Геец Сист. наливных судов

-ускоряется процесс выгрузки благодаря подпору в танках, создаваемому давлением инертных газов (снижается статическая составляющая напора

вгидравлической сети);

-уменьшаются потери груза на испарение во время перевозки груза танкером;

-замедляется процесс коррозии металла за счет снижения концентрации кислорода в атмосфере танка.

Не все танкеры оборудуются СИГ. В соответствии с требованиями СОЛАС-74/78 все новые нефтяные танкеры и продуктовозы дедвейтом 20 тыс. т и более должны быть оборудованы СИГ. Если же танкер оборудован системой мойки сырой нефтью, СИГ устанавливается вне зависимости от дедвейта судна. При этом классификационные общества иностранных государств и Морского Регистра судоходства РФ требуют, чтобы содержание кислорода в системе до поступления инертного газа в танк не превышало 5 %.

11.2. Классификация систем инертных газов

По способу получения инертные газы делятся на:

-газ, состоящий из очищенных и охлажденных уходящих газов паровых котлов;

-газ, полученный в специальном автономном газогенераторе, установленном на танкере;

-газ, обычно азот, поставляемый на судно в баллонах.

Первые два газа после очистки (кондиционирования) мало отличаются по своему химическому составу. Такой газ содержит 78 – 82 % азота, 14 – 18 % углекислого газа и 2 – 5 % кислорода. Содержание окиси серы, влаги и твердых частиц при очень тщательной очистке может быть равным нулю или близким к нему.

По способам получения и очистки газов СИГ делятся на шесть основных типов.

Тип А – системы с отбором инертных газов от дымоходов главных и вспомогательных котлов с последующей их очисткой в аппаратах, в которых они контактируют с забортной водой – скрубберах. Это наиболее простые и распространенные СИГ, устанавливаемые на нефтетанкерах. Их производительность достигает 30000 м3/ч.

Тип Б – это те же системы А, но с устройством дополнительной химической очистки газов от окислов серы, встраиваемым в скрубберы. При очистке водой в системах А удаляется 95 – 99 % окислов серы. Если в котлах сжигается высокосернистый мазут, то и такая концентрация серы в инертном газе может вызывать ощутимую коррозию металла, особенно при частых балластировках танков. Такая очистка осуществляется добавлением в воду карбоната натрия Na2CO3. В результате реакции окислы серы преобра-

71

зуются в растворимые в воде сульфит натрия Na2SO3 и сульфат натрия Na2SO4, удаляемые с водой, а также углекислый газ СО2. Из-за значительных дополнительных затрат на техническую соду Na2CO3 этот тип СИГ пока широкого распространения не получил.

Тип В – системы, характеризующиеся тем, что в них дополнительно к функции СИГ типа А производится осушение инертных газов либо с помощью холодильных машин, либо с помощью твердых или жидких сорбентов. Применение этих систем целесообразно при перевозке грузов, опасно реагирующих с водой, а также ухудшающих свои свойства или электризуемых при обводнении. При этом замедляется коррозия грузовых танков. Кроме того, осушенными газами инертизируют также охлажденные грузовые танки на газовозах.

Тип Г – система, в которой газы получают в автономном газогенераторе (АГГ), где происходит дожигание кислорода в высокотемпературных отработавших газах после газовой турбины, вспомогательного дизеля или котлов. Для этого дожигания в горелку подается дизельное топливо и свежий воздух. Горелка смонтирована в одном корпусе со скруббером, а весь агрегат в целом называется производительной колонной.

Тип Д – сжигание происходит в АГГ такого же типа, как и в системе Г, но без дожигания отработавших газов турбин, котлов или вспомогательных ДВС, т. е. сжигается легкое топливо с пониженным коэффициентом избытка воздуха. Это дает возможность получать инертный газ со значительно меньшим содержанием кислорода и серы, чем в системах типа А.

Тип Е. При перевозке некоторых грузов на химовозах и газовозах к СИГ предъявляются жесткие требования, которым не могут удовлетворить перечисленные выше типы систем по давлению газов или степени очистки от влаги, кислорода, а иногда и от СО2. В этом случае требуется дополнительная комплектация СИГ холодильной машиной или сорбционной установкой. Такая система относится к типу Е. Причем, в зависимости от комплектации установки типа Е делятся дополнительно на шесть подтипов. Сжигание топлива происходит в АГГ.

11.3. Устройство СИГ, использующих дымовые газы котлов

Как сказано выше, эти три типа систем используют дымовые газы паровых котлов. Сначала ознакомимся с устройством системы типа А по структурной схеме СИГ, рис. 58.

