鋪管船是從事海底管道、電纜鋪設(shè)和工程支持的專用工程船,目前世界上在役和在建的鋪管船不到200條。雖然這種船舶的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于運(yùn)輸船舶,但其功能決定了安全環(huán)保理念在該種船舶設(shè)計(jì)中的重要性。在鋪管船鋪管施工期間,焊接作業(yè)線會(huì)產(chǎn)生大量煙塵和弧光輻射。煙塵中錳化物和氟化物對(duì)焊工的身體危害極大;焊接電弧產(chǎn)生的紫外、可見與紅外(熱)輻射,會(huì)帶來(lái)皮膚灼傷、眼睛損害等傷害。一般的大型鋪管船定員都在200人以上,噪聲是潛在的事故隱患,控制噪聲是這種工程船的另一安全設(shè)計(jì)要素。除了柴油機(jī)、空壓機(jī)、各種泵、船體振動(dòng)等常規(guī)的噪聲源外,鋪管船還存在定位錨絞車、鋪管設(shè)備等大型作業(yè)機(jī)械的噪聲污染問題。另外,油污水和生活污水排放系統(tǒng)設(shè)計(jì)也需要滿足國(guó)際海事組織相應(yīng)的公約或法規(guī)。 鋪管船的設(shè)計(jì)所依據(jù)的所有規(guī)范或法規(guī)均沒有對(duì)作業(yè)區(qū)域焊接煙塵的含量做出明確規(guī)定,住艙和機(jī)艙有明確的噪聲分貝控制要求,但鋪管設(shè)備制造依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),其裝船后的噪聲控制要求也不可能在船舶建造規(guī)范中提出。焊接煙塵和噪聲污染是鋪管船詳細(xì)設(shè)計(jì)和基本設(shè)計(jì)階段需要重點(diǎn)考慮的兩個(gè)安全環(huán)保要素。
1 焊接煙塵污染及防范措施 鋪管船焊接作業(yè)線一般布置在主甲板靠舷側(cè),為防止風(fēng)、雨影響焊接施工,作業(yè)線實(shí)際是在一個(gè)半圍壁結(jié)構(gòu)包圍中,該結(jié)構(gòu)如同一個(gè)貫穿全船的焊接車間,只有尾部是敞開的。焊接產(chǎn)生的氣體是帶酸性的微毒性氣體,根據(jù)GB16297-1996《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定,這類氣體是不能直接排放的,必需通過有效的過濾。國(guó)家電焊煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)為6 mg/m3,一般濾網(wǎng)不能達(dá)到這個(gè)效果,如果焊接作業(yè)期間鋪管船處于船尾來(lái)風(fēng)狀態(tài),又由于焊接站排風(fēng)量很大,這類氣體會(huì)直接進(jìn)入首部生活區(qū)住艙,吸入這樣的氣體對(duì)人體危害極大;如果焊接站不設(shè)置排風(fēng)系統(tǒng),整條作業(yè)線很快會(huì)充滿焊接煙塵,焊工不能呼吸,更不能工作。為保證焊接作業(yè)線空氣的清潔和防止有毒煙塵進(jìn)入生活區(qū),在作業(yè)線的每個(gè)焊接站均要設(shè)置專用的焊接除塵吸口抽吸焊接煙塵,匯入總管進(jìn)入中央除塵裝置處理后達(dá)到排放要求排入大氣。而整個(gè)焊接區(qū)域還設(shè)有足夠的通風(fēng),保證焊接區(qū)域的環(huán)境溫度和濕度。經(jīng)過專門設(shè)計(jì)的船用焊接通風(fēng)除塵裝置是實(shí)現(xiàn)這一安全環(huán)保設(shè)計(jì)理念的重要設(shè)備,這種裝置較一般的陸用焊接煙塵過濾裝置過濾精度高,流量大,可在含鹽霧、空氣濕度在95%的海洋環(huán)境條件下正常工作,具有中國(guó)船級(jí)社(CCS)證書。當(dāng)然整套焊接除塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要根據(jù)焊接產(chǎn)生的煙塵量進(jìn)行精密的計(jì)算、管路需要合理的布局等詳細(xì)設(shè)計(jì)問題在這里不做詳細(xì)論述。
