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大型穿梭油船货油舱洗舱系统的设计

作者:未知

  【摘 要】 以载质量15.2万t大型穿梭油船为例,在介绍该油船货油舱洗舱系统设计要求的基础上,结合洗舱系统的组成和工作过程,分析洗舱机、洗舱泵、海水加热器、货油舱阴影图及洗舱系统等设计特点。该大型穿梭油船货油舱洗舱系统与普通油船货油舱洗舱系统存在较大区别,其设计既要满足《MARPOL公约》的要求,又要满足DNV规范的特殊要求。
  【关键词】 穿梭油船;货油舱;洗舱系统;MARPOL公约
  穿梭油船是专门用于从海上油田向原油港口运送原油的大型油船,用以取代海底输油管道,其载质量在3 000~15.2万t之间。由中远船务工程集团有限公司为挪威库娜森航运集团设计并建造的载质量15.2万t穿梭油船,具备无限航区、单桨、柴油机驱动、上层连续甲板、球首、方尾、艏装载系统(BLS)、DPS-2动力定位系统、深井式货油泵等设施及功能,并入级挪威船级社(DNV),是目前国内建造的最大和最先进的穿梭油船。
  本文以该大型油船为例,分析其货油舱洗舱系统的设计要求、组成、工作过程和设计特点等内容,以期为类似穿梭油船货油舱洗舱系统的设计提供有益借鉴。
  1 货油舱概况
  该油船设计6对共计12个货油舱(C.O.TK)和1对共计2个污油水舱(SLOP TK),没有设置泵舱(见图1)。
  2 货油舱洗舱系统的设计要求
  根据《国际防止船舶造成污染公约》(《MARPOL 73/78公约》)附则Ⅰ第33条要求,载质量2万t及以上的原油船应安装原油洗舱系统,因此,该油船需要设置货油舱洗舱系统。
  该油船货油舱洗舱系统的设计既要满足国际海事组织(IMO)A.446(Ⅺ)决议及其修正案的要求,还需要满足DNV船级附加符号Clean Design和CCO的要求。
  (1) IMO A.446(Ⅺ)决议及其修正案要求:洗舱机能够清洗到的面积比例为垂直面85%、水平面90%。
  (2) DNV Clean Design规定:洗舱机能够清洗到的面积比例为垂直面和水平面不得少于96%。
  (3) DNV CCO要求:洗舱系统的操作应在货控室(CCR)以遥控方式进行。
  (4)该油船的建造规格书要求:设置原油洗舱和冷/热海水洗舱,洗舱机分别设计为甲板固定式的单喷嘴和程序式。
  与普通油船相比,该油船货油舱洗舱系统的设计要求更高,设计更为复杂。
  3 货油舱洗舱系统的组成和工作过程
  货油舱洗舱系统包括洗舱泵、洗舱机、海水加热器、洗舱管路和监测仪表等。洗舱泵可以是专用泵,也可以由货油泵或扫舱泵代替。该油船采用深井式货油泵系统,即每个货油舱安装一台货油泵,货油泵或污油水泵向洗舱机供给洗舱介质(原油和海水)。
  洗舱机按固定方式分为甲板固定式、潜入固定式和便携式等。甲板固定式洗舱机为单喷嘴,潜入式和便携式为双喷嘴。固定程序型洗舱机是指按照预先调定的程序进行洗舱作业的洗舱机。海水加热器用于加热海水,以提高海水洗舱效果。
  从货油舱洗舱的工作过程看:洗舱泵(货油泵或扫舱泵)从货油舱抽吸原油,一部分原油被直接输送至洗舱机,为原油洗舱(COW)过程;洗舱泵(货油泵)从海底门或污油水舱抽吸海水,海水经海水加热器被输送至洗舱机,为海水洗舱过程。
  4 货油舱洗舱系统的设计特点
  4.1 洗舱机
  4.1.1 固定式洗舱机
  根据该油船建造规格书的要求,每一个货油舱安装两台甲板固定式、单喷嘴、程序型洗舱机。经综合考虑,选取SCANJET公司提供的SC90T2型洗舱机,流量为82 m3/h,压力为0.8 MPa。
  4.1.2 潜入式固定洗舱机
  潜入式固定洗舱机通过固定管路安装在货油舱内,从下方对舱壁进行清洗。该油船选用SCANJET公司提供的SC45TW型潜入式洗舱机(法兰连接),每台流量29 m3/h。此外,油船还应配备1台便携式洗舱机(螺纹连接),通过软管和货油舱或污油水舱的洗舱孔(直径320 mm,货油舱每舱2孔,污油水舱每舱1孔)可以放入舱内洗舱。
