CC BY
105МОДЕРНИЗАЦИЯ СОВРЕМЕННЫХ СУДОВ ПУТЕМ УСТАНОВКИ СИСТЕМ ДЛЯ КОНТРОЛЯ
И ОЧИСТКИ БАЛЛАСТНЫХ ВОД
Горбачев М.М.
Астраханский государственный технический университет, доцент
Астрахань Ильина И.В.
Астраханский государственный технический университет
Астрахань
MODERNIZATION OF MODERN SHIPS BY INSTALLING SYSTEMS FOR MONITORING AND
TREATING BALLAST WATER
Gorbachev M.,
Astrakhan State Technical University, assistant professor
Astrakhan Ilyina I.
Astrakhan State Technical University
Astrakhan
АННОТАЦИЯ
На современных судах в обязательном порядке имеются балластные танки, в которых содержится вода для обеспечения соответствующего веса, равновесия и стабильности. Балласт влияет на осадку судна, его остойчивость в продольном и поперечном направлениях, а также, на дифферент. Все морские суда должны предусматривать необходимые средства очистки и контроля балластных вод, которые для новых судов закладываются при их постройке, а для находящихся в эксплуатации требует их модернизации. В работе произведен анализ модернизации систем контроля и очистки балластных вод на примере судна проекта RST27.
ABSTRACT
Ballast tanks are mandatory on modern ships, which contain water to ensure adequate weight, balance and stability. Ballast affects the draft of the vessel, its stability in the longitudinal and transverse directions, as well as trim. All seagoing vessels must provide for the necessary means of purification and control of ballast water, which for new vessels are laid down during their construction, and for those in operation require their modernization. The paper analyzes the modernization of ballast water control and purification systems using the example of a vessel of the RST27 project.
Ключевые слова: система контроля балластных вод, система очистки балластных вод, судно серии RST27, модернизация современных судов.
Keywords: ballast water control system, ballast water treatment system, RST27 series vessel, modernization of modern vessels.
На современных судах, перевозящих большинство видов грузов, имеются балластные танки, где содержится вода для обеспечения соответствующего веса, равновесия и стабильности. Балласт влияет на осадку судна, его остойчивость в продольном и поперечном направлениях, а также, на дифферент. Когда судно разгружается, балластные танки наполняют водой для сохранения необходимых мореходных качеств. Когда же производится погрузка, вода из балластного танка судна удаляется. Водяной балласт является незаменимым для безопасной и эффективной эксплуатации современного морского транспорта, обеспечивая остойчивость судов. Балластные воды могут представлять серьезную угрозу, как для природы, так и для здоровья людей. По оценкам Международной морской организации («International Maritime Organization» -IMO) [1] ежегодный мировой оборот балластных вод составляет около 12 миллиардов тонн. Число видов организмов, обитающих в водной среде, еже-
дневно перемещаемых с водяным балластом, превышает 7 000 шт. Многие из них не только выживают в балластных водах, но и успешно адаптируются к новым условиям в портах и прилегающих акваториях при сбросе балласта. Поэтому, все морские суда должны предусматривать необходимые средства очистки и контроля балластных вод, которые для новых судов закладываются при их постройке, а для находящихся в эксплуатации требует их модернизации. В связи с этим, в 2004 году ИМО была разработана отдельная Международная конвенция о контроле судовых балластных вод и осадков и управлении ими 2004 года. Согласно ее требованиям на морских судах и судах смешанного плавания в обязательном порядке требуется установка систем по управлению балластными водами (СУБВ).
Актуальность работы - необходимость соответствия судов внешнего и смешанного плавания Международной конвенции о контроле судовых
балластных вод и осадков и управлении ими 2004 года.
Цель работы заключается в выработке рекомендаций для судов Волго-Каспийского региона новых проектов RST, RSD по установке СУБВ.
Новизна исследования заключается в отсутствии единых типовых и обоснованных критериев по установке СУБВ для судов распространенных серий.
Практическая ценность работы заключается в анализе конструкции наиболее применяемых на сегодня СУБВ, примеров их применения на судах, особенности эксплуатации СУБВ и применение полученных результатов для судов типовых проектов RST, RSD, эксплуатируемых в Волго-Каспийском регионе.
В настоящее время основным международным документом, который регламентирует требования в области экологии для водного транспорта, является «Международная конвенция по предупреждению загрязнения с судов» (МАРПОЛ 73/78) [2]. Она была принята в 1983 году и постоянно дополняется новыми требованиями в связи с ужесточением экологических норм и ухудшением экологической обстановки. Основной целью МАРПОЛ 73/78 является минимизация загрязнения атмосферы и гидросферы мирового океана. К таким загрязнениям, в частности, относятся неочищенные балластные воды судна.
На территории России проблема переноса чужеродных организмов балластными водами судов особенно остро стоит для Балтийского, Черного, Азовского, Баренцева, Охотского и Японского моря, так как через них проходят основные морские транспортные пути, в том числе и международные.
