5.4 Системы подогрева груза.

Системы подогрева груза (СПГ) предназначены для понижения вязкости груза путем его подогрева до температуры 60...70°С Их использование позволяет существенно повысить производительность ГН и сократить период погрузочно-разгрузочных операций. Эти системы являются обязательными для танкеров, перевозящих крекинг-мазуты и грузы парафинистого типа, обладающие высокой вязкостью.

К СПГ предъявляются следующие требования: время подогрева груза не более 12ч; теплообменные аппараты (подогреватели) должны обеспечивать равномерный подогрев груза во всех танках; конструкция подогревателей должна обеспечивать свободный сток образующегося конденсата и продувание трубопроводов сжатым воздухом; подогреватели должны быть надежными и располагаться в местах, удобных для их ремонта.

Основные элементы этих систем, это трубчатые подогреватели, размещаемые выше днища танка на 100-200 мм. В качестве греющей среды используется пар с давлением 0,3...0,5 МПа.

В судовой практике применяются различные конструктивные типы СПГ, в частности: продольно-секционные; поперечно-секционные; продольно-змеевиковые; поперечно-змеевиковые. Отличительная особенность продольно-секционного типа состоит в наличии продольных секций прямых труб, размещаемых вдоль всего судна и по длине каждого грузового танка. При этом для каждого стока конденсата секции устанавливаются с уклоном в корму.

Характерная особенность СПГ поперечно-секционного типа заключается в наличии поперечных секций труб, укладываемых в танках между флорными шпангоутами. Причем сток конденсата в них обеспечивается уклоном в сто­рону одного из бортов. В процессе разгрузки танкера создается искусственный крен в том же направлении.

В системах третьего и четвертого типов вместо секций устанавливаются змеевики. Секционные системы имеют меньшую длину труб. Для змеевиковых характерна простота устройства, лучшая продуваемость труб сжатым воздухом. Однако у них затрудненный сток конденсата и менее эффективна теплопередача. Принципиальная схема продольно-змеевиковой СПГ приведена на рисунке 189.

Рис. 189. Продолъно-змеевиковая система подогрева груза: а) - план по верхней палубе;

б) - план по трюму; 1 - трубопровод от котла; 2,11,13 - разоб­щительные клапаны;

3 - палубная паровая магистраль; 4 - пусковой клапан; 5 - распреде­лительный трубопровод;

6 - стояк в грузовой танк; 7 - стояк на верхнюю палубу; 8 - змеевиковый подогреватель;

9 - конденсатоотводчик; 10 - трубопровод от котла.

Так как трубы подогревателей из обычной стали подвергаются интенсивной коррозии и требуют частой замены, экономически более целесообразнее их изготавливать из более дорогих материалов - нержавеющей стали, алюминиевой бронзы, алюминиевой латуни. Такие трубы меньше весят, поэтому их можно сделать съемными для удобства ремонта. На нефтенавалочниках это свойство особенно востребовано, так как под сыпучие генеральные грузы подогреватели необходимо убирать из танков или хотя бы с днища танка. Их иногда подвешивают в этом же танке-трюме под палубой, а иногда делают на шарнирах и отводят их к поперечным и продольным переборкам в специальные ниши и закрывают съемными листами. На японских нефтенавалочниках в нишах или гофрах поперечных переборок устанавливаются стационарные подогреватели (рис. 190).

Гофры 4 образуют полости, внутри которых установлены вертикальные подогреватели 3. Эти полости закрыты дополнительными листами 2. Холодная жидкость подтекает к подогревателям снизу через наклонное соединение гофра с настилом двойного дна. Нагреваясь, жидкость в полости гофра поднимается вверх и через отверстия в верхней части поступает в танк. При перевозке навалочных грузов верхние и нижние отверстия закрываются заглушками.

В паровых трубчатых системах подогрева в последнее время нередки случаи использования в системах подогрева термальных жидкостей. Они обладают рядом преимуществ перед пароконденсатными системами. Отсутствует опасность размораживания труб в зимнее время и при плавании в Арктике.