  4.2 洗舱泵
  该油船采用一舱一泵式货油系统,洗舱泵由货油泵和污油水泵代替,共有12台液压驱动的货油泵和2台液压驱动的污油水泵,其中:每台货油泵的排量为1 800 m3/h,压力为1.3 MPa;每台污油水泵的排量为600 m3/h,压力为1.3 MPa。洗舱泵排量满足洗舱机流量82 m3/h、压力0.8 MPa的要求。
  4.3 洗舱海水加热器
  洗舱海水加热器为壳管式热交换器,加热介质为蒸汽,蒸汽入口安装温控阀,将海水从20℃加热至70℃,其流量取决于同时使用洗舱机的数量。该油船的洗舱海水加热器流量为240 m3/h,可同时为2台固定式洗舱机(每台82 m3/h)和1台潜入式固定洗舱机(29 m3/h)供水。
  4.4 货油舱阴影图
  阴影图是指从洗舱机喷嘴端部向其喷射范围内的舱表面画直线,然后以投影方式作出的受到直接喷射与未受到直接喷射的平面图和侧视图。根据DNV Clean Design规定,货油舱的垂直面和水平面的阴影面积(不能清洗到的面积)不能超过4%,即清洗到的垂直面和水平面最低达到96%。
  通过对该油船每个货油舱和污油水舱的船体结构进行阴影面积计算,基于SC90T2型固定式洗舱机和SC45TW型潜入式固定洗舱机,得出该油船每个货油舱所需的洗舱机数量(见表1)和各个洗舱机的布置位置(见图2)。
  (1)在NO.1~NO.5 (P&S)货油舱的每舱顶部均安装2台固定式洗舱机,底部均安装1台潜入式固定洗舱机;
  (2)在NO.6(P&S)货油舱的每舱顶部均安装2台固定式洗舱机,无需安装潜入式固定洗舱机;
  (3)在SLOP(P&S)污油水舱的每舱顶部均安装1台固定式洗舱机,舱内均安装3台潜入式固定洗舱机。
  4.5 洗舱系统设计
  确定每个货油舱和污油水舱的洗舱机型号和数量之后,根据IMO A.446(Ⅺ)决议及其修正案的要求,设计该油船洗舱系统(见图3)。
  (1)根据洗舱介质的管内流速4.5 m/s和同时运行4台固定式洗舱机,设置1根DN250洗舱总管,每对货油舱共用1根DN200洗舱支管;
  (2)每根支管上设置1个隔离阀(手动蝶阀,常开);
  (3)每个洗舱机(包括固定式和潜入固定式)进口阀为遥控蝶阀,可实现在货控室进行遥控洗舱操作,符合DNV CCO要求;
  (4)每个货油舱设置1个DN50洗舱软管阀(球阀),用以连接便携式洗舱机;
  (5)洗舱总管前后端各安装1只压力表,并在后端安装1个压力传感器,用以显示压力;
  (6)因洗舱管路与货油总管相连,其设计压力与货油管路的设计压力相同,为1.6 MPa;
  (7)洗舱管路车间试验和船上试验的压力为设计压力的1.5倍,为2.4 MPa;
  (8)洗舱管路材料选用钢管,内部作特涂处理,外部涂环境漆。
  该油船洗舱介质的供给由液压驱动的深井式货油泵和污油水泵完成:原油卸载时,正在卸油的1台货油泵应向另一需要洗舱的货油舱的洗舱机供给原油,进行原油洗舱;左舷污水舱内的污油水经重力分离后,仅有下层的水流通过平衡管流入右舷污油水舱内,右舷污油水泵抽吸舱内的水向洗舱机供给洗舱水,而洗舱水可经洗舱海水加热器加热后用于洗舱,也可直接用于洗舱。
  5 结 语
  载质量15.2万t穿梭油船的货油舱洗舱系统设计既要满足《MARPOL 73/78公约》的要求,又要满足DNV规范的特殊要求,与普通油船存在较大区别:每个货油舱和污油水舱安装的洗舱机数量多,清洗到的垂直面和水平面不得低于96%,符合DNV Clean Design要求;洗舱机的进口阀为遥控阀,可实现在货控室遥控洗舱,满足DNV CCO要求;洗舱介质由深井式货油泵和污油水泵供给。


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