Для борьбы с вышеуказанной проблемой IMO решило разработать отдельную международную конвенцию, которая позволила бы контролировать очистку и определять уровень управления балластными водами. «Международная конвенция о контроле судовых балластных вод и осадков и управлении ими («Ballast Water Management Convention» - BWMC-2004)» [3] была окончательно одобрена 13 февраля 2004 года. Ее ратификация произошла спустя более 12 лет - 8 сентября 2016 года, с вступлением в силу еще через один год. BWMC должна была вступить в силу через год после того, как ее ратифицируют не менее 30 государств, флот которых составляет не меньше 35% тоннажа мирового торгового флота. Эта величина была преодолена 8 сентября 2016 года, когда в штаб-квартире IMO документ ратифицировала Финляндия. После присоединения этой страны общий тоннаж флота 52 стран, поддержавших принятие Конвенции, составил 35,1441%, а в июне 2017 года BWMC-2004 ратифицировала и Австралия.
Чтобы соответствовать требованиям Конвенции, судам необходимо выполнить следующие условия: иметь в наличии на борту Международное свидетельство по управлению балластными водами; контролировать судовые балластные воды и
осадки в соответствии с определенными стандартами и Планом по управлению балластными водами, одобренным администрацией флага; иметь в наличии на борту и заполнять журнал операций с балластными водами; установить систему управления балластными водами.
Следует отметить, что Администрации морских портов также разрабатывают планы по контролю и управления балластными водами судов для достижения целей выполнения «Международной конвенции о контроле судовых балластных вод и осадков и управления ими», согласно Постановлению Правительства РФ №256 от 28.03.2012 года о присоединении к конвенции [4]. В работе автором был проанализирован План комплексного применения международной конвенции о контроле судовых балластных вод и осадков и управления ими в морском порту Новороссийск, разработанный ФГБУ «Администрация морских портов Черного моря» в 2017 году [5]. С учетом специфики порта Новороссийск с 2002 года введено факультативное, а в 2005 году обязательное требование о замене балласта в Черном море для танкеров, следующих в морской порт Новороссийск, установлена процедура документального подтверждения согласно формы «Ballast Water Reported Form» и выборочного инструментального контроля балласта по тестовым показателям плотности и солености до выдачи разрешения на сброс балласта в портовых водах. Международное свидетельство об управлении балластными водами должно содержать сведения о соответствия судна стандартам Правил D-1 или D-2. Схема процедуры контроля замены балласта по стандарту D-1 в порту Новороссийска представлена на рисунке 1.
Выполнение процедур замены балласта включает смену балласта методом трехкратной прокачки («Flow-through») или последовательного сброса и приема балласта («empty-refill»). На танкерах обыкновенно применяется способ 3-х кратной прямоточной прокачки балласта на ходу, что позволяет достигнуть эффекта более чем 95% замены первоначального объема. Начало операции приходится на точку выхода судов из пролива Босфор за 200 метровую изобату. Время, необходимое для завершения цикла определяется производительностью водоотливных насосов и синхронизируется скоростью движения судна. Ход операции документируется и предъявляется портовым властям в форме «Ballast water reporting form». Район сброса балласта во время замены балластных вод для судов, направляющихся от турецких проливов в порт Новороссийск, характеризуется глубинами 1500 -2000 метров. С учетом направлений поверхностных течений, влияние сброса на шельфовую зону практически ничтожно. В рамках применения стандарта Правила D-2 обработка водяного балласта включает применение устройств по обеззараживанию массы балласта на этапах его приема, нахождения в балластных танках и/или сброса.
Для контроля исполнения требований МАРПОЛ 73/78 и BWMC-2004, на судах под российским флагом выпущено два нормативных документа:
- «Руководства по применению положений Международной Конвенции МАРПОЛ 73/78» НД №2-030101-035 [6];
- «Руководства по применению требований Международной конвенции о контроле судовых балластных вод и осадков и управлению ими 2004 года» НД №2-030101-030 [7].
Согласно [7] конвенция BWMC-2004 распространяется на суда, вне зависимости от их даты постройки и типа, которые имеют право плавать под флагом стороны, подписавшей Конвенцию, или эксплуатируются по уполномочию этой стороны, если судно спроектировано и построено для перевозки балластных вод.
Существующие способы обработки судовых балластных вод приведены в таблице 1.
Таблица 1
Существующие способы обработки балластной воды
Способы обработки балластной воды
Механические Физические Химические
1. Фильтры 2. Мультигидроциклоны 1. Ультрафиолет 2. Ультразвук 3. Электролиз 4. Озонирование 5. Нагрев 1. Электрохлорирование 2. Обработка диоксидом хлора 3. Обработка переоксидом водорода 4. Обработка гипохлоритом натрия 5. Обработка хлорной кислотой
В настоящее время имеется ряд одобренных классификационными обществами, входящих в Международную ассоциацию классификационных обществ (МАКО), моделей СУБВ. Эти СУБВ распределились по принципам действия следующим образом: системы микрофильтрации; системы с
ультрафиолетовой обработкой; системы электролиза попутного потока; системы электролиза полного потока, системы биоцидного типа и другие. Приведем более подробное описание принципа действия некоторых типов СУБВ.
