75 m化學(xué)品洗艙躉船洗艙系統(tǒng)的設(shè)計

劉禮維，高 健，李伯林

(1.江蘇省船舶設(shè)計研究所有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212003；2.中國人民解放軍陸軍裝備部駐沈陽地區(qū)軍事代表局駐大連地區(qū)軍事代表室, 遼寧 大連 116001；3.中國人民解放軍第七八一四工廠,遼寧 大連 116001)

0 引言

長江是我國第一大河，在我國經(jīng)濟社會發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)中占有十分重要的戰(zhàn)略地位，因此，必須重視長江流域生態(tài)環(huán)境保護。化學(xué)品洗艙碼頭通常設(shè)置在長江沿岸。碼頭岸端一般設(shè)有化工廢水處理系統(tǒng)、化工廢氣處理系統(tǒng)、蒸汽供給系統(tǒng)、惰性氣體供給系統(tǒng)、清水供給系統(tǒng)等。化學(xué)品洗艙躉船設(shè)置于碼頭邊，洗艙設(shè)備及管路接頭均設(shè)置于躉船上，與岸端基站相連。化學(xué)品運輸船需要洗艙時，將船停靠在洗艙躉船船邊，按照洗艙流程進行洗艙。目前，三峽庫區(qū)的“澤勝洗艙3號”化學(xué)品洗艙躉船[1]、武漢洗艙站的90 m化學(xué)品洗艙躉船[2]等均已成為長江上游及中游化學(xué)品船的重要洗艙設(shè)施，有效防止了化學(xué)品運輸船洗艙作業(yè)污水直接排入長江，成為了守護長江生態(tài)的“綠色哨崗”。但是，長江內(nèi)航行的化學(xué)品運輸船數(shù)量巨大，如何規(guī)范、安全、高效地對化學(xué)品船進行洗艙仍是目前需要研究的問題。

因此，在長江沿岸合理設(shè)置化學(xué)品船洗艙碼頭及洗艙躉船等設(shè)施，對在長江流域航行的化學(xué)品船進行規(guī)范洗艙，以及減少長江水污染、保護生態(tài)環(huán)境有著積極深遠的影響。為此，75 m化學(xué)品洗艙躉船作為某化學(xué)品洗艙碼頭主要配套設(shè)施之一，本文結(jié)合《內(nèi)河危險化學(xué)品洗艙躉船法定檢驗技術(shù)暫行規(guī)則》(2019)等規(guī)范及化學(xué)品船洗艙的基本流程，為其設(shè)計一套完整的洗艙系統(tǒng)，以滿足化學(xué)品運輸船的洗艙需求。

1 75 m化學(xué)品洗艙躉船簡介

75 m化學(xué)品洗艙躉船是為某洗艙站配套設(shè)計的一型洗艙躉船。改造后該碼頭可停靠5 000載重噸化學(xué)品船，具備對苯類、酸類、堿類、醇類及醚和其他類化學(xué)品、油類等貨品的洗艙功能，并能夠臨時儲存和轉(zhuǎn)運油類及化學(xué)品洗艙水。該船通過定點拋錨和連接岸邊地龍的方式系固，屬于固定在岸邊碼頭作業(yè)的躉船。

該船主要參數(shù)如下：總長75.0 m，型寬18.0 m，型深3.0 m，設(shè)計吃水1.2 m，航區(qū)內(nèi)河A級。

主船體從艏至艉依次為艏部空艙、空艙(內(nèi)設(shè)錨鏈艙)、空艙(內(nèi)設(shè)雨水艙)、空艙(內(nèi)設(shè)廢水艙)、空艙(內(nèi)設(shè)生活污水艙、雨水艙)、空艙、應(yīng)急消防泵艙(內(nèi)設(shè)錨鏈艙)、艉部空艙。在主甲板上由小艙口蓋通過直梯下艙。