2 采用交流變頻傳動(dòng)徹底消除液壓噪聲污染 噪聲污染是船舶基本設(shè)計(jì)階段就應(yīng)該考慮的主要安全環(huán)保問題。船舶總體設(shè)計(jì)中的噪聲控制設(shè)計(jì)包括兩個(gè)方面,一是船舶動(dòng)力裝置的噪聲控制設(shè)計(jì),另一個(gè)是船體噪聲控制設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)者可以根據(jù)交通部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、中國(guó)船級(jí)社有關(guān)規(guī)范和國(guó)際海事組織相關(guān)法規(guī)進(jìn)行設(shè)計(jì),屬于常規(guī)設(shè)計(jì),不做詳述。這里探討一下液壓噪聲污染的危害及在鋪管船基本設(shè)計(jì)時(shí)采取的措施。 1 500 m水深以內(nèi)的鋪管船一般不設(shè)動(dòng)力定位,采用錨泊系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)作業(yè)時(shí)的移船和定位,一般設(shè)置8~12臺(tái)錨絞車不等。焊接作業(yè)線上設(shè)有管道張緊器、恒張力收放絞車、管子輸送裝置等鋪管設(shè)備。錨絞車和這些鋪管設(shè)備的成熟設(shè)計(jì)是液壓驅(qū)動(dòng),這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)低速大扭矩傳動(dòng),在系統(tǒng)運(yùn)行過程中實(shí)現(xiàn)大范圍無(wú)級(jí)調(diào)速。缺點(diǎn)是液壓系統(tǒng)維護(hù)成本高,安裝、檢修困難,傳動(dòng)效率低,用油作工作介質(zhì),工作面存在火災(zāi)隱患,而最大的缺點(diǎn)是其極大的噪聲污染。鋪管船作業(yè)期間所有鋪管設(shè)備隨時(shí)處于運(yùn)行當(dāng)中,這些大功率錨絞車因移船需要頻繁啟動(dòng),因此,液壓噪聲會(huì)持續(xù)刺激聽覺。GB5979-86《海洋船舶噪聲級(jí)規(guī)定》中規(guī)定的最高噪聲級(jí)區(qū)域是無(wú)人機(jī)艙110 dB,但機(jī)艙控制室90 dB的噪聲下,輪機(jī)員并不會(huì)感到十分不適,仍然可以工作。而液壓系統(tǒng)噪聲超過80 dB后,不但刺激耳膜,聽力受損,而且會(huì)感到煩躁不安,嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生情緒失控,對(duì)健康造成損害,體驗(yàn)過機(jī)艙噪聲和液壓噪聲的人都會(huì)有這樣的感受。 采用交流變頻驅(qū)動(dòng)是消除液壓噪聲的行之有效的措施。交流變頻傳動(dòng)除具有液壓傳動(dòng)無(wú)級(jí)調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)外,還具有傳動(dòng)平穩(wěn)、沖擊力小、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等特點(diǎn),更主要的是交流變頻傳動(dòng)系統(tǒng)沒有復(fù)雜的液壓管路和刺耳的噪聲,雖然一次性投資較液壓傳動(dòng)設(shè)備大,但從安全環(huán)保角度考慮,不失為一種先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念,也是鋪管船定位錨絞車、管道張緊器、恒張力收放絞車、管子輸送裝置等大型專用設(shè)備驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)發(fā)展方向。當(dāng)然大型錨絞車上液壓剎車是必須的,但這套液壓傳動(dòng)集成在絞車上,體積小,系統(tǒng)簡(jiǎn)單,噪聲低。
3 其他安全環(huán)保設(shè)計(jì) 大型鋪管船一般設(shè)置超過200人的住艙,因此,本著以人為本的原則,以下一些安全環(huán)保設(shè)計(jì)理念也必須體現(xiàn)在基本設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)之中: 柴油機(jī)必須滿足MARPOL73/78附件六關(guān)于氮氧化物的排放標(biāo)準(zhǔn),有NOx排放證書;生活污水處理采用膜生物反應(yīng)器污水處理技術(shù),有效去除污水中的溶解的和不溶解的有機(jī)物,產(chǎn)生污泥量少,處理后的水滿足新的IMO.MEPC.159(55)決議要求的排放標(biāo)準(zhǔn),設(shè)專用污水儲(chǔ)存艙,存放生活污水和污水處理裝置處理后的排放水,滿足了目前很多港口零排放和部分海域?qū)谒欧诺南拗?;油污水處理裝置滿足新的IMO-MEPC107(49)決議要求,設(shè)置乳化油分離器,可對(duì)乳化油進(jìn)行分離;設(shè)焚燒爐和垃圾打包機(jī),滿足MARPOL73/78附件V關(guān)于“防止船舶垃圾污染規(guī)則”;居住區(qū)域除了常規(guī)的水滅火系統(tǒng)外,設(shè)置自動(dòng)滅火水噴淋系統(tǒng),以保證船員和作業(yè)人員的安全(雖然根據(jù)CCS規(guī)范要求,水噴淋系統(tǒng)不是必設(shè)的)。