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船体清洗研究报告分析 背景 2008年金融危机席卷全球，到目前为止航运市场仍受其严重影响，波罗的海交易所航运指数持续走低，处在低谷徘徊，航运业不景气现象仍将会持续很长一段时间。大量船务公司、外国船东没有货源，揽不到货，船舶只能在锚地等候航次命令。由于船舶长期处于强腐蚀性海水和强附着力海洋生物环境中航行或者抛锚，难以进行正常的维护保养，使得船体水线以下部分附着藤壶、牡蛎、苔藓虫、花筒螅、石灰虫、海藻等难以清除的微生物、还有一些锈皮和锈斑等。这样船体表面光滑度受到极大影响，水中前进时阻力明显增加，造成船速下降，燃油消耗明显上升。 目前国内各大船务公司包括中远、中海、南京油运等都打出了节能减排的口号，通过缩减燃油消耗来节俭公司运营成本，保护环境 。 实际影响 世界上九成以上的贸易运输往来都是通过船舶进行的，航运市场是非常有发展的领域，国内大大小小的船务公司数不胜数，造船厂、修船厂也是应声而起。船舶的营运成本包括：船员工资、物料费、维修费、折旧费，燃油费、港口使费等。其中燃油费是其中所占比重最大的一部分，燃油费是指航运公司所经营的船舶在其营运期间所消耗的燃料油费用，是航运公司三大营运成本之一，是计算营运成本的重要指数，是核算航次利润的主要依据。 一般情况下，因海洋微生物的附着，导致船舶速度下降10%至50%，船舶要消耗更多的燃油以弥补速度的下降，极大的增加了运输成本。人们对此进行了研究，附着在船壳、支柱、金属阀门以及螺旋桨上的污垢会大大降低其工作效率。在污垢组成厚度约2至3厘米时，贝壳的重量每平方米超过50公斤。由此计算，一艘150米的船需要清理的面积大概约为三千平方米，就有超过150吨的额外生物重量，同时由于海洋生物的附着，增加了被附着面的负载，增大了船舶运行能耗，降低了船舶运载能力。 美国海军已经对海洋生物生长的船体与船舶性能和油耗进行过广泛的研究，他们研究表明一艘轻度生长海生物的船舶在正常巡航速度下增加油耗15%。一艘重度生长海生物的船体能使燃油的损耗增加两倍至三倍。 以国内船舶为例，“兴池”轮油轮轮船长187米，船寛32米，空载吃水7米，满载吃水11.5米，属于巴拿马型船舶。船体良好时静水经济航速约为13.5节，当海生物附着厚度约为3厘米时，静水经济航速最大12.5节。由此计算，海生物附着之前24小时航程324海里，海生物附着之后24小时航程300海里，“兴池”轮24小时日耗油30吨，海生物附着之后日耗油增加到32.4吨，按照市场价格4500元每吨，每天的额外燃油费用为10800元。保持航行状态每个月的额外燃油消耗32.4万元。以上计算船速只下降了7.4%，当海生物附着严重时，燃油费用会更高。（以上数据为真实可靠航行状态统计数据）。
解决方案 目前，国内船体表面的清洗作业均是在船坞内进行，而受金融危机的影响，进船坞需要面临着巨大的资金问题，在船坞内进行高压水清洗和喷砂作业时，存在着修船期长，船坞不足的问题，同时也增加了船舶的非运营时间和燃油的消耗，此外喷砂会给作业环境带来严重的污染。 由此可见船坞内清洗的方式局限性已越来越明显。应节约能源的需要，各类船体水下清洗技术不断的出现。船体水下清洗的方式从手动操作逐渐向机电液一体化方向发展，国内外先后出现了手持式清洁器、大型清洁装置、适应能力很强的机器人等，这些清洁机器的发展越来越能适应水下恶劣环境及船体复杂外形，工作效率也得到了提高。 空化射流清洗技术原理
所谓空化射流，就是人为的在流束内产生大量的空泡，利用空泡裂所产生的强大冲击力增强射流的作用。 空化是一种复杂的流体动力现象。一般认为水在高速运动中，沿物体某处的局部压力低于该处的饱和蒸汽压力，不仅溶在水中的空气会逸出，而且水自身也开始汽化，形成许多气泡。当射流冲击物体表面时，这些空泡达到高压区时会崩溃，同时产生的压缩波或者微射流，在物体表面及其附近区域产生极高的应力集中，对物体表面的破坏性极大，所以对于高速运转的水利机械，一般均极力避免这种空化现象。 然而空化射流却是在高压水射流技术中，人为的产生并发展这种充满蒸汽的空泡，控制其在目标物上破裂时所产生的局部压力，用来加强其清洗和破碎能力，从而提高在目标物上破裂时所产生的局部高压，用来加强其清洗和破碎能力，从而提高其冲蚀性能。因此，将空化现象应用在清洗中，极有利于表面物质的破碎，大大提高了清洗的效果和效率。 空化射流系统和清洗设备，利用水动力空化效应，可消灭和清除各种成分和厚度的生物污垢（海藻、软体动物和贝壳类等），在清理生锈和剥落的油漆时不会损坏油漆和清漆防垢防腐涂层。所有种类，规模和材料表面所要求的清洗登记均可通过安全的空化射流产生装置的运行模式来达到。