左舷艉部主甲板以上設(shè)置2層小甲板室：第1層設(shè)置衛(wèi)生間、配電間、蓄電池間、工具間、水手間；第2層甲板室設(shè)有休息室，其頂部上方配有隔熱用夾層型彩鋼遮陽棚。主甲板設(shè)置帶纜樁、艏艉設(shè)置系泊錨鏈等錨泊設(shè)備。在主甲板上左右舷各設(shè)置1套不銹鋼洗眼器。靠船側(cè)設(shè)置1臺登船梯。在主甲板上船中部右舷設(shè)置1套船岸安全連接裝置、1臺軟管吊機、換熱設(shè)備間。在躉船近岸側(cè)利用原浮式靠船設(shè)施滿足靠船需求，通過鋼引橋?qū)⒈敬c江岸連接起來。

根據(jù)實船使用情況，主甲板以下艙內(nèi)需配備固定壓載(混凝土整體澆筑)及移動壓載(帶把手混凝土塊)。壓載采用艙底混凝土整體澆筑+帶把手混凝土塊(可移動)形式。艙底混凝土整體澆筑時需考慮流水坡度，在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置污水井。

甲板室頂部(游步甲板)設(shè)置1只信號燈桿，配備相應(yīng)的信號設(shè)備。

洗艙基本流程見圖1。

圖1 洗艙基本流程

2 船舶管系掃線和船艙惰化及廢氣回收處理系統(tǒng)

2.1 船舶管系掃線

在洗艙躉船洗艙工作區(qū)域設(shè)置氮氣軟管接頭，氣源由岸上氮氣供給站供給至洗艙躉船，氣源為含量不超過5%的氮氣。化學(xué)品運輸船靠泊完成后，與躉船軟管接頭相連，接入氮氣，對船舶管線進行吹掃掃線。

2.2 船艙惰化

被洗船掃線完成后，通過躉船上的船舶管系閥門控制，繼續(xù)使用氮氣對船艙進行惰化。

2.3 廢氣回收處理

在洗艙躉船設(shè)置化工廢氣回收系統(tǒng)，該系統(tǒng)由化工廢氣回收管路、船岸安全連接裝置和化工廢氣接岸管路組成。

化工廢氣處理系統(tǒng)設(shè)置于岸上，與躉船的化工廢氣接岸管路相連接，處理被洗船在洗艙過程中產(chǎn)生的化工廢氣。在洗艙躉船洗艙工作區(qū)域設(shè)有化工廢氣軟管接頭，被洗船的廢氣通過軟管與洗艙躉船廢氣回收系統(tǒng)相連接。氮氣掃線及惰化前，應(yīng)確保躉船化工廢氣回收管路與被洗化學(xué)品船廢氣管路相連。當(dāng)?shù)獨鈷呔€及惰化的同時聯(lián)動開啟化工廢氣回收系統(tǒng)及處理裝置。被洗化學(xué)品船船艙產(chǎn)生的廢氣，在引風(fēng)機或自壓作用下，引至化工廢氣回收系統(tǒng)，由岸上化工廢氣處理系統(tǒng)處理。在整個洗艙過程中，化工廢氣回收系統(tǒng)始終與被洗化學(xué)品船的化工廢氣管路相連，持續(xù)回收化工廢氣。

2.4 系統(tǒng)相關(guān)管路及設(shè)施

(1)氮氣管路及軟管接頭：為被洗化學(xué)品船提供氮氣惰化、驅(qū)氣。

(2)廢氣管路及軟管接頭：接收被洗化學(xué)品船洗艙過程中產(chǎn)生的廢氣，接至岸上處理。

(3)船岸安全連接裝置：設(shè)置于躉船上，保護船舶、碼頭廢氣回收裝置安全。

3 船艙清洗系統(tǒng)