72

Рис. 58. Структурная схема системы инертных газов: 1 – клапан отсечения топочного газа; 2 – антиконденсатное устройство; 3 – газоочиститель; 4 - впускные клапаны нагнетателей; 5 – нагнетатели инертного газа; 6 – выпускные клапаны нагнетателей; 7 – клапан регулирования давления инертного газа; 8 – газовыпускной клапан; 9 – палубный водяной затвор; 10 – механический невозвратный клапан; 11 – разобщающий клапан; 12 – жидкостный прерыватель давления-вакуума; 13 – клапаны отсечения грузовых танков

Уходящий газ из котла через отсечной клапан 1 поступает в газоочиститель (скруббер) 3, где входит в контакт с распыленной или смачивающей наполнитель фильтра водой. Сернистые соединения поглощаются водой, содержащиеся в газе водяные пары конденсируются при прохождении газами расположенного в нижней части скруббера водяного затвора. Твердые частицы частично удаляются водой, частично отсеиваются при поворотах газов. Так как от контакта с водой газ увлажняется, в башне скруббера находится антиконденсатное устройство. Удаление влаги может происходить отдельно от скруббера в специальном влагоотделителе. Давление в системе регулируется автоматическим клапаном 7 путем сброса избытка газа обратно в скруббер. Для возможного сброса газа из системы служит клапан 8.

Для предотвращения движения газа в обратном направлении служит водяной затвор 9. Такое же назначение имеет и механический невозвратный клапан 10. Для предотвращения опасного давления или вакуума в системе или в танке служит жидкостный прерыватель давления-вакуума 12. СИГ сообщена с газоотводной системой, через стояки которой производится удаление инертного газа в атмосферу.

О том, как размещается оборудование СИГ на судне, дает представление топологическая схема, рис. 59.

73

Рис. 59 . Топологическая схема системы инертных газов танкера

Из дымовой трубы 17 газы отбираются через специальные клапаны, снабженные устройствами защиты от сернистой коррозии и очистки от са-

жи, и поступают через петлеобразный трубопровод 16 в скруббер 15. Для всех скрубберов общим является то, что потоки инертных газов и воды, подаваемой по трубопроводу 18, встречны. Причем в скрубберах типа А, Б, В подача забортной воды осуществляется, как правило, в верхнюю часть башни скруббера, а дымовых газов в нижнюю через гидравлический затвор. Забортная вода, подаваемая в скруббер двумя независимыми циркуляционными насосами (не показаны), из которых один резервный, охладив газы и поглотив основную часть содержащихся в газах сернистых ангидридов и части сажи, сливается за борт в подкисленном состоянии.

Отбор газов из дымовой трубы и их транспортировка через скруббер обеспечивается разрежением, создаваемым на всасывании вентиляторов (газодувок) 14. Обычно устанавливают два одинаковых вентилятора, каждый из которых способен обеспечить подачу всего необходимого газа во время выгрузки танкера. Пуском и работой газодувок управляет регулятор 13, связанный с пультом в ЦПУ машинного отделения.

На степень очистки инертных газов от сернистых соединений существенно влияет температура орошающей воды. Снижение температуры воды с 35 до 8 оС повышает степень удаления двуокиси серы с 95 до 99 %.

Через клапан 12, автоматически управляемый системой защиты, и главный отсечной клапан 11 инертный газ проходит к палубному водяному затвору

74

9, снабженному сливным трубопроводом с клапаном 10. Сточные трубы осушения водяного затвора выводятся непосредственно за борт, минуя МО. По главной палубе проходит магистраль инертного газа (МИГ) 6, соединенная с общей магистралью газоотводной системы. Диаметр магистрали должен быть таким, чтобы скорость движения газа не превышала 40 м/с. Этим ограничивается степень электризации твердых частиц, содержащихся в инертных газах. Между водяным затвором и магистралью установлен невозвратный и запорный клапаны 8. В каждый из танков инертный газ попадает через распределительный тройник 5, который служит для отсечения входного трубопровода от магистрали и соединения его с атмосферой. Вместо тройника могут использоваться и другие способы отсечения грузовых танков от МИГ при условии, что они не препятствуют выпуску газов из танка. В грузовом танке предусмотрена закрывающаяся сверху продувочная труба 7, выведенная на палубу, с помощью которой осуществляется вентиляция и дегазация танка.