Принципиальная схема СУБВ с фильтрацией и УФ-обработкой воды представлена на рисунке 2
Рисунок 2 - Принципиальная схема работы СУБВ с фильтрацией и УФ-излучением
В этом типе установок обработка поступающей в танк балластной воды производится с помощью света ультрафиолетовых (УФ) ламп. Бактерицидное УФ излучение преимущественно в спектральном диапазоне 205 - 315 нанометров (нм) вызывает димеризацию тимина (одного из составляющих ДНК, обеспечивающего ее защиту от ультрафиолета) в молекулах ДНК. Для обеспечения
эффективного воздействия УФ лучей на обрабатываемую воду, последняя должна быть максимально осветлена от коллоидных и взвешенных частиц. Для этого требуется установка предварительной фильтрации с чистотой 50 мкм.
Принципиальная схема СУБВ с обработкой воды хлорсодержащими веществами представлена на рисунке 3.
Рисунок 3 - Принципиальная схема СУБВ с хлорированием
Хлорирование (обработка хлором) воды обладает выраженным бактерицидным последействием в связи с тем, что активный хлор не распадается в обработанной воде и продолжает свое воздействие с течением времени. Такие установки делятся также по принципу применения активного вещества на установки с привносимым активным веществом и установки, вырабатывающие активное вещество из используемых сред.
Существуют системы, в которых активный хлор извлекается непосредственно из рабочей среды - принимаемой на борт балластной воды (рисунок 4). Хлор выделяется из солей №С1, растворенных в морской воде в виде гипохлорита
NaOCl.
Рисунок 4 - Принципиальная схема СУБВ с электролизом потока
В настоящее время на рынке СУБВ представлены следующие фирмы: «Optimarin» (Норвегия), «Alfa Laval» (Швеция), «TeamTec» (Норвегия), «Sunrui» (Китай), «Ecochlor Inc.» (США) и другие. На рынке отсутствуют готовые серийные технические решения отечественных фирм, однако есть разработки ООО «Винета» и ООО «Инжиниринговая компания «Кронштадт» (Россия, г. Санкт-Петербург),
Поскольку установка СУБВ является затратным для судовладельцев, то следует при заказе СУБВ произвести разработку технического задания
для поставщиков. Далее приведем критерии, которые будут необходимо указать судовладельцем для формирования первоначального технического задания. При разработке критериев используются требования нормативных документов и международных конвенций, рассмотренных ранее в работе.
Согласно требованиям BWMC-2004 года, она применяется к судам:
- которые имеют право плавать под флагом Стороны; и
- к судам, которые не имеют права плавать под флагом Стороны, но которые эксплуатируются по уполномочию Стороны.
При этом, термин Сторона означает страну, которая подписывает конвенцию и выполняет ее требования.
Очевидно, что СУБВ в первую очередь будет необходима судам, которые совершают международные рейсы, имеют неограниченный район плавания и совершают переходы через Северного морского пути. Неограниченный район плавания судна обуславливает изменение температуры и солености воды, что приводит к ограничению использования некоторых типов СУБВ.
Неограниченный район плавания также влияет на параметры окружающей среды, которые могут влиять на работу оборудования СУБВ - температура окружающей среды, влажность воздуха.
Следует указать в качестве критерия выбора СУБВ автономность и дальность плавания по запасам топлива, масла, других ресурсов.
Для работы большинства СУБВ требуются следующие рабочие среды:
- электрическая энергия переменного тока с необходимой для СУБВ мощностью с напряжением 400 В, 230 В и частотой тока 50 / 60 Гц (зависит от судовой электростанции);
- электрическая энергия постоянного тока для работы системы автоматического управления с напряжением 24 В;
- пресная вода для водяного охлаждения шкафов управления СУБВ с рабочим давлением: от 1 до 10 кг/см2 и минимальным расходом: 1,0 м3/ч;
- забортная охлаждающая вода для реакторов УФ-излучения с рабочим давлением до 6 кг/см2 и минимальным расходом 10 м3/ч на каждый реактор;
- сжатый воздух с давлением от 5,5 до 8 кг/см2.
При анализе свободных технических ресурсов
следует проверить нагрузку на судовую электростанцию при помощи таблицы нагрузок и оценки свободной мощности с учетом запаса по перегрузке.
Коэффициент загрузки СУБВ как потребителя электрической энергии при этом равен 1,0. Для оценки нагрузки на судовые электрические сети по току требуется определить допустимые уровни рабочих и пусковых токов, учесть рабочую частоту переменного тока на судне, номинальный требуемый косинус фи оборудования СУБВ для соответствия активной и реактивной электрической мощности.
Для размещения оборудования СУБВ определяют место на свободной площади в насосном, балластном или машинном отделении судна с учетом требуемого места для обслуживания и ремонта.
Учитываются требования к необходимому напору балластной воды, размещения и уклона трубопроводов СУБВ.
Для оценки нагрузки на судовые конструкции требуется знать массу в сухом и рабочем состоянии элементов СУБВ. Учитывается необходимость изготовления и размещения фундамента для размещения элементов СУБВ.
