Введение в специальность. Методические рекомендации

Практическое занятие № 5

«Изучение вспомогательных установок, входящих в состав СЭУ» Вспомогательные установки, входящие в состав энергетической установки судна

Кроме вспомогательной котельной установки и судовой электростанции в состав энергетической установки судна, в зависимости от его типа могут быть включены еще несколько вспомогательных установок: водоопреснительная, установка повторного сжижения углеводородных газов (на газовозах), холодильные установки различного назначения.

Холодильные установки

Искусственное охлаждение заключается в отводе теплоты из провизионных камер, грузовых трюмов и танков специализированных судов (рефрижераторов) с помощью специальных холодильных агрегатов, принцип работы которых основан на свойстве отдельных жидких веществ переходить в парообразное состояние при низких температурах и давлениях. В качестве таких жидкостей (хладагентов) в холодильных агрегатах используют аммиак, пропан, этан, этилен, хладон–12 и хладон–22 (хладоны представляют собой галоидные производные насыщенных углеводородов, у которых водород полностью или частично замещен фтором или хлором). При выборе хладагентов для судовых установок, прежде всего, следует обращать внимание на степень их безвредности для обслуживающего персонала, степень воздействия на материалы, противопожарные и термодинамические свойства и другие характеристики.

Агрегат допускает неоднократное использование одного и того же количества рабочего вещества для получения холодильного эффекта путем превращения его из жидкого состояния в газообразное и наоборот.

Холодильные установки по принципу действия подразделяются на три типа:

-компрессионные, в которых рабочим телом служит легкокипящая жидкость;

-адсорбционные, использующие бинарные смеси, компоненты которых при одинаковом давлении имеют резко различающиеся температуры кипения;

-эжекторные, в которых в качестве привода используется эжектор, а в качестве рабочего тела чаще всего применяется вода.

На судах морского флота исключительное распространение получили компрессорные холодильные установки, в которых в качестве хладагента используются фреоны, имеющие низкую температуру кипения.

В простейшем исполнении установка состоит из компрессора, приводимого в действие электродвигателем и двух теплообменных аппаратов: конденсатора и испарителя. Компрессор засасывает пары хладона из испарителя, сжимает их и с повышенным давлением и температурой направляет в конденсатор. Через конденсатор прокачивается холодная вода, поэтому пары хладона охлаждаются и превращаются в жидкость.

После конденсатора жидкий хладон подготавливается к испарению при низкой температуре. Для этого его пропускают через терморегулирующий вентиль (ТРВ), в котором хладон дросселируется до давления испарения. После ТРВ хладон поступает в испаритель, где при пониженном давлении происходит его интенсивное испарение и отбирается теплота от воздуха в камере охлаждения. Из камеры охлаждения пары хладона снова засасываются в компрессор, и цикл преобразований хладона из одного агрегатного состояния в другое повторяется. Такие агрегаты используют для охлаждения небольших провизионных и моро-

зильных камер объемом не более 200 м3. Для охлаждения помещений большего объема используют холодильные агрегаты с рассольным охлаждением.

В агрегатах такого типа испаритель вынесен за пределы камеры охлаждения, и в системе используют промежуточный хладоноситель, прокачиваемый насосом через испаритель

31

и батареи холодильной камеры. В испарителе от хладоносителя отбирает теплоту хладагент,

ав камере охлаждения он сам отбирает теплоту от воздуха.

Впроцессе эксплуатации судна температура и давление воздуха в помещениях изменяется, он насыщается различными парами, газами, влагой, пылью. Для обеспечения нормальных условий работы экипажа, а также комфортных условий в жилых помещения, необходимо поддерживать постоянным качественный состав воздуха в соответствии с санитарными правилами.

Для придания воздуху определенных кондиций пассажирские суда оборудуют специальными системами кондиционирования воздуха (СКВ), которые позволяют создавать в жилых и служебных помещениях желательный "климат", для этого в состав данных систем входят элементы для нагревания, охлаждения, осушения, увлажнения и подачи воздуха. Для охлаждения воздуха в схему кондиционирования включают холодильные агрегаты непосредственного охлаждения.

Взависимости внешних условий возможна конденсация паров воздуха в трюмах, танках и других помещениях судна, что приводит к порче перевозимого груза, коррозии корпуса, снижению работоспособности механизмов и т.д. Во избежание этого на судах используют специальные технические системы кондиционирования, поддерживающие относительную влажность в трюмах на уровне, исключающем выпадение влаги.

Водоопреснительная установка

Потребности судов и СЭУ в пресной воде могут быть удовлетворены за счет судовых запасов и в результате работы опреснительных установок. Для большинства транспортных судов суточная потребность в пресной воде зависит от типа СЭУ и колеблется от 5–10 т для судов с ДЭУ; до 20–50 т для судов с ПТУ. Чтобы обеспечить потребности в пресной воде только из судовых запасов, пришлось бы значительно снизить полезную грузоподъемность судов.

В зависимости от вида потребителя пресная вода подразделяется на группы:

-питьевая, используемая для питья и приготовления пищи;

-бытовая (мытьевая) — для подачи к умывальникам, посудомоечным и стиральным машинам, в бани;

-техническая, используемая для питания всех потребителей СЭУ, а также технологических и специальных потребителей.

Ккаждой группе пресной воды предъявляется свои требования и наиболее жесткие —

кпитьевой воде и воде для питания паровых котлов.

По назначению все судовые установки для опреснения морской воды делятся на две группы:

-установки для приготовления бытовой и технической (на судах с ДЭУ и ГТУ);

-испаритель котловой воды (ИКВ), в которых получают дистиллят и бидистиллят для котельных установок (на судах с ПТУ).

Такое деление обусловлено историческими особенностями развития водоопреснительных установок (ВОУ), которые в современном виде впервые стали применяться на судах с ПТУ.

В настоящее время различают следующие типы ВОУ: поверхностные и адиабатные; одноступенчатые и многоступенчатые; