Откуда берется пресная вода на пассажирских судах?

Круизные лайнеры — это прекрасные творения снаружи и внутри, все их детали доведены до художественного совершенства, чтобы привлечь гостей. Каждый год миллионы гостей отправляются в отпуск своей мечты на этих инженерных и художественных чудесах, созданных для удовлетворения самых разных вкусов, возрастов и национальностей.

Круизный лайнер среднего размера перевозит от 2000 до 3000 пассажиров. С таким количеством гостей на борту, которые проводят вместе несколько дней, а иногда и месяцев, вы когда-нибудь задумывались, как на круизных лайнерах удовлетворяются потребности в пресной воде такого количества людей (включая экипаж)?

Среднее потребление пресной воды на этих судах может варьироваться от 500 до 1000 тонн в день. На более крупных кораблях она может быть еще выше.

На круизных лайнерах пресная вода требуется для питья, камбузов, прачечных, мойки и очистки под высоким давлением, производства пара (дистиллированная вода), различных систем отопления и охлаждения внутри и снаружи машинных помещений, спринклерных систем и систем гипертумана для пожаротушения. -боевого и оздоровительного назначения (бассейны и водные горки).

При таком большом потреблении крайне важно, чтобы круизные лайнеры были оснащены оборудованием для производства и хранения пресной воды, которое соответствует этим требованиям.

Вот почему они оснащены большими испарителями мгновенного действия и установками обратного осмоса, которые могут производить пресную воду, когда судно находится в море, и наполнять судовые цистерны с питьевой водой.

Испарители мгновенного действия

Испарители мгновенного испарения на круизных лайнерах обычно требуют значительного пространства. Они имеют большую площадь основания и простираются в продольном направлении почти на всю длину отсека, в котором они размещены. Обычно их два, они стратегически размещены рядом с соответствующими моторными отсеками или внутри них.

Теперь, почему я сказал соответствующие моторные отсеки?

Это потому, что большинство современных круизных лайнеров имеют два отдельных моторных отсека, а именно. носовое и кормовое машинные отделения разделены водонепроницаемой переборкой. Это расположение дано с учетом резервирования в случае чрезвычайных ситуаций, таких как пожар и затопление.

Обычно на пассажирском судне имеется 4 или 5 главных дизель-генераторов, из которых 2 или 3 размещаются в носовом моторном отсеке, а остальные в корме. В случае недоступности одного из машинных отделений можно использовать другое, чтобы обеспечить судну достаточную двигательную мощность (дизель-электрическую) и позволить ему безопасно добраться до порта.

Каждое из этих машинных отделений является самодостаточным и имеет собственные отдельные системы подачи воздуха, топлива, смазки и охлаждения. Поскольку речь идет конкретно об испарителях, в которых используется охлаждающая вода рубашки двигателя, также называемая высокотемпературной (высокотемпературной) системой водяного охлаждения, обе группы двигателей (передний и задний) имеют свои собственные отдельные высокотемпературные системы и, следовательно, отдельные испарители мгновенного испарения.

Их расположение внутри или рядом с отсеком соответствующих двигателей служит нескольким целям:

1) помогает использовать максимальное количество тепла воды ВТ от двигателей, которое в противном случае считалось бы потерянным, если бы испаритель был расположен дальше

2) Избегание длинных трубопроводов и изоляции и, следовательно, затрат

3) Меньше работы для насоса

4) Минимизация потерь давления и улучшение циркуляции.

Питательная вода, представляющая собой морскую воду, предварительно нагревается водой рубашки охлаждения двигателей до температуры 70-80 градусов Цельсия. Во многих современных испарителях эту температуру можно задавать и регулировать для увеличения производительности испарителя.

В обоих расширительных баках (1-й и 2-й ступени) поддерживается вакуум, который создается с помощью воздушного эжектора. Воздушный эжектор работает по принципу Вентури.

При подаче в него забортной воды эжекторным насосом в горловине эжектора создается пониженное давление, которое через обратные клапаны всасывает воздух из расширительных баков.

При подаче питательной воды температурой 70-80 градусов через дроссель на 1-ю ступень, находящуюся под вакуумом, вода сразу же начинает испаряться до парообразного состояния. Выпаривание удаляет присутствующие в нем соли. Любые мелкие капли воды, присутствующие в паре, удаляются туманоуловителем.

Этот пар после прохождения через туманоуловитель конденсируется морской водой. Поскольку этот процесс испарения и конденсации известен как дистилляция, сконденсировавшаяся таким образом вода называется дистиллированной водой.

Морская вода, которая используется для охлаждения этого пара, поглощает его тепло и поступает в подогреватель для дальнейшего нагрева водой рубашки высокого давления для использования в качестве питательной воды.

Неиспарившийся объем воды существует в виде рассола на первой ступени. Затем он поступает в расширительный бак 2-й ступени, где описанный выше процесс повторяется. Собранный таким образом дистиллят выгружается с помощью дистиллятного насоса для потребления через солемер.

Солемер следит за качеством дистиллятной воды и в случае превышения соленостью заданного значения (обычно выше 10 частей на миллион) сбрасывает воду за борт с помощью трехходового клапана. Если соленость падает ниже установленного значения, 3-ходовой клапан переключается обратно на производственную сторону.

Испарители мгновенного действия обычно имеют производительность 20-25 м3/час в зависимости от температуры забортной воды и нагрузки двигателя.

Обратный осмос:

Обратный осмос также является распространенным методом получения пресной воды из морской воды на борту круизных лайнеров.

Типичная бортовая установка обратного осмоса представляет собой компактную установку, занимающую намного меньшую площадь, чем испаритель мгновенного действия. Его производительность составляет 12-15 м3/час в зависимости от качества морской воды и состояния фильтров.

Круизный лайнер может иметь одну или две установки обратного осмоса, в зависимости от требований.

Морская вода подается питающим насосом низкого давления через фильтр грубой очистки. Этот фильтр грубой очистки отделяет примеси среднего размера, такие как ил, некоторые ракушки и т. д., которые могли просочиться через морские всасывающие фильтры.

Отсюда морская вода дополнительно фильтруется песчаными фильтрами, которых обычно два. Они эффективно удаляют твердые частицы и микроорганизмы из воды. Сами песчаные фильтры требуют обратной промывки морской или пресной водой не реже одного раза в день во время работы установки или перед остановом. Это необходимо для обеспечения постоянной эффективности установки.

После песчаных фильтров вода дозируется/обрабатывается реагентом против накипи. Как следует из названия, это предотвращает/препятствует образованию накипи на поверхностях мембраны обратного осмоса, что может привести к загрязнению и потере эффективности установки.

После этого вода проходит тонкую фильтрацию в картриджном фильтре. Это 5–10-микронный фильтр, который отделяет более мелкие примеси до того, как вода достигнет мембран. Картриджный фильтр заменяется в соответствии с перепадом давления, который превышает 1 бар.

Отфильтрованная вода теперь подается на мембраны насосами высокого давления, которых обычно 3 или 4. Насосы высокого давления работают при давлении 50-70 бар и помогают на заключительном этапе процесса обратного осмоса, отделении растворенных солей при прохождении через мембраны.

Мембраны состоят из 3-4 банков. Каждый блок имеет набор мембран, одна из которых является первичной, которая получает воду от насосов высокого давления в качестве питания и производит чистую пресную воду в виде пермеата и выброса, представляющего собой раствор отделенных солей от сырья.

Чистый пермеат выходит из установки в виде произведенной пресной воды, тогда как отходы поступают на вторичную мембрану в качестве сырья, где они снова разделяются на пермеат и выброс. Полученный пермеат поступает в выпускное отверстие чистого пермеата, в то время как отходы последней стадии выходят за борт.

Как и дистиллированная вода из испарителя, вода, полученная таким образом, может использоваться в качестве технической воды, хотя для использования в качестве питательной воды для котлов предпочтительна именно вода из испарителя из-за более низкой проводимости.

Однако вода, производимая на борту из испарителя, а также установки обратного осмоса, непригодна для непосредственного употребления, так как лишена каких-либо минералов и вкуса. Для этого вода требует дополнительной обработки.

Для потребления в качестве питьевой воды эта вода проходит через минерализаторы, обрабатывается углекислым газом и хлорируется для обеззараживания.

Минерализаторов обычно 2 или 3, и они заполнены гранулами минералов, таких как кальцит, которые придают воде вкус, рН и некоторую жесткость. По этой причине минерализаторы также известны как отвердители. Щелочность и жесткость помогают придать воде антикоррозионные свойства, а также сделать ее безопасной и пригодной для употребления.

На большинстве современных круизных лайнеров в производственную воду добавляют углекислый газ для реминерализации и контроля pH. pH питьевой воды должен поддерживаться ниже 7,8 (идеальный диапазон от 7,2 до 7,6).

Процесс реминерализации может повысить рН до высокого уровня, тем самым предотвращая растворение минералов кальцита. Следовательно, добавление CO2 становится необходимым для снижения pH до контрольных пределов.

При добавлении CO2 в воду образуется угольная кислота (H2CO3). Это служит следующим целям:

1) Способствует растворению кальцита в воде.

2) Это помогает придавать воде бикарбонатную щелочность, поскольку угольная кислота существует в воде в виде ионов водорода и ионов бикарбоната.

3) Это помогает в контроле рН.

В настоящее время минерализованная пресная вода обрабатывается хлором. Хлор дозируется с помощью дозирующих насосов, которые работают автоматически и откалиброваны для поддержания концентрации свободного хлора около 2,50 мг/л (промилле).

Следует отметить, что в соответствии со стандартами Министерства здравоохранения США (USPH) концентрация свободного хлора должна достигать 2 частей на миллион в течение первых получаса после начала производства питьевой воды и должна постоянно поддерживаться между 2-2,50 частей на миллион. Это должно обеспечиваться ручными проверками не реже одного раза каждые 4 часа вахтенными.