Учитываются уровень вибрации (виброскорость, виброперемещение и виброускорение) в судовых конструкциях, необходимость установки элементов СУБВ на амортизаторах или виброизоляторах.
Для подключения оборудования СУБВ и ее систем требуется оценить возможные места подключения к судовым системам, с необходимым доступом к ним для проведения ремонта. Оценивается количество необходимой арматуры, длины трубопроводов, электрических кабелей, кабелей управления и других вспомогательных элементов для подключения СУБВ.
При выборе модели СУБВ следует учесть необходимость наличия сертификата соответствия требованиям классификационного общества из состава «Международной ассоциации классификационных обществ» (МАКО, англ. International Association of Classification Societies, IACS) в которую входят на сегодня 12 организаций: «Российский морской регистр судоходства» (РМРС); «American Bureau of Shipping» (ABS, США); «Bureau Veritas» (BV, Франция); «China Classification Society» (CCS, Китай); «Croatian Register of Shipping» (CRS, Хорватия); «Det Norske Veritas and Germanisher Lloyd» (DNV GL, Норвегия и Германия); «Indian Register of Shipping» (IRS, Индия); «Korean Register of Ship-ping» (KR, Корея); «Lloyd's Register» (LR, Великобритания); «Nippon Kaiji Kyokay» (NK, Япония); «Polish Register of Shipping» (PRS, Польша); «Registro Italiano Navale» (RINA, Италия).
Оборудования СУБВ должно соответствовать требованиям Правилам РМРС, международных конвенций: BWMC-2004, «МАРПОЛ 73/78» и другим нормативным документам.
Оценка примерной стоимости СУБВ в зависимости от водоизмещения и типа судна произведена на основании проведенных тендеров с указанием конкретных типов и водоизмещения судов и стоимости СУБВ. Для удобства, сведем эти данные в таблицу 2. Как видно из таблицы 2 для судов с водоизмещением от 2685 до 16500 тонн стоимость:
- проектировочных работ СУБВ до 2 200 000
руб.;
- поставки СУБВ с проектом и монтажными работами до 17 000 000 руб.
При этом, цена СУБВ даже малой производительности с проектом составляет 11 000 000 руб.
Таблица 2
Ориентировочная стоимость поставки СУБВ, монтажа и проектных работ для различных типов судов
Название судна Тип судна Водоизмещение, т Производительность, м3/ч Стоимость, руб.
Стоимость поставки СУБВ (с проектом и монтажными работами)
«Профессор Рябин-кин» Научно-исследовательское 1 021 85 10 878 840
«Академик Николай Страхов» Научно-исследовательское 2 685 85 11 104 836
«РН Поларис» Танкер 9 938 1 100 16 903 474
«Берингов пролив», MPSV06 Аварийно-спасательное 5 127 200 15 656 000
«Мир» Парусное учебное судно 2 984 200 14 990 000
«Петропавловск», CNF22 Грузо-пассажирское судно (паром) 6 700 600 12 370 000
Проектирование СУБВ
«Академик Николай Страхов» Научно-исследовательское 2 685 85 1 228 933
«Академик Трёшников» Научно -экспедиционное 16 539 600 2 234 633
Следует указать, что средняя стоимость СУБВ с проектом и монтажом для судов с водоизмещением до 10 000 тонн, (на которую следует ориентироваться судовладельцу) составит 15 000 000 рублей. Если судно имеет водоизмещение более 10 000 тонн, то судовладельцу следует ориентироваться на
сумму, исходя из необходимой производительности СУБВ и запросов цены производителя.
Удобнее всего для разработки чек-листа для формирования первоначального технического задания по выбору и установке СУБВ использовать табличную форму в виде таблицы 3.
Таблица 3
Примерный чек лист для формирования первоначального технического задания _по выбору и установке СУБВ_
№ Наименование критерия Величина критерия
Общие сведения о судне
1 Наименование судна
2 Тип судна, проект
3 Дата постройки
4 Водоизмещение
5 Надзорный орган
6 Класс Регистра
7 Длина, ширина, осадка, м
8 Район плавания
Параметры судовой энергетической установки
9 Производительность балластного насоса №1
Производительность балластного насоса №2
Производительность балластного насоса №3
10 Кол-во балластных насосов, шт.
11 Суммарная производительность балластных насосов
Параметры системы сжатого воздуха вспомогательного назначения
12 Давление сжатого воздуха вспомогательного назначения
13 Объем баллона сжатого воздуха вспомогательного назначения
Параметры судовой электростанции
14 Вид тока
15 Напряжение тока, В
16 Частота переменного тока, Гц
17 Свободная мощность на режиме ходовой, кВт
18 Свободная мощность на режиме маневровый, кВт
19 Свободная мощность на режиме стояночный, кВт
20 Свободная мощность на режиме грузовой, кВт
Продолжение таблицы 3
Параметры системы забортной воды
21 Давление забортной воды, кг/см2
22 Расход забортной воды, м3/ч
Экономические затраты на проектирование, приобретение и монтаж СУБВ
23 Цена СУБВ для подобных проектов судов, руб.
24 Средняя цена СУБВ из расчета тоннажа судна, руб.
