船舶海水管路防污防海生物系統

1、船舶海水管路防污防海生物系統    摘要：本文主要介紹海上船舶海水管路防污防海生物系統的基本原理及其在海上船舶及海上平臺應用的重要性。 關鍵詞：船舶；海水管路；防污防海生物系 中圖分類號：F407.474 文獻標識碼：A 文章編號： 引言 在夏季，在沒有防腐防海生物系統保護的船舶海水管路中海生物繁殖和生長都十分旺盛，特別是對于在熱帶沿海施工的工程船舶及海上平臺來說，海生物的生長幾乎達到“泛濫”的程度。海生物大量吸附于海底閥和海水管路內壁，一方面造成船舶海水系統的堵塞，清理困難，另一方面海生物的分泌物對管壁金屬組織和防腐涂層腐蝕嚴重，造成海水管路的過早失效

2、，給船舶單位帶來巨大的經濟損失。船舶海水管路的防污防海生物系統對于提高船舶海水管路工作的可靠性，延長其使用壽命，保證系統正常運轉以及整個船舶的安全運行有著及其重要的作用。以下本文就對船舶海水管路防海生物系統原理及應用予以介紹和探討。 1防防污海生物裝置分類 目前海上船舶及工作平臺最常用的防污防海生物裝置為外加電流防海生物系統，即ICAF(impressed current anti-fouling system)。 主要有兩種：一是電解海水防污防海生物裝置，生成次氯酸，殺滅海生物。二是電解銅、鋁（鐵）電極方式，以海水為導體通過外加直流電流的方式電解悉出金屬離子，海水中的金屬離子達到一定濃度后可

3、以殺滅管路中滋生的微生物，抑制海生物的生長。 1.1電解海水防污裝置 海水中含有大量的氯化鈉為主的鹽類，其中氯化鈉含量最高約2.7%左右，占總鹽度的10.9%。在海水的組成中，氯離子含量最高，氯濃度達19%左右，占離子總含量的55%。電解海水防海生物裝置，它用鍍鉑鈦電極或特制的電極將海水電解，以產生NaClO、HClO和Cl2，這些有效氯是強氧化劑，能殺死或擊暈海生物的幼蟲和孢子，達到防污染的目的。根據實驗室研究結果表明，有效氯為20mg/L的處理海水，能殺死海水中幾乎所有的細菌和海生物。 電解海水制氯防污是20世紀60年代后期隨著析氯電催化活性陽極即DSA技術的發(fā)展而走向工業(yè)化，這種技術在海

4、上船舶、海上平臺、海中設施等領域中得到了廣泛應用，而且在環(huán)保行業(yè)也得到了成功的應用。電解海水制氯主要技術特點有3點：有效氯防污效果好，各種海生物都能有效地得到防治；操作較其它方法麻煩，需定期對電極維護；加藥濃度與腐蝕性成正比關系。 電解海水防污所需防止海生物污損的加藥濃度應該是控制海上平臺海水系統的終端出口殘余氯濃度，一般來說只要大于0.03-0.05ppm既可滿足要求，對應的防污裝置加入海水系統有效氯濃度一般為1-0.5ppm。其有效氯即使對碳鋼材質的海水管系造成腐蝕，相對于海水腐蝕還是微不足道的。一般情況下，平臺電解海水防污之所以導致海水管路腐蝕增加，均由于加藥濃度過大造成的。因此合理控制

5、有效氯的濃度，對電解海水制氯裝置的海水系統非常重要2。 1.2電解氯、銅/鋁（鐵）防海生物裝置 通過銅陽極在海水中電解，產生微量銅離子，鋁或鐵陽極電解后生成少量氫氧化鋁或氫氧化鐵絮狀物，海水載著這種具有很高黏性的銅、鋁絮狀物從系統中通過時，絮狀物就散布開來，粘在海生物幼蟲可能棲生的海水流的較緩慢的區(qū)域，隨著電解時間的加長，這些絮狀物就附著在海水管系內壁上，從而在整個系統中形成一層很薄的保護層，進而防止海生物附著及海水腐蝕的雙重作用。根據實驗研究結果表明，當海水中銅離子含量達2g/L（2mg/m3）時，銅離子能有效地抑制海生物在海水管系中生長。如果海水管系的材質是鋼，則需選用鋁陽極。如果海水管系