空化射流系统及设备较传统工艺的清洗技术具有以下优势： 1、高效，最大清洗速率可超过1500平米每小时，适用于大范围，不同材质不同形体的清洗，船舶不必停航进坞，可在岸边码头或者船舶锚地进行施工作业，施工时间短； 2、安全性能增加，水流将不会损坏船体无保护的油漆和清漆防垢防腐涂层的破坏，同时空化射流采用的是海水或淡水作为介质，没有任何污染 3、适用范围广，空化射流技术是一种适用于所有类型的清洗技术，可应用于钢、混凝土、木质、强塑料性物质的表面清洗，对附着在其表面的污染物进行高效的清洗。 4、空化射流清洗设备多样，使用大型清洗盘能对规则表面的清洗，同时对于海底阀门等灵巧部件可使用空化枪进行清洗，对螺旋桨进行清洗抛光打磨，形成光滑的表面，降低了海生物的附着，减少了清洗的频率。
根据船体表面附着海生物的厚度专门制定一套严格的等级标准，船舶使用者按照此标准定期的进行海生物的清洗，确保船体表面保持光滑并可能增加燃油效率，并将大幅的的节省了船舶的运营成本。
潜在市场规模与利润分析 随着中国经济的快速发展，中国已经成为世界上最重要的海运大国之一。全球目前有19%的大宗海运货物运往中国，有20%的集装箱运输来自中国；而新增的大宗货物海洋运输之中，有60%至70%是运往中国的。中国的港口货物吞吐量和集装箱吞吐量均已居世界第一位；世界集装箱吞吐量前5大港口中，中国占了3 个。随着中国经济影响力的不断扩大，世界航运中心正在逐步从西方转移到东方，中国海运业已经进入世界海运竞争舞台的前列。 据中国海关货物监管业务统计数据，2013年我国进出口货物吞吐总量为117.67亿吨，全年进出境船舶数量为48.2万艘次。交通运输部发布的2013年交通运输行业发展统计公报中显示，到2013年年末全国拥有水上运输船舶17.26万艘， 以青岛港为例，据不完全统计青岛港每年外贸船舶进出总量为5千艘次，内贸来往船舶为7千艘次，内外贸船舶总量1.2万艘，按照最低百分之一的清洗数量，120艘船舶需要清洗，以巴拿马型船舶为标准（中小快捷便利型船舶），每条船的平均清洗费用为10万元，青岛港年清洗费用1200万。全国各港口范围内需要清洗的船舶总数约为6500艘，年清洗费用6.5亿元。这只是按照最低清洗数量计算所得，目前大多数船舶会选择在新加波进行清洗作业，新加坡液压式船体清理专用船，它的费用是一条180米长船舶清洗费用为3万多美金。
同行业竞争优势 目前国内对于船体清洗大致分为两类：第一，进船坞进行清洗；第二，在港外锚地进行水下清洗作业。 首先第一种船舶进船坞作业将要面临着高额的上坞修理费用，而且会耽误船期，所以国内大多数船务公司会选择三年或者五年才进一次船坞，进船坞之后的船体清理有两种，一种是喷砂作业，其原理是借助压缩空气动力将磨料喷射到工件表面，利用磨料的冲击力和摩擦力把工件表面的杂质、杂色及氧化层清除掉，同时使介质表面粗化，这种作业方式会严重的损害船体，在去除海生物的同时，将船体表面的防腐层、油漆等全部去除了，船东又要面临高额的全船油漆、防腐涂料费用，同时喷砂施工将会带来非常严重的噪音和扬尘环境污染，影响人体健康；另一种是高压水射流作业，相对于喷砂作业，高压水射流只是将高压水作为了动力介质，水中掺杂了固体颗粒，同样利用摩擦的原理来达到清洗的目的，所以对于船体同样具有损害。这两种施工方法都必须使船舶进入干坞方可进行，存在着施工费用高、损伤船体的缺点。 其次，第二种在港外锚地进行的水下清洗作业，是一种水下打磨设备，其原理非常简单就是利用高速旋转设备带动钢丝刷或者尼龙刷对附着的海洋生物进行清理，这项技术也是目前在国内船体清洗方面应用最多的一种，其缺点也是致命的，高速旋转的钢丝刷不仅将海生物去除了，同时也就船体表面的防腐层、油漆层破坏了，甚至对船体钢板都有影响，所以现在很多国外的船东都不会选择这种方式进行船体海生物的清洗，而宁愿多花钱去新加坡进行清洗。 。
应用领域广泛 空化射流技术不仅可以应用在船体水下附着的海洋生物的清洗，同时在很多领域都有其独特之处 一：海洋石油结构物清洗 我国大型海洋结构物主要以桩腿式采油平台为主，预计未来半潜式采油平台将逐步增多。为保障平台和人员、设施安全，需要对其在一定的周期内进行有效的清洗。随着海洋石油业的迅猛发展，大型海洋结构物越来越多，清洗任务迅速增加，高效、安全的空化射流清洗技术将成为一种必然的需要。 二：海底石油设施清洗 海洋石油工程包含大量诸如水下采油系统的海底石油设施，在负责的海洋环境中对其进行合理有效的清洗困难重重。通过潜水员或者ROV携带清洗设备实施清洗作业是目前仅有的行之有效的方法。开发模块化、自动化的空化射流清洗设备可有效的解决水下设施的清洗难题 三：海岸工程清洗 在常见的海岸工程中，海洋生物污垢和淤泥的长期积累直接影响港口、航道等正常运行、海洋生物的长期侵蚀对桥梁、防潮堤等也有严重不利影响，直接影响这些设施的坚固程度和使用寿命等。因此，对海岸工程进行清洗意义重大，空化射流清洗技术亦有广阔的应用空间。
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发表于 2014-10-28 14:59
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