Рис. 60. Схема СИГ фирмы Ф. А. Хаджес: 1 – жидкостное предохранительное устройство; 2 – дыхательный клапан; 3 – запорный клапан; 4 – палубный гидравлический затвор; 5 – реле контроля статического давления в трубопроводе; 6 – клапан регулирования давления газов; 7 – клапан рециркуляции; 8 – скруббер; 9 – патрубок с заглушкой для приема воздуха; 10 – дымоходы котлов; 11 – клапан отбора дымовых газов с дистанционным управлением; 12 – анализатор кислорода; 13 – газодувка с электроприводом; 14 – клапан приема газов в газодувке; 15 – реле управления работой газодувки; 16 – датчик температуры; 17 – клапан выпуска газов из газодувки; 18 – водяной трубопровод

75

Схема на рис. 59 дает представление о рациональном размещении оборудования СИГ на судне. Скруббер расположен рядом с дымовой трубой, что сокращает протяженность труб большого диаметра с горячим и агрессивным газом. Газодувка расположена также рядом, но после скруббера, т. е. ее проточная часть не подвергается агрессивному воздействию этого газа, низкая температура перекачиваемой среды позволяет вынести ее за пределы кожуха трубы, но трубопровод должен быть на всасывании возможно короче для снижения разрежения. Последующее оборудование размещается в основном на грузовой палубе. Наглядное представление о составе оборудования дает схема на рис. 60. Ее устройство понятно из подрисуночной подписи.

Рис. 61. Принципиальная схема системы инертных газов типа В танкера типа «Победа»: 1 – дымоход вспомогательных котлов; 2 – устройство очистки клапана; 3 – контакт-

но-прямоточные аппараты охлаждения и очистки газов; 4 – каплеотделитель; 5 – подача инертных газов в танки; 6 – прием инертных газов с берега; 7 – палубный водяной затвор; 8 – кингстонный ящик ГНО; 9 – сублиматор; 10 – газодувки; 11 – слив за борт; 12 – насосы подачи воды к палубному затвору; 13 – прием воды от кингстона МКО; 14 – насос охлаждающей забортной воды; 15 – от резервного насоса вспомогательных механизмов; 16 – главный отсечный клапан; 17 – магистраль инертного газа; 18 – грузо-

вая магистраль;
		¾ трубопровод инертных газов;	¾ грузовой трубопровод;
		трубопровод забортной воды;	трубопровод слива воды
и дренажа

Еще более полное представление об устройстве СИГ, работающих от котлов, дает схема на рис. 61. Здесь показаны не только газовые трубопроводы, но и системы забортной воды, обслуживающие СИГ. Из схемы видно, что вода подводится от насосов 14 к скрубберу для очистки и охлаждения

76

газа, к водяному затвору 7, к газодувкам 10 для снятия нагрева газа в них. Дренажные трубопроводы проходят на слив за борт от этого оборудования, а также от каплеотделителя. Система оснащена большим количеством приборов измерения параметров и автоматики и управляется из ЦПУГО или ЦПУ МО. Газовая магистраль соединяется с газоотводной и грузовой 18 системами, а также с газовым трубопроводом 6 на манифольде, через который инертный газ может быть получен с терминала.

Особенностью схемы, рис. 61, является то, что она имеет два контактнопрямоточных скруббера 3 и каплеотделитель 4, включенных последовательно. К скрубберам подводится пар от котлов для улучшения коагуляции и удаления сажистых частиц, причем 90 % пара подводится к первому по ходу газа скрубберу, 10 % – ко второму.

Эта система по классификации отнесена к типу В. Ее отличает от типа А только наличие сублиматора 9. В нем остаточные сернистые соединения вступают в реакцию с твердым ингибитором коррозии. Ингибитор при этом сублимирует, т. е. переходит из твердого состояния в газообразное, насыщая инертный газ и придавая ему антикоррозионные свойства. Испарение ингибитора протекает с поглощением теплоты, охлаждая газы. Охлаждение, в свою очередь, снижает влажность инертного газа.

11.4. Устройство элементов СИГ

Рис. 62. Принципиальное устройство скруббера

77

Рис. 63. Контактно-прямоточный аппарат охлаждения и очистки газа: 1 и 2 – вход и выход газа; 3 – указательная колонка; 4 – слив воды; 5 – подвод воды; 6 – дренаж; 7 – смотровой лючок; 8 – предварительный впрыск воды в охладитель первой ступени; 9 - брызгоотбойник

Очистители инертного газа разных производителей обычно отличаются друг от друга. Но все они используют принцип обеспечения по возможности максимального контакта газа с распыленной водой или смоченной поверхностью. Типичное устройство скруббера показано на рис 62, не требующем пояснений.