6、的材質是鋁或銅，則需選用鐵陽極。所以根據海水管系的材質的不同，須正確選擇使用陽極3。 圖1：電解銅-鋁防海生物裝置 電解氯、銅鋁防海生物污損裝置由控制電源、DSA陽極、防污銅合金陽極、防腐鋁合金陽極和陰極接地座等組成。利用低壓直流電對防污銅合金陽極和防腐鋁合金陽極進行電解產生CuO和AI(OH)3，通過DSA陽極將海水進行電解，產生有效氯，利用氯、銅這兩種毒物的協同作用來防治海生物。其技術特點如下：操作維護非常方便，只需定期更換電極。Cu的防污效果較差，不能有效地防止各種海生物的污損，特別是對黏液類生物及貝類的成蟲。在運行過程中，所加入的銅離子濃度一般太低，很難滿足防海生物的要求。在運行過程中

7、，對銅和鋁資源是不可再生地消耗，因此也是一些發(fā)達國家不推薦使用的原因之一。因此控制銅離子的濃度對電解氯、銅鋁裝置的運行至關重要，同時加大銅離子的濃度也意味著陽極消耗的增速，增加運行維護費用。 1.3 電解氯、銅一鋁電極防污與電解海水防污技術的選擇 目前在船舶和海上平臺設備防污防海生物系統選型時選用哪種技術還沒有明確的規(guī)定，根據使用效果的反饋，目前設計選型一般根據以下幾個方面考慮。 （1）根據應用的海域海生物生長的情況，若海生物繁殖較多，特別是黏液類生物、藻類和貝類較多，應優(yōu)先選擇電解海水防污；反之，選擇電解氯、銅鋁防污。 （2）處理海水量，若較大則最好選擇電解海水防污，因為銅、鋁的消耗量較大。

8、 （3）從使用操作的方便性考慮，優(yōu)先考慮電解氯、銅鋁技術。 總之，合理選擇防海生物裝置，對平臺的海水系統的穩(wěn)定運行非常重要，特別對于一些主電站系統需要海水冷卻的平臺，海生物如不能有效抑制，將導致主機冷卻系統的不穩(wěn)定，導致冷卻循環(huán)系統和發(fā)動機必須經常維修或大修，不僅浪費時間及金錢，而且嚴重影響平臺的安全生產。因此平臺在選擇防海生物裝置時應綜合考慮各方面因素，選擇最適合的防海生物裝置。 2防海生物裝置的組成 2.1直接式電解海水防污裝置 將電解陽極直接安裝在海水過濾器、海水管路或船舶的海底閥箱中，以海水管道本身作為陰極，外加電壓為012V、電流為040A的直流電源，利用海水構成回路，電解產生的有效

9、氯離子直接混合在海水中，隨海水被吸入海水管路，殺滅和抑制管路中的海水生物的生長與繁殖，對系統進行保護。直接式電解海水防海生物裝置具有結構簡單、安裝方便、成本低的特點，還能使管道得到一定的陰極保護3。該裝置可以在機艙內對電流電壓進行集中控制，船員根據季節(jié)變化與海域不同，根據海生物的生長規(guī)律特性，調節(jié)電壓電流的大小。比如在冬季或在北方寒冷的海域，電流可以調整至幾mA即可，以節(jié)約電能。該裝置具有自動故障報警功能，維修也很方便。 本系統通過在我單位幾艘沿海工程船舶上應用，防腐效果明顯，管路內變得的清潔，管路腐蝕得到極大的改觀，海底閥、海水管路清洗和檢查維護周期可延長了12倍左右。 2.2間接式電解海水防海生物裝置 也就是電解槽式海水防海生物裝置，將一部分海水通過過濾器和壓力控制器后再送入電解槽內進行電解，電解后含有有效氯的海水經輸送管道再送到海水管路或船舶的海底發(fā)向內。該系統的電解槽，對材質要求較高，因為它受到的腐蝕較嚴重；但對其下游，只要保證有效氯的濃度不超過2*10-6，就不會產生明顯的腐蝕。電解槽式電解海水防海生物裝置具有處理量大、操作和維修方便的特點。 結語 綜上所述，本文通過對船舶海水管路防腐防海生物系統原理及其功能的描述，得出船舶海水管路上應用該系統的重要性，值得在海洋船舶及平臺設備上