Наличие места размещения элементов СУБВ
25 В машинном отделении
26 В насосном отделении
Подвод пресной воды
27 В машинном отделении
Фундамент для крепления элементов СУБВ
28 В машинном отделении или насосном отделении
Указание сведений установки СУБВ по проекту
29 Установка СУБВ в балластной системе
Наличие точек присоединения СУБВ
30 Трубопроводы присоединения к балластной системе судна
Следует рассмотреть факторы, которые позволяют судовладельцам определить необходимый тип СУБВ при установке ее на судно.
В настоящее время для СУБВ наиболее часто применяются технологии химической обработки хлором и ультрафиолетовое (УФ) облучение воды при приеме балласта в систему проточным способом. Хлор на судне может быть получен благодаря электролизу или отдельной подачей из специальных емкостей запаса. Несмотря на то, что время воздействия хлора на балласт не превышает четырех часов, данный способ химической обработки вреден для судовых систем в связи с появлением коррозии металла из-за воздействия хлора высокой концентрации и это может привести к повреждению металла балластных танков судна [8].
Ультрафиолетовое облучение используется в большинстве случаев с механическим способом обработки - фильтрацией. После того как забортная вода прошла первую ступень очистки фильтрами, судовой балласт подвергается ультрафиолетовому излучению, вследствие чего образуются гидрок-сильные радикалы, которые окончательно поражают оставшиеся после фильтрации микроорганизмы [9]. Поражающее действие данного способа действует только в течение процесса обработки, не оказывая разрушительного воздействия на конструкции балластной системы судна.
Согласно работе [10], среди СУБВ распределение по методам обработки воды следующие:
- 38% - использование УФ-излучения;
- 31% - обработка хлором;
- 31% - другие методы.
Практически 100% СУБВ в качестве одного из способов обработки использует фильтрацию.
При выборе СУБВ для конкретного судна, как правило, следует обращать внимание на следующие характеристики системы: производительность системы; массогабаритные показатели; риск вредного воздействия на морскую среду и здоровье экипажа.
Производительность СУБВ является одним из основных показателей при выборе модели системы
для судов с балластными системами большого объема или их частым использованием (к таким судам относятся, например, танкеры, балкеры, часто выполняющие свои рейсы в балласте и грузу). Фирмы-производители сегодня предлагают для таких судов СУБВ с производительностью более 10 000 м3/ч, при этом, для обеспечения их эксплуатации потребляемая мощность может достигать до 200 кВт на 1 000 м3/ч производительности и это является энергозатратным процессом, что может требовать расчета мощности и установки дополнительных дизель-генераторов судовой электростанции.
Для судов типа «река - море» за счет небольших объемов балластных танков, используемых для поддержания достаточной остойчивости и мореходности, габариты и масса СУБВ будут меньше, чем на морских судах, но имеющие достаточно высокую производительность. При этом, установка СУБВ на судах типа «река - море» необходима, так как замена балластных вод в 200 милях от берега часто невозможна ввиду их небольшой автономности и ограничения районов плавания. Современные СУБВ с производительностью до 400 м3/ч могут занимать площадь от 0,8 м2 до 15 м2. Меньшая площадь характерна для СУБВ обработки балластной воды ультрафиолетом и они занимают в 1,5 - 2 раза меньше площади, чем СУБВ с обработкой воды хлором, при одинаковой производительности.
Для танкеров важным является возможность установки элементов СУБВ в опасных зонах, поэтому они должны иметь взрывозащищенное исполнение и соответствующий сертификат. Для обеспечения нормальной работы СУБВ может потребоваться от 10 до 200 кВт мощности электрической энергии, поэтому необходимо учесть свободные ресурсы судовой электростанции. Основная обработка балластных вод происходит при выгрузке перевозимого груза, а для грузовых и балластных насосов на танкере часто применяют электродвигатели, поэтому может быть риск недостатка свободной электрической мощности.
При оценке требуемой электрической мощности СУБВ нужно учесть, что для ряда типов
систем их энергопотребление зависит от свойств обрабатываемой воды.
Эксплуатационные критерии СУБВ базируются на типе и задачах судна. Некоторым СУБВ требуются химикаты, поэтому нужно гарантировать снабжение судна биоцидами и предусмотреть их поставку в портах назначения доставки груза для пополнения запасов.
Стоимость СУБВ высока, а эксплуатационные расходы, как правило, значительны. Это особенно чувствительно на фоне снижения фрахтовых ставок. Говорить об окупаемости СУБВ (за очень малым и довольно условным исключением) невозможно. Для танкера с балластными насосами суммарной производительностью 2 000 м3/ч закупочная стоимость СУБВ колеблется в диапазоне от 500 000 до 700 000 USD (от 38 000 000 до 53 000 000 рублей по курсу конца 2020 года) и это зависит от выбранной технологии водообработки. Если суммарная производительность балластных насосов танкера достигает 5 000 м3/ч (это суда типоразмеров «AFRA» (Average Freight Rate
Assessment) и «Suezmax»), стоимость СУБВ возрастет вдвое, а то и больше. Расходы на установку оборудования также значительны и порой превышают полную стоимость самой системы.