Коррозия труб со сторо­ны теплоносителя практически отсутствует, давление в них не­большое, в связи, с чем масса конструкции значительно снижается. Отсутствует необходимость водоподготовки и очистки труб от накипи, что упрощает эксплуатацию и котельной установки, и системы подогрева.

Работу сис­темы несложно автоматизировать. Однако такая система требует тщательной герметизации, так как утечка жидкости недопустима по причине ее дороговизны, а так же, если это произойдет в котлах, возможно возникновение пожара. Системы с термальной жидкостью могут быть одноконтурными и двухконтурными. Более универсальна двухконтурная система (рис. 191).

Циркуляционная система подогрева

Рис. 190. Стационарные подогреватели грузовых трюмов нефтенавалочников:

1 - трубопровод конденсата;

2 - съемный лист; 3- теплообменник;

4 - гофр поперечной переборки; 5 - паровой трубопровод; и поперечная переборка

Эта система имеет определенные достоинства: легкость обслуживания ремонта, отсутствие загромождений на днище танков, снижение времени на мойку и последующую очистку от твердых отложений. Недостатком системы является неравномерность прогрева массы груза, и не всегда достаточна интенсивность прогрева. Из-за этого этот способ подогрева получил меньшее распространение, чем трубный и как указывалось, в основном применяется на нефтенавалочниках и на танкерах с раздельной грузовой системой, т. е. с единичными танками, обслуживаемыми погружными насосами. В этом случае упрощается решение задачи циркуляции груза через подогреватель и качестве циркуляционного может быть использован грузовой насос. Два таких варианта использования погружных насосов ин показаны на рисунке 192 и 193.

Теплообменники устанавливаются либо в подпалубном пространстве и крепятся снизу к палубе (рис. 192), либо на палубе (рис. 193). В последнем случае использован вариант системы подогрева норвежской Фирмы «Фрахто», в которой применены погружные насосы фирмы «Туне-Эурека».

Для улучшения всасывания застывших масс продукта погружными грузовыми насосами, работающими в режиме циркуляционных без местного подогрева у нижнего храпка, установлен второй приемник 5, расположенный на высоте 1,0 - 1,5 м от днища танка. На этой высоте расположено «ядро» незастывшей массы груза. Приемник 5 имеет в верхней части запорный клапан с избыточной плавучестью. Когда насос работает как циркуляционный, забор груза производится через верхний приемник. В период работы погружных насосов в режиме грузовых верхний приемник в конце выгрузки закрывается оседающим клапаном, и всасывание груза произво­дится через нижний приемник.

Рис. 191. Двухконтурная система подогрева нефтепродуктов термальными жидкостями:

1- расширительны бак; 2 – циркуляционные насосы вторичного контура; 3 – утилизационный термомасленый котел; 4 – вспомогательный термомасляный котел; 5 – циркуляционные

насосы первичного контура; 6 – смеситель

Рис. 192. Циркуляционный способ подогрева груза в подпалубном теплообменнике:

1 и 2 - соответственно грузовой погружной насос и его привод; 3 - фильтр; 4 - клапан;

5 – теплообменник

Рис. 193. Циркуляционный способ подогрева груза в палубном теплообменнике с усовершенствованным храпком: 1 - нижний прием ник храпка; тройниковый храпок;

3 и 4 - соответственно грузовой погружной насос и его привод; 5 - верхний приемник храпка; 6 - грузовой трубопровод; 7 - запорный клапан; 8 - теплообменник; 9 - поплавковый запорный клапан

Если танкер универсальный или спроектирован для работы в северных широтах, на нем предусматривается система подогрева в танках изолированного балласта. Ее назначение - предотвратить образование льда или ледовой шуги в танках, и таким образом обеспечить надежную работу балластой системы. Существенный подогрев воды не предусматривается, поэтому подогреватели в балластных танках имеют значительно меньшую поверхность нагрева, чем в грузовых