На рис. 63 и рис. 64 по-

казаны скруббер и каплеот-

делитель из схемы СИГ, рис. 61. Интенсификация процесса очистки и охлаждения достигается тремя способами: двухступенчатым способом очистки, т. е. в двух скрубберах, предва-

	рительным впрыском воды в скруббер первой
	ступени через отверстие 8, завихрением газо-
	водяной смеси в аппаратах посредством танген-
	циального подвода потока газов к струе воды.
	Сепарация от воды осуществляется в брызгоот-
	бойнике 9. В каплеотделителе очистка происхо-
	дит за счет замедления потока газа на выходе	Рис. 64. Каплеотделитель:
	патрубка 1 и поворота его на 180о перед выхо-	1	– патрубок входа газа;
	дом (не показан) из каплеоотделителя.	2	– дренаж; 3 – слив;
		4	– смотровой лючок;
	Палубный водяной затвор

Это устройство предотвращает любой противоток газов и исключает поступление их к источникам воспламенения, расположенным в МО. Наиболее часто встречаются три типа водяных затворов (рис. 65).

Неосушаемый затвор – затвор простейшего типа. Его принцип действия понятен из рис. 65а. Недостаток этого типа затвора состоит в том, что газ в нем увлажняется, что может усилить процесс коррозии в танках. Поэтому газ, проходящий через него, рекомендуется пропускать через антиконденсатное устройство.

78

Рис. 65. Типы палубных водяных затворов; а – неосушаемый; б – частично осушаемый; в - осушаемый

Частично осушаемый затвор

(рис. 65б). На выходе из него газа в трубе имеется сужение в виде трубы Вентури, которое сообщено с баком для воды.

Когда начинается движение газа, вода из затвора за счет создаваемого трубой Вентури разрежения втягиватся в бак, избыток ее сливается в дренажную трубу. Газ при этом с водой не контактирует.

Осушаемый затвор (рис. 65в).

Наполнение и осушение его производится автоматически управляемыми клапанами, срабатывание которых настроено на начало и конец движения газа в нем. При движении газа в прямом направлении открывается сливной и закрывается заливной клапан. При движении газа в обратном направлении или его остановки срабатывание клапанов

происходит в обратном порядке. Увлажнение газа исключается, но если клапаны повреждены, этот затвор будет работать как неосушаемый.

Рис. 66. Принцип действия жидкостного прерывателя давления /вакуума: а – атмосферное давление в СИГ; б – режим эксплуатации СИГ (например, при давлении 1000

мм вод. ст.); в – сброс давления (например, равного 1600 мм вод. ст.) г – сброс вакуума (например, при давлении на 400 мм ниже атмосферного)

79

Принцип работы жидкостного прерывателя давления/вакуума показан на рис. 66. Аналогичную функцию выполняет механический дыхательный клапан в газоотводной системе, если танк не инертизирован.

Контрольные вопросы к лекции 7

1.Пояснить диаграмму образования взрывоопасных газовоздушных смесей.

2.Какие концентрации углеводородов считаются опасными, критическими и безопасными?

3.Назначение систем инертных газов.

4.В каких случаях наличие на судне системы инертных газов обязательно?

5.Какие дополнительные преимущества создает СИГ?

6.Классификация СИГ по способу получения.

7.Классификация СИГ по способу очистки.

8.Состав инертного газа, полученного из котла.

9.Структурная схема СИГ.

10.Размещение СИГ на судне (топологическая схема).

11.Пояснить СИГ фирмы Хаджес.

12.Принципиальная схема СИГ т/к «Победа».

13.Контактно-прямоточный газоочиститель и каплеотделитель.

14.Водяные затворы.

15.Принцип действия жидкостного прерывателя давления/вакуума.

16.Основные отличия СИГ типа А, Б и В.

17.Основные отличия СИГ Г, Д, и Е.

Лекция 8

11.5. Способы и режимы инертизации танков

Существуют два способа инертизации танков: разбавление и замещение. В названии способов содержится их суть. В первом случае газ подается в танк с большой скоростью так, что он интенсивно перемешивается с газовой средой танка. Подача может подаваться сверху через трубопровод инертного газа, или снизу через грузовой трубопровод (рис. 67).

Для инертизации по способу разбавлении требуется возможно большая скорость подачи газа в танк, поэтому танки этим способом инертизируют по одному.

Способ замещения основан на том, что плотность инертного газа меньше плотности газообразного углеводорода. Если медленно подавать инертный газ сверху в танк, а углеводородный газ в это время выпускать через доведенную до дна танка трубу, то между двумя газами образуется поверхность раздела (рис. 68), которая будет смещаться медленно вниз до тех пор, пока весь взрывоопасный газ не будет вытеснен из танка. Для того, чтобы обеспечить медленную подачу газа, его подают одновременно в не-

80