Также важно учесть постоянные расходы на эксплуатацию СУБВ. Например, некоторые типы СУБВ требуют менять фильтры каждые 5 - 7 лет, стоимость каждого фильтра составляет около 6 000 USD (456 000 рублей) и для системы производительностью 5 000 м3/ч необходимо 8 таких элементов.
Рассмотрим выбор СУБВ для судна проекта RST27. Судно проекта RST27 - это танкер - продук-товоз для морской и смешанной (река - море) перевозки наливом сырой нефти и нефтепродуктов, в том числе бензина, без ограничения по температуре вспышки, с обеспечением перевозки груза с поддержанием температуры +60 °С. На судне обеспечивается одновременная перевозка двух разных сортов груза.
Общий вид судна проекта RST27 представлен на рисунке 5. Чертеж общего вида судна проекта RST27 представлен на рисунке 6.
Рисунок 5 - Общий вид судна проекта RST27
1' Г
Рисунок 6 - Чертеж общего вида судна проекта RST27
Суда проекта RST27 имеют в своем составе балластную систему, но не имеют систему для управления и обработки балластом с постройки, что требуется для соблюдения международных конвенций, рассмотренных ранее. Рассматриваемое судно - универсальное судно смешанного «река-море» плавания, относится к танкерам
Чек лист для выбора СУБВ
«Волго-Дон макс» класса. Согласно разработанной выше форме (таблица 3) произведем формирование чек листа для выбора СУБВ для судна проекта RST27, готовую форму выполняем в виде таблицы 4. Данные взяты из источников [11-14]. Выбор варианта СУБВ приведем в табличном виде (таблица
5).
Таблица 4
№ Наименование критерия Значение критерия
Общие сведения о судне
1 Наименование судна Серия судов «ВФ Танкер»
2 Тип судна, проект Нефтеналивное
3 Дата постройки 2012 год
4 Водоизмещение 9483 т
5 Надзорный орган Российский Морской Регистр Судоходства
6 Класс Регистра KM(*) Ice1 R2 AUT1-ICS OMBO VCS ECO-S oil tanker (ESP)
- Длина: 140,85 м;
7 Длина, ширина, осадка, м - Ширина: 16,70 м; - Высота борта: 6,0 м; - Осадка (в море / в реке): 4,20 / 3,60 м;
8 Район плавания - В весенне-летний сезон из районов Саратова, Волгограда, Астрахани, Туркменбаши и на других маршрутах до портов Турции, Греции, Италии, Израиля и др., а также из портов Верхней и Средней Волги - на танкер-накопитель в районе Кронштадта, и в район Большого порта Санкт-Петербурга; - круглогодичные перевозки нефти и нефтепродуктов на Каспии, в том числе на порт Нека c ограниченной проходной осадкой; - «челночные» перевозки нефти с месторождений имени Юрия Корчагина и Филановского на Северном Каспии
Параметры судовой энергетической установки
9 Производительность балластного насоса №1 400 м3/ч
Производительность балластного 400 м3/ч
насоса №2
10 Кол-во балластных 2
насосов, шт.
11 Суммарная производительность балластных насосов 800
Параметры системы сжатого воздуха вспомогательного назначения
Давление сжатого
12 воздуха вспомогательного назначения 0,8 МПа
Объем баллона сжа-
13 того воздуха вспомогательного назначения 1,0 м3
Параметры судовой электростанции
14 Вид тока Переменный
15 Напряжение тока, В 400 / 230
16 Частота переменного тока, Гц 50
Свободная мощ- - Суммарная мощность потребителей: 230 кВт;
17 ность на режиме хо- - Количество работающих ДГ и их мощность, кВт: 1 х 292 кВт;
довой, кВт - Свободная мощность: 62 кВт.
Свободная мощ- - Суммарная мощность потребителей: 352 кВт;
18 ность на режиме ма- - Количество работающих ДГ и их мощность, кВт: 2 х 292 = 584 кВт;
невровый, кВт - Свободная мощность: 232 кВт.
Продолжение таблицы 4
19 Свободная мощность на режиме стояночный, кВт - Суммарная мощность потребителей: 126 кВт; - Количество работающих ДГ и их мощность, кВт: 1 х 136 кВт; - Свободная мощность: 10 кВт.
20 Свободная мощность на режиме стояночный с грузовыми операциями, кВт - Суммарная мощность потребителей: 519 кВт; - Количество работающих ДГ и их мощность, кВт: 2 х 292 = 584 кВт; - Свободная мощность: 65 кВт.
