F/S

式中，S为长度1m的加热盘管外表面面积，由加热盘管的管径可以计算得出。

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