На некоторых судах, особенно старых, для контроля pH используется дозирование кислоты. В этом методе серная кислота или соляная кислота перекачиваются с помощью дозирующего насоса в автоматическом режиме с настройкой pH, отрегулированной для поддержания pH в диапазоне 7,2-7,6. После минерализации, хлорирования и рН-обработки вода направляется в резервуары для питьевой воды для хранения. Резервуары обычно заполняются парами с учетом остойчивости судна.

Потребление берется из баков, заполненных первыми, а баки, заполненные последними, используются последними, чтобы дать хлору осесть. Остаточное содержание свободного хлора в хранимой воде каждого неиспользованного резервуара должно быть проверено вахтенными, прежде чем использовать резервуар.

Вода для потребления также должна быть хлорирована в соответствии со стандартами USPH, чтобы на самой верхней палубе корабля постоянно поддерживалась минимальная концентрация 0,2 промилле.

Тем не менее, большинство круизных лайнеров стремятся постоянно поддерживать как минимум 1-1,50 PPM на самой высокой палубе, превосходя стандарты USPH, чтобы гарантировать, что они всегда соответствуют требованиям.

Бункеровка питьевой водой

Несмотря на наличие двух испарителей и аналогичного количества установок обратного осмоса с большими производственными мощностями, количество питьевой воды на борту часто представляет собой проблему, поскольку спрос почти всегда имеет тенденцию соответствовать или превышать запас питьевой воды на борту круизных лайнеров.

Основная причина этого в том, что суда проводят в портах довольно много времени. Средний круизный лайнер, курсирующий, скажем, по маршруту США-Карибский бассейн, может иметь до 5 портовых дней в неделю. Круизный лайнер может стоять в доке в среднем 8-10 часов, а иногда и до 12 часов.

Это автоматически означает, что эти корабли проводят в море очень мало времени. Это также с учетом времени нахождения судна на маневрах и вблизи прибрежных вод, где оно не может производить питьевую воду из-за отсутствия глубины и возможного наличия в воде примесей с берега.

Корабль должен подождать, чтобы достичь по крайней мере 4 морских миль от берега, чтобы иметь возможность запустить испарители, и это тоже после запуска можно использовать только для заполнения технических резервуаров для воды, пока корабль не достигнет более глубоких и чистых морей, где безопасно изменить над производством в резервуары для питьевой воды.

Установки обратного осмоса также в идеале должны запускаться только на минимальной глубине 50 метров, чтобы избежать любых рисков, связанных с загрязнением фильтров и, что еще хуже, любым повреждением очень чувствительных мембран.

По вышеуказанным причинам круизные лайнеры обычно берут питьевую воду еженедельно или по мере необходимости. Бункер обычно осуществляется в порту приписки или в порту разворота судна, где судно прощается с одной группой гостей и встречает другую.

Бункерная вода обычно доставляется танкерами или терминалом. В соответствии с рекомендациями USPH качество питьевой воды должно быть проверено перед подачей на судно, и на судно должна быть предоставлена письменная декларация с указанием содержания хлора и pH.

Кроме того, фланцы бункера и трубопроводы должны быть хорошо закрыты и защищены во время и после бункеровки, чтобы предотвратить попадание примесей и загрязнений. Линии должны использоваться только для питьевой воды и ни для каких других целей.

Шланги питьевой воды от берегового терминала или цистерн с водой подключаются к судовому бункеру питьевой воды. Линия, расположенная дальше от бункерной станции до резервуаров с питьевой водой, имеет два линейных фильтра, которые требуют очистки и дезинфекции после каждого бункера.

Когда бункер запускается, эти фильтры необходимо тщательно деаэрировать, и необходимо убедиться, что через эти фильтры нет утечек. Вода должна быть хлорирована и доведена до pH перед заполнением резервуаров PW.

Так же, как производственная вода из испарителей и обратного осмоса, бункерная вода также должна иметь содержание свободного хлора не менее 2 мг/л (2 PPM) в течение первых 30 минут после начала бункеровки, а затем поддерживать значение 2-2,50. PPM все время во время бункеровки. Это фиксируется в самописце карт бункерного хлорирования.

Так как расход при бункеровке может быть довольно высоким, примерно 250-300 м3/ч, одного насоса обычно недостаточно для хлорирования, поэтому используются два насоса.

Хлор и кислота должны быть добавлены по мере необходимости. За это отвечает вахтенная бригада. Им также необходимо проводить ручные тесты на содержание хлора и pH каждый час во время бункеровки, чтобы убедиться, что вода хлорируется в соответствии со стандартами USPH.

Хлорирование производственной воды, распределительной воды, дальней точки (самая высокая палуба) и бункера регистрируются и контролируются с помощью круговых диаграмм, которые необходимо заменять каждые 24 часа или по мере необходимости.

Таким образом, мы обсудили, как суда производят пресную воду, как техническую воду для машинного использования, так и питьевую воду из испарителей и установок обратного осмоса, а также процессы минерализации и хлорирования такой питьевой воды.