Параметры свободных ресурсов системы забортной воды
21 Давление забортной воды До 6 кг/см2
22 Расход забортной воды До 1О м3/ч
Экономические затраты на проектирование, приобретение и монтаж СУБВ
23 Цена СУБВ для подобных проектов судов, руб. 16 000 000
24 Средняя цена СУБВ из расчета тоннажа судна, руб. 18 000 000
Наличие места размещения элементов СУБВ
25 В машинном отделении Да, по проекту
26 В насосном отделении Не требуется
Подвод пресной воды
27 В машинном отделении Имеется
Фундамент для крепления элементов СУБВ
28 В машинном отделении или насосном отделении Отсутствует
Указание сведений установки СУБВ по проекту
29 Установка СУБВ в балластной системе Имеется, без указания типа СУБВ
Наличие точек присоединения СУБВ
30 Трубопроводы присоединения к балластной системе судна Имеется
Таблица 5
Сравнение параметров СУБВ для судна проекта RTS27_
Наименование СУБВ / страна Методы обработки Огр. по времени Потр. мощность Доп. ограничения
«Optimarin» / Норвегия Фильтрация и обработка воды ультрафиолетом 72 часа Электрическая мощность - 50 кВт при 500 м3/ч Не имеет ограничений по солености и по температуре обрабатываемой воды
«PureBallast 2.0» / Швеция Электрическая мощность - 37 кВт при 500 м3/ч
«PureBallast 3.0» / Швеция Электрическая мощность - 28 кВт при 500 м3/ч
«Bal Clor» / Китай Фильтрация и электролиз попутного потока Отсутствует Электрическая мощность - 25 кВт при 500 м3/ч Температура попутного потока на хлоринатор выше +5 0С и соленость более 15 единиц
Продолжение таблицы 5
«Ocean Saver MkII» / Норвегия Фильтрация и электродиализ попутного потока, хим. обработка Отсутствует Нет данных Температура попутного потока на хлоринатор +17 0С и соленость выше 20 ед. практ. солености
«Ecochlor» / США Фильтрация и впрыск химии (двуокись хлорида) 24 часа Электрическая мощность - 9,1 кВт при 800 м3/ч Перед выдачей балласта необходим контрольный замер остаточных окислителей - если показатель будет превышать допустимый уровень, откачивание балласта не разрешается
«Erma First FIT» / Греция Фильтрация и электролиз полного потока Отсутствует Электрическая мощность - 9 кВт при 500 м3/ч Требуется контроль содержания остаточных окислителей при дебалластировке и их нейтрализации химией при необходимости
Таким образом, по совокупности эксплуатационных и технико-экономических причин лучшие методы обезвреживания водяного балласта - механический (фильтрация) и метод физического воздействия (коротковолновое ультра-фиолетовое излучение). В отличие от метода электрохимического обезвреживания, в основе которого лежит электролиз морской воды и образование соединений хлора, обладающих бактерицидным действием, использование коротковолнового ультрафиолетового (УФ) облучения для данной цели возможно не только в морских, но и в пресных водах. Из представленных в таблице 5 таким способом производят обработку
три СУБВ: «Орйтапп», «PureBaИast 2.0», «PureBaИast 3.0», однако, по электрической мощности СУБВ «Optimarш» имеет слишком большое значение - 50 кВт, что окажет существенное воздействие на судовую электрическую станцию (СЭС), поэтому произведем сравнение СУБВ марки модели «PureBallast» с точки зрения возможности их установки на судне RST27.
С точки зрения энергоэффективности, наименьшее энергопотребление имеет СУБВ «PureBaИast 3.0» - 28 кВт. Рассмотрим другие показатели СУБВ в таблице 6 [15].
Таблица 6
Сравнение параметров СУБВ «PuгeBallast» разных версий
Наименование СУБВ Произв., м3/ч Кол-во реак. УФ Габариты фильтра, мм / масса, кг Габариты реактора, мм / масса, кг Блок безраз. мойки
«PureBallast 2.0» 500 2 1800 х 900 х 900/ 650 2000 х 800 х 1000 / 600 1700 х1000 х 1000 / 176
«PureBallast 3.0» 2 2100x 1270 x 1270 / 550 1300x700 x2000 / 230 1800 х 1800 х 1800 / 155
Как видно из табл. 5.3 по массе и ряду габари- перспективности использования. Принципиальная тов, СУБВ третьей версии значительно меньше, схема СУБВ «PureBaИast 3.0» показана на рисунке чем СУБВ системы 2.0, что позволяет говорить о ее 7.
ФЛАНЕЦ ОТБОРА
БЛОК УПРАВЛЕНИЯ
ФЛАНЕЦ ОТБОРА
РЕАКТОРЫ СИСТЕМЫ
БЛОК ПРОМЫВКИ
Рисунок 7 - Принципиальная схема СУБВ «Alfa Laval» «PureBallast 3.0»
Рассмотрим процесс размещения СУБВ на судне, монтаж и подключения к судовым системам судна проекта RST27. Для размещения основных элементов СУБВ на судне предусмотрено место в трюме машинного отделения, как для фильтра, так
и двух реакторов. Схема размещения реакторов и фильтра представлена на рисунке 8 (поз. 54 -фильтр; 55 - реактор; 56 - балластно-осушительные насосы).
Кинггто-ннй SUILK ПрЁ -.-л cFüi .IFi
Рисунок 8 - Место для размещения реакторов и фильтра СУБВ
Как видно из рисунка 8, реакторы размещаются рядом с балластно-осушительными насосами. В СУБВ модели «PureBallast 3.0» это возможно, поскольку она предусматривает возможность разделения на некоторое расстояние элементов системы.