被洗船的惰化驅(qū)氣完成后，可按照化學(xué)品種類及要求選擇洗艙方式。洗艙躉船提供2種方式：熱水洗艙和蒸汽清艙。

3.1 熱水洗艙

在洗艙躉船洗艙工作區(qū)域設(shè)置熱水軟管接頭。躉船上的熱水由躉船上的蒸汽換熱裝置提供。蒸汽換熱裝置位于躉船換熱設(shè)備間，通過蒸汽和清水換熱，提供洗艙熱水。洗艙躉船上的蒸汽和清水由岸上的蒸汽供給系統(tǒng)和清水供給系統(tǒng)提供。

洗滌劑柜設(shè)置于洗艙躉船甲板上。洗滌液由固體洗滌粉和熱水混合所得。

熱水洗艙時，將移動式洗艙機安裝于被洗化學(xué)品船上。通過軟管，將洗艙躉船上的熱水與化學(xué)品船上的移動洗艙機相連，為被洗船提供熱水洗艙。熱水洗艙時，如需加入洗滌劑，可以通過比例混合器直接接入洗艙熱水管線。

在洗艙躉船工作區(qū)域設(shè)有洗艙廢水接收接頭。洗艙廢水通過被洗船的卸貨管線與躉船上的廢水回收管線軟管相連，持續(xù)將洗艙廢水輸送至躉船化工廢水艙。

躉船化工廢水艙與岸上化工廢水處理裝置通過固定管線相連，并設(shè)有專用化工廢水輸送泵輸送至岸上化工廢水處理裝置處理。

采用熱水洗艙的方式需注意以下幾點：

(1)在進行熱水洗艙作業(yè)前，應(yīng)對所清洗的液貨艙惰化情況進行確認(rèn)，艙內(nèi)的氧氣含量應(yīng)小于爆炸上限8%(V/V)，艙內(nèi)氣壓保持正壓。

(2)在進行洗艙作業(yè)時，如果惰氣的氧氣含量超過爆炸上限8%(V/V)或艙內(nèi)氣體壓力不是正壓時，應(yīng)停止洗艙。

(3)洗艙過程中應(yīng)監(jiān)測輸出的惰性氣體的純度和壓力。

(4)采用移動式洗艙機進行洗艙時，應(yīng)在洗艙機引入液艙前接好所有的軟管接頭，并檢查確認(rèn)管路靜電導(dǎo)通性。在洗艙機從液艙內(nèi)取出前，禁止打開任何接頭。

3.2 蒸汽清艙

在洗艙躉船上設(shè)置蒸汽管系，蒸汽由岸上蒸汽供給系統(tǒng)提供。在洗艙躉船洗艙工作區(qū)域設(shè)有蒸汽軟管接頭。被洗化學(xué)品船需要蒸汽清艙時，將躉船上的蒸汽通過軟管接入被洗船管線，進行洗艙作業(yè)。蒸汽廢氣由躉船廢氣回收系統(tǒng)接收，蒸汽產(chǎn)生的洗艙廢水通過被洗船的卸貨管線與躉船上的廢水回收管線軟管相連，持續(xù)將洗艙廢水輸送至躉船上設(shè)置的化工廢水艙。

