中國最大最先進的半潛船，是如何解決壓載水處理這一難題的？其他頭條網

中國最大最先進的半潛船，是如何解決壓載水處理這一難題的？

“新光華”號半潛船是由中國船舶及海洋工程研究院（MARIC）開發設計，廣船國際有限公司承製，為中遠海運特種運輸股份有限公司半潛運輸船隊精細打造的新旗艦，也是是現階段我國最大最先進的半潛船，於2016年12月8日交付。該船屬於三島式半潛船，總長255m，垂線間長250.2m，型寬68m，型深14.5m，滿載吃水10.5m，最大下潛深度30.5m，空載下潛時間小於6h，最大載重能力98500t。動力系統採用綜合電力推進，配有6臺4950kW的主柴油發電機組以及6套推進器，可適應較高海況、深水、高精度定位作業需求。

“新光華”號半潛船

半潛船能實現半潛能力，主要是因為半潛船能裝入比普通貨船更多的壓載水。但是我們知道壓載水會造成A海域的生物隨船舶到達B海域，造成外來生物入侵，嚴重威脅海洋生態環境，已被全球環保基金組織( GEF) 列為海洋的四大危害之一。為了有效控制船舶壓載水汙染所帶來的危害，國際海事組織（IMO）於2004年通過了《國際船舶壓載水和沉積物控制和管理公約》，並於2017年9月8日正式生效。該規定規定：從2009年起新造船舶必須安裝壓載水處理設備，2017年所有遠洋船舶均須安裝壓載水處理設備。對於像“新光華”號這樣10萬噸級的半潛船來說，其壓載水量遠超普通貨船，如果安裝壓載水處理裝置，必然會比普通貨船面臨更大的困難，那麼它是如何解決這一難題的？

半潛船

“新光華”號半潛船壓載水處理系統在設計時面臨的困難

第一個難點，“新光華”號半潛船全船共有117個壓載艙，總艙容高達21萬立方米，相較於普通貨船，具有壓載艙數量多，壓載水量大的特點。在另一面，半潛船為了保證裝載作業時間，一般要求在4~6小時內完成從航行吃水下潛至半潛吃水，或半潛吃水上浮至航行吃水。這意味著新光華”號半潛船需要在6個小時（大型半潛船取上限）內注入或排出約10萬噸壓載水，瞬時流量非常大。為了滿足壓載水的處理要求，需要選用處理容量非常大的壓載水處理裝置，而往往這樣的壓載水處理裝置體積會非常大，價格也昂貴，這樣會造成初始造價高，設備選型及佈置困難。

某型壓載水處理系統

第二個難點，“新光華”號半潛船的壓載水系統採用了壓縮空氣和壓載水泵的組合壓排載方式。其中主船體中的105個壓載艙採用了壓縮空氣排載，它的原理是：在排載工況時，打開充氣閥和通海閥，利用壓縮空氣把壓載水從壓載水艙經通海管路壓出；在壓載工況時，打開空氣閥和通海閥，海水在重力的作用下自流進壓載水艙，或利用空壓機抽真空加速壓載速度。這樣設計的好處是能大大節約壓排載的時間，以及減小壓載水艙空氣管的直徑。但同時問題也很突出：由於壓縮空氣排載的每個壓載艙都有一個獨立的通海管路，沒有常規意義上的壓載總管，壓載水處理裝置不能像普通貨船一樣直接串聯在壓載泵出口的壓載總管上，造成設計難度加大。

壓縮空氣排載和潛艇的原理是類似的

第三個難點，為了保護壓載水艙的安全，維持整個系統的運行正常，壓載水艙都需要設置可供空氣進出的空氣管（原理如下圖）。而半潛船的主甲板由於載貨和下潛的要求，載貨甲板區域不允許有任何伸出主甲板的空氣管頭，空氣管只能橫穿多個壓載水艙向高於半潛水線的艏樓或艉樓集中。“新光華”號半潛船的主船體中有105個壓載艙，需要大量的空氣管，如果空氣管的直徑較大會造成佈置非常困難。採用壓縮空氣排載，雖然能減小空氣管的直徑，解決這一矛盾，但是按照規範的要求，採用動力注入且無溢流措施的艙室，透氣管的有效截面積不能小於動力注入管截面積的1.25倍，如果處理後的壓載水採用動力注入，那麼管徑會受限，處理裝置的容量將遭遇瓶頸。

壓載水艙空氣管的原理

“新光華”號半潛船是如何解決壓載水處理這一難題的？

思路一，減少需要處理的壓載水量。

半潛船的壓載水量雖然巨大，但是大量的壓載水注入和排出操作一般發生在下潛/上浮作業階段，而該階段半潛船所處的位置一般是固定的，也就是說，半潛船在上浮時排出的壓載水其實是其在下潛時就地吸入的壓載水。由於此時的操作並未跨海區，也就不會造成A海域的生物隨船舶到達B海域，造成外來生物入侵，威脅海洋生態環境。因此，可以認為：在同一海區進行排載的壓載水不需要處理，僅需要對跨海區航行時攜帶的壓載水進行處理，這樣可以使需要處理的壓載水總量減少70%以上。此外，普通貨船的壓載水注入和排出時同步進行處理了（兩次處理），半潛船選用一次處理的壓載水處理裝置，可以進一步縮減壓載水的處理時間。

如果排出的水是本地的，可以認為沒有外來生物入侵的問題

思路二，採用重力注入，突破處理裝置容量的瓶頸。

規範規定：對於僅僅依靠重力注入的艙櫃，空氣管的截面積可以不遵循1.25倍的要求，甚至可以小於重力注入管。實際中，“新光華”號半潛船在船艏樓的壓載艙中選取兩個作為清潔水艙，壓載水泵從海水總管抽取舷外海水，經壓載水處理裝置注入清潔的壓載艙；清潔水艙處在較高位置，清潔的壓載水可以在在重力的作用下經洩放總管、支管注入至各個壓載艙。由於“新光華”號半潛船處理後的壓載水採用了重力注入，所以可以突破空氣管直徑對於處理裝置容量的限制，選用了兩套容量為1500m³/h的電解式壓載水處理裝置。處理能力遠大於常規設計的容量，這樣兩臺處理裝置同時工作時，可以在13個小時左右處理完該船空載到港口狀態下所攜帶的約4萬噸壓載水，基本滿足用船方的使用需求。