Следует определить место размещения других элементов системы. При этом компания «Alfa La-
val» рекомендует выдерживать гидравлические сопротивления для системы в определенных пределах.
Принципиальная рекомендуемая фирмой «Alfa Laval» схема монтажа элементов СУБВ «PureBallast 3.0» для соответствия допустимым гидравлическим сопротивлениям с учетом возможных загрязнений, приведена на рисунке 9.
*)recommended pressure=1,5 bar (min.)
Рисунок 9 - Принципиальная схема монтажа основного оборудования «PureBallast 3.0»
При этом, подключение выходного трубопровода после СУБВ производится при помощи клапана контроля расхода воды. В основное оборудование СУБВ «PureBallast 3.0» входит блок промывки CIP.
При монтаже оборудования следует соблюдать требования фирмы - производителя «Alfa Laval», при этом присоединительные фланцы трубопроводов должны соответствовать размерам, указанным в технологической документации. Присоединение трубопроводов должно происходить при помощи прокладочных элементов для соответствия давления и температуре воды в системе.
В ходе выполнения работы были решены следующие задачи:
- произведен анализ существующих нормативных документов в области установки и эксплуатации СУБВ;
- произведен анализ факторов, оказывающих влияние на выбор типа и модели СУБВ для судна;
- произведена разработка типовых критериев для формирования для формирования технического задания для судовладельцев при заказе СУБВ;
- произведен анализ особенностей судов проекта RST для формирования требований при выборе и монтаже СУБВ;
- разработана форма чек-листа для формирования технического задания по выбору и установке СУБВ;
- рассмотрен пример размещения, монтажа и подключения к судовым системам СУБВ компании «Alfa Laval» для судна проекта RST27.
Литература
1. International Maritime Organization. [Электронный ресурс]:
http://www.imo.org/en/Pages/Default.aspx (дата обращения: 16.11.2020 г.).
2. Международная конвенция по предотвращению загрязнения с судов 1973 года, измененная протоколом 1978 года к ней МАРПОЛ 73/78: В 3-х кн./ Центр. научно-исслед. и проектно-конструк-тор. ин-т мор. флота; отв. исп. Г.Н. Семанов, С.Е. Мясоедов. Кн. 1,2 / Центр. научно-исслед. и про-ектно-конструктор. ин-т мор. флота; отв. исп. Г.Н. Семанов, С.Е. Мясоедов - СПб.: ЦНИИМФ, 2012. -762 c.
3. Международная конвенция о контроле судовых балластных вод и осадков и управлении ими 2004 года и кодекс по одобрению систем управления балластными водами (Кодекс СУБВ). С-Пб.: ЦНИИМФ, 2018. - 254 с.
4. Постановление Правительства РФ от 28 марта 2012 г. №256 «О присоединении Российской Федерации к Международной конвенции о контроле судовых балластных вод и осадков и управлении ими 2004 года».
5. План комплексного применения международной конвенции о контроле судовых балластных вод и осадков и управления ими в морском порту Новороссийск. ФГБУ «Администрация морских портов Черного моря». Новороссийск, 2017. - 47 с.
6. РМРС. Руководства по применению положений Международной Конвенции МАРПОЛ 73/78, НД №2-030101-035, СП-б, 2020. - 107 с.
7. РМРС. Руководства по применению требований Международной конвенции о контроле судовых балластных вод и осадков и управлению ими 2004 года, НД №2-030101-030, СП-б, 2020. - 38с.
8. Горбов В.М. Анализ технико-экономических показателей при выборе систем обработки балласта / В.М. Горбов, В.С. Митенкова // Морсь-кий та рiчковий транспорт. - 2014. - №2 (11). - с. 28
- 38.
9. Bakalar G. Comparisons of interdisciplinary ballast water treatment systems and operational experiences from ships / G. Bakalar // Springer Plus. - 2016.
- Vol. 5. - Is. 1. - Pp. 1 - 12. DOI: 10.1186/s40064-016-1916-z.
10. Андрюшечкин Ю.Н. Анализ технических характеристик при выборе систем обработки балластных вод для судов «река - море» плавания / Ю.Н. Андрюшечкин, Д.Ю. Столповский, С.В. Рудых // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова. 2018. - Т. 10. - № 6. - С. 1191 - 1199.
11. Общее расположение механизмов судна RST27, 2011. - 2 с.
12. ВФ Танкер-15 [Электронный ресурс]: http://fleetphoto.ru/ship/25026/ (дата обращения: 25.10.2020 г.).
13. Судовая документация танкера «ВФ Тан-кер-15», 2012.
14. Владислав Букин. Обновление отечественного флота. Суда проекта RST27. Электронный портал Korabel.ru [Электронный ресурс]: https://www.korabel.ru/news/comments/ob-novlenie_otechestven-
nogo_flota_suda_proekta_rst27.html (дата обращения: 26.11.2020 г.).
15. Press release «Alfa Laval». Alfa Laval Pure-Ballast 3 is now type approved by the U.S. Coast Guard with minimized holding time, April 2019. - 3 p.
