船用电解海水防污装置的应用研究李长彦（中国船舶工业总公司第七二五研究所青岛２６６０７１）摘要：本文扼要介绍了电解海水纺污原理，电解海水防污装置的设计、安装及应用情况。关键词：船舶海生物污损电解海水防污１、前言海洋污损生物也称海洋附着生物，是生长在船底和海中一切设施表面的动物、植物和微生物。海洋生物有很多种，最常见的有藤壶、贻贝、牡蛎、石灰虫、苔藓虫、海葵、柄海鞘、水螅、海藻等。凡是船舶、海上平台、海中设施、海滨电厂等的海水管路和海水冷却系统都要受到海洋附着生物的严重污损。船舶海水冷却系统由于海生物的附着和生长．会引起管路和冷却器的堵塞，导致冷却水量供应不足，冷却效率下降，主、辅机不能正常运行，管道内的掰寸着生物～旦死亡脱落，还会堵塞阀门与冷却器管口，堵塞严重时，以致被迫停机停航，造成很大的经济损失。面对海洋污损生物的严重危害，人们研究和采取了各种各样的防污方法。其中电解海水防污技术发展较快。该项技术日趋成熟，具有安全可靠、管理方便、防污彻底、经济效益好、对环境无污染等特点，因此在船舶上得到了广泛的应用。２、电解海水防污的原理电解海水防污是在特制的阳极和阴极之间通以直流电，利用电解海水产生有效氯来防止海生物的污损。电解海水时，烹要发生以下反应：阳极反应：２Ｃ１‘一Ｃ１２＋２ｅ４０Ｈ＋一０｛＋２ｔｔ。Ｏ＋４ｅ阴极反应：２Ｈ：Ｏ＋２ｅ一２０１＂１４十ｆｂｆ阳极产生的氯气又和阴极产生的氢氧根反应：Ｃｌ：＋２ＮａＯＨ—ＮａＣＩＯ＋ＮａＣｌ＋心０电解反应生成的有效氯，对附着海生物具有毒性，能抑制海生物幼虫或孢子附着和生长．－是次氯酸和次氯酸钠的统称。３、电解海水防污装置的设计３．１“大盛”轮的设计依据３．１．１海水管系的材质为钢质，主机海水泵流量在２５０ｍ。／ｈ，辅机海水泵流量在３０ｍａ／ｈ。３．１．２该轮有三个主海底阀箱。在船的右舷有一个高位海底阀箱，在船的左舷有两个低位海底阀箱，一般情况下高位海底阎箱不用。两个喷管分别装在两个低位海底阀箱内。３．１．３船上有交流电源单相２２０ｖ、三相３８０＂Ｖ，５０Ｈｚ。３．１．４“大盛”轮主要航行于青岛至、日本等航线上，海生物污损十分严重。３．２有效氯量的计算有效氯需要量按公式（１）计算：Ｇ《×Ｑ………………………………（１）式中：Ｇ一有效氯需要量。ｇ，ＩＩ；ｃ．一设计有效氯浓度．ｍｇ，Ｌ；Ｑ—船舶冷却水量。ｍ柏．将实际数据代入公式中：Ｇ＝Ｏ．２ｍｇ／Ｌ×２８０ｍ３／ｈ＝５６９／ｈ根据“大盛”轮海水冷却系统所需有效氯量来选取ＤＨＣ．ｂ型产氯量为０．２ｋｇ的板式海水电解槽。３．３电解电流的计算电解电流按公式（２）计算：，：—生…………………．ｆ２）・Ｋ一式中：Ｉ～电解电流．Ａ；ｅ—有效氯需要量，ｇｍ；ｎ一电流效率。一般取７０％，Ｋ—每安培小时电量有效氯理论生成量，１．３２３９／（Ａ・ｈ）。将数据代入公式：Ｉ＝５６９／ｈ÷（０．７０ｘｉ．３２３９／Ａ・ｈ）：６０Ａ根据电解海水防污装置所需电解电流及电解槽形式选用ＺＣＡ型整流器。交流输入：三相３８０Ｖ５０Ｈｚ直流输出：Ｏ～５０Ｖ、Ｏ～６０Ａ控制方式：手动连续可调４、装置的组成及流程４．１装置的组成“大盛”轮电解海水防污装置主要由整流器、电解槽、过滤器、流量计、喷管以及管路和阀门等组成。‘４．２装置的流程装置的流程图见图ｌ。海水从船舶辅机海水泵管路引出（或另设专用水泵），由过滤器过滤后，经流量计进入电解槽。经电解后的海水电解液通过电解液输送管路到海底｜：圉筢内的喷管喷出ａ喷出的含有效氯的海水被主、辅机海水泵以及消防、空调泵等从海底阀箱内吸入，然后通过管道送往海水冷却系统中，以达到防止海生物污损的目的。