采用蒸汽清艙的方式需注意以下幾點：

(1)蒸汽清艙的方式只允許在惰化后的液貨艙內(nèi)進行操作。

(2)蒸艙前，艙內(nèi)可燃性氣體濃度不得超過可燃下限(LFL)的10%。

(3)蒸艙過程中應(yīng)采取措施防止艙內(nèi)靜電及蒸汽壓力聚集。

3.3 系統(tǒng)相關(guān)管路及設(shè)施

(1)蒸汽管路及軟管接頭：為被洗化學(xué)品船和洗艙躉船上的換熱裝置提供蒸汽。

(2)清水管路：為洗艙躉船上的換熱裝置提供清水。

(3)熱水管路及軟管接頭：為被洗化學(xué)品船提供熱水清洗。

(4)廢水接收管路及接頭：接收被洗化學(xué)品船的洗艙廢水，并將洗艙廢水輸送至岸上的廢水處理裝置進行處理。

(5)移動式洗艙機：可安裝在被洗化學(xué)品船上，與躉船熱水管路連接，洗艙用。

(6)蒸汽換熱裝置：設(shè)置于躉船上，接收岸上蒸汽和清水，置換成熱水供洗艙用。

(7)洗滌柜：設(shè)置于躉船上，與熱水管路相連，提供固體洗滌劑。

(8)化工廢水艙：設(shè)置于躉船上，接收被洗化學(xué)品的洗艙廢水。

(9)化工廢水輸送泵：設(shè)置于躉船上，將化工廢水艙內(nèi)廢水輸送至岸上處理裝置。

(10)水質(zhì)在線分析儀：設(shè)置于躉船上，對洗艙后的化工廢水進行分析檢測。

4 艙口通風(fēng)系統(tǒng)

在洗艙躉船上設(shè)置移動式風(fēng)機，用于被洗船貨艙的空氣置換。移動式風(fēng)機儲存于躉船設(shè)備存儲間內(nèi)。完成熱水洗艙或蒸汽清艙作業(yè)后，待艙內(nèi)溫度冷卻至常溫，將艙口蓋打開，惰氣入口關(guān)閉，將移動式風(fēng)機軟管出風(fēng)口伸到被洗艙內(nèi)距艙底1 m處，進行空氣置換作業(yè)。

需要注意的是：通風(fēng)置換作業(yè)前，需保證被洗艙內(nèi)已充分惰化，艙內(nèi)碳?xì)浠衔镎魵獾臐舛戎?按體積計算)在2%以下。

移動式風(fēng)機及風(fēng)機軟管用于為已清洗的艙室提供空氣置換。

5 人工清艙系統(tǒng)

5.1 人工清艙

在洗艙躉船上設(shè)置清水管路，清水由岸上清水供給系統(tǒng)提供。在洗艙躉船洗艙工作區(qū)域設(shè)有清水軟管接頭。在洗艙躉船上設(shè)置壓力真空罐和真空泵系統(tǒng)，位于洗艙躉船甲板上圍污欄內(nèi)。在洗艙躉船洗艙工作區(qū)域設(shè)置壓力真空罐收殘接頭。被洗化學(xué)品船完成熱水洗艙或蒸汽清艙，經(jīng)過通風(fēng)置換后，軟管接入清水，人工進入艙內(nèi)，對艙內(nèi)底部、四周、死角進行反復(fù)清洗，直至洗凈。洗艙廢水通過被洗船的卸貨管線與躉船上的廢水回收管線軟管相連，持續(xù)將洗艙廢水輸送至躉船上設(shè)置的化工廢水艙內(nèi)。

人工清艙過程中，化學(xué)品船船艙內(nèi)無法收凈的洗艙廢水用躉船上設(shè)置的真空泵系統(tǒng)收殘。真空泵收的殘液儲存進壓力真空罐，壓力真空罐內(nèi)殘液最后排進化工廢水艙。

5.2 注意事項

(1)在人工清艙前，艙氣必須經(jīng)證實符合不戴呼吸器具入艙的除氣安全入艙條件，并應(yīng)進行周期性的氣體檢測。

(2)在人工清艙前，需滿足艙內(nèi)溫度符合人員進入的安全溫度。

(3)入艙作業(yè)人員應(yīng)配備袖珍式氣體探測儀。

(4)有人在艙內(nèi)進行作業(yè)的整個期間須保持連續(xù)通風(fēng)。

(5)人工清艙所用設(shè)備或器具應(yīng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計及材質(zhì)上不會引起著火危險。

5.3 系統(tǒng)相關(guān)管路及設(shè)施

(1)清水管路及軟管接頭：為被洗化學(xué)品船提供清水清洗。

(2)殘液收集管路及軟管：收集被洗化學(xué)品船洗艙水殘液。

(3)掃艙殘液真空收集罐：通過罐內(nèi)負(fù)壓將被洗化學(xué)品船洗艙水殘液抽吸并收集。

(4)水環(huán)式真空泵系統(tǒng)：持續(xù)為殘液真空罐提供壓力。

6 洗艙完畢后的工作

被洗化學(xué)品船洗艙完成后，操作工人下艙將殘余的水分收集擦洗干凈。使用移動式風(fēng)機，利用艙口進行強制通風(fēng)，直到艙內(nèi)水分全部風(fēng)干為止。

被洗化學(xué)品船完成整船洗艙作業(yè)后，首先需關(guān)閉相關(guān)閥門，拆除相關(guān)軟管。其次接入清水對躉船上相關(guān)洗艙設(shè)備、管系、化工廢水艙進行清洗，以確保躉船上所涉及洗艙系統(tǒng)無殘液殘留。洗艙所產(chǎn)生的固體危廢垃圾，儲存至躉船上設(shè)置的危廢垃圾存儲柜，由專門人員搬運至岸上指定地點處理。

7 消防配置

7.1 消防泡沫滅火系統(tǒng)

本船甲板泡沫滅火系統(tǒng)為固定式甲板泡沫滅火裝置。該裝置主要有以下2個作用：

(1)用于停靠船舶的滅火需求。由2具消防炮組成，泡沫炮排量及泡沫溶液的儲備量按照停泊5 000載重噸化學(xué)品船進行計算。泡沫原液采用抗醇性水成膜泡沫液，所提供的泡沫液按3%的比例與水混合完畢后的溶液，能夠滿足連續(xù)供給不少于40 min的泡沫液，泡沫炮射程能夠滿足對本躉船所能停泊的最大化學(xué)品船液貨區(qū)域的任何部位進行滅火處理。

(2)用于本躉船的滅火需求。由4只泡沫槍及其管路組成，泡沫接口設(shè)置于主甲板工作區(qū)域。

7.2 消防水炮系統(tǒng)

本船消防炮為泡沫/水兩用炮，水炮的流量及揚程滿足對本躉船所能停泊的最大化學(xué)品船液貨區(qū)域的任何部位進行滅火處理。

7.3 水幕系統(tǒng)

本船在停靠面的工作區(qū)域設(shè)置水幕系統(tǒng)，水幕的設(shè)置范圍為延伸至工作區(qū)域兩端以外各5 m，水幕噴頭數(shù)量為8只。水幕系統(tǒng)水源由2臺電動消防泵提供。

7.4 水消防系統(tǒng)

本船共設(shè)有水消防栓8只，主甲板兩舷各4只，水源由消防泵艙內(nèi)的2臺電動消防泵提供。配備水龍帶及口徑19 mm的水槍，所有水槍為CCS認(rèn)可型。消火栓保證至少能有兩股不是同一消火栓射出的水柱到達躉船保護處所的任何部位。

7.5 消防配備

75 m化學(xué)品洗艙躉船的消防設(shè)施配備見表1。

表1 75 m化學(xué)品洗艙躉船的消防設(shè)施配備

8 結(jié)語

75 m化學(xué)品洗艙躉船設(shè)置的化工廢氣回收系統(tǒng)采用一體式船岸安全連接裝置，確保了在洗艙過程中對有害氣體的安全監(jiān)測回收。本船先進完備的水質(zhì)分析及殘液回收系統(tǒng)，使洗艙全過程中可以做到無安全風(fēng)險、零污染。

75 m化學(xué)品洗艙躉船的交付使用，緩解了長江中下游對化學(xué)品運輸船的洗艙需求。本船洗艙系統(tǒng)的設(shè)計在滿足相應(yīng)的規(guī)范法規(guī)要求下，結(jié)合碼頭的實際情況和業(yè)主方的要求，可以做到洗艙安全、操作便利、工作高效，得到了業(yè)主的認(rèn)可。