至冷却善ｌ一海底阀糟：２一喷管：３一辅机海水蒙：４一截止止回阀：５一截止阀６一取样阀：７一过溏器：８一压力控制善或压力袭：９一流量计１０，１３一截止阀：１４一电解橹：１５一截止阀：１６一整流器图１船用电解海水翰污装置流程图５、装置的调试及应用情况５．１装置的调试“大盛”轮在９２年８月进坞维修时，安装了Ｄ］ｔＣ—ｂ型电解海水制氯防污装置，并于８月９日在青岛近海进行了调试，其步骤如下：５、Ｉ．１装置先通水时，开、关有关阀门，冲洗电解槽前的管路，以避免异物进入电解槽内。５．１．２再开、关有关阀门，使电解槽中的海水流量为４０００Ｌ／ｈ左右。５．１．３打开整流器输出开关，顺时针转动手轮直到所需电流值。５．１．４从采样阀中取含氯海水，分沂氯浓度，确定电解电流。５２含氯浓度的检测利用安装在管路上的采样阀进行取样（此距离相当于辅机冷却器进口），测氯方法是采用比色法，现场取含氯海水加入显色剂，当场实测与标准色阶对比确定浓度。当该轮停泊时，处理海水量在３０ｍ。／ｈ情况下（辅机海水泵开），电解电流在２０Ａ时，氯浓度为０．３ｐｐｍ．当该轮在航行时，处理海水量在２８０ｍ３／ｈ情况下（主、辅机泵同时开），电解电流在３５Ａ时，氯浓度为０．Ｉｐｐｍ。防污所需的必要氯浓度是随海域生物繁殖情况和季节气候变化而有所不同，但总的来看，防污所需的必要氯浓度是致死海生物所需的有，效氯浓度与还原反应消耗量的总和。要求此量即能防污又不会使金属引起腐蚀。根据资料介绍和试验结果，此量一般在Ｏ．｛～０．５ｐｐｍ。当含氯的海水从管道最后排出的时候，所含氯浓度称为残余氯浓度，也就是防海生物污损的最低浓度，此值一般在０．Ｏｌｐｐｍ以上，就可以达到防污效果。“大盛”轮电解海水制氯防污装置在使用中，以调试的结果为依据，根据航行的海域和季节变化，我所和船员一直对含氯浓度进行检测，表ｌ列出了从９２年９月至．９７年７月部分检测结果。该装置每年ｌ～３月份因无海生物附着，一般停ＬＥ运行，进行检查维修。４～１２月份装置投入运行。从表中数据可以看出，整个装置运行正常，所测氯浓度达到了规定的要求，当船舶在停泊条件下．电解电流在１５～２０Ａ时，氯浓度为０．２～０．３０ｐｍ．当船舶在航行条件Ｆ，电解电流在３５～４０Ａ时，氯浓度为０．Ｌ～０．２ｐｐｍ。表１含氯浓度部分检测结果时间海水流量（Ｌ／ｂ，）电解电流（Ａ）电解电压（ｖ）氯浓度（ｐｐｒＢ）各注９２．９．１６４０００２０１７０．２辅机泵开９２．１０．１Ｉ４０００４０２ｌ０．２主，辅机泵开９２．１２．４４０００２０１７０．３辅机泵开９３．４．２０３６００１５１５Ｏ．２辅机泵开９３．１０．２０３６００３５２００．１主、辅机泵开９４．３．３０４０００２０１７０．３辅机泵开Ｊ９４．５．２４３８００１５１５０．２辅机泵开Ｉ９５．５．１５３８００２０１７Ｏ．２辅机泵开Ｉ９６．５．１６３４００２０Ｌ７０．２辅机泵开Ｉ９７．７．４３６００２０１５０．３辅机泵开５．３防止海生物污损的效果“大盛”轮没有安装电解海水防污装置前，海生物污损十分严重，海底阀箱、过滤器、主机和辅机冷却器及管路系统，由于海生物附着和生长，使冷却水供应不足，冷却效率下降，致使主，辅机不能正常运行，要经常清除过滤器和冷却器等处和海生物，这不仅增加了船员的工作量。而且还影响了船舶的航行安全。该轮在９２年８月进坞时，安装了电解海水防污装置，经过９４年９月和９６年７月两个坞期检查，电解海水防污装置一直正常运行，还应该指出的是，在４年多的时间里．经历了４个海生物附着繁殖旺季，经过进坞检查，整个海水冷却系统防污效果十分显著。５．３．１海底阀箱和格栅该轮９２年８月上坞时，发现两个低位海底阎箱内和海水总管长满了大量海生物．主要有藤壶、贻贝、牡蛎等大量海生物，海底格栅也布满了海生物，海水几乎进不到阀箱内。安装防污装置后，９４年９月进坞检查，海底阀箱内和海水总管无任何海生物附着。见图２所示，海底格掇也没有任何海生物附着，防污效果非常明显。图２安装防污装置后．海底阀箱内无海生物附着５．３．２海水管路和阀门过去由于海生物在管路和闭门附着，经常造成管路流水不畅和阀门关不严，影响有关设备正常运行，要清除这些海生物，必须在船舶进坞时才能进行，而且十分麻烦。安装电解海水防污装置后，进坞检查发现。无论是管道还是阀门上均没有海生物附着。５．３．３海水过滤器以前主海水过滤器及过滤网上海生物附着十分严重，经常被海生物堵塞。要频繁地进行清洗，安装电解防污装置后，打开过滤器检查．没有任何海生物附着，过滤器底部和过滤网眼均没有海生物附着。表面十分干净，见图３所示。５．３．４主、辅机冷却器根据以往的统计，一到夏季．要经常拆开主、辅机冷却器的封头来清除海生物，特别是主机冷却器封头，打开一次十分困难．不仅费工费力，而且还影响有关设备的正常运行，安装防污装置后，主、辅机冷却效果一直很好，证明无海生物附着和堵塞，所以就不需要打开主、辅机冷却器进行清洗了。图３安装防污装置后，海水过滤网无任何海生物附着还应指出：该轮在９６年７月再次进坞时，对防污效果进行了检查，与９４年９月进坞检查结果相同，防污效果十分令人满意。从以上防污效果检查可以看出．在大、中型船舶上安装电解海水防污装置是非常必要的，它对于防止海水冷却系统的海生物污损具有特殊的功效。６、结论６．１船用电解海水防污装置要根据船舶海水管系的材质及冷却水量、海底阀箱的数量以及航行的主要海域及海生物的污损程度等进行设计。６．２采用ＤＦＩＣ咄型海水电解槽．结构简单，操作和维修方便，处理海水量大，经实船应用，装置运行正常．防污效果十分显著。６．３利用比色法对有效氯进行检测，可以根据测试结果，调整电解电流。此法简单、迅速、可靠、实用。６．４根据实船应用结果可知，在设计有效氯浓度时稍微偏高些，而在实测时，使有效氯深度达到０．１ｐｐｍ以上，就能有效地防止海生物的附着和生跃。７、参考文献【１】黄宗国等《海洋污损生物及其防除》上册，海洋出版社，１９８４年８月。ｆ２ｌ造船材料译丛编辑室“海生物附着机理”遗船材料译丛第十三辑，１９７６年。（３ｊ吴国富，“电解海水防污”《舰船材料》１９７４年第二期。【４】吉井彻等“防止海洋生物附着装置的研究”．＜－－菱重工技报》１９７６．Ｖ０１．４，Ｎ３［５］｛＜Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ））ＴｈｉｒｄＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｃｏｎｇｒｅｓｓｏｎＭａｒｉｎｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎａｎｄＦｏｕｌｉｎｇ．１９７２船用电解海水防污装置的应用研究
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李长彦
船舶工业总公司第七二五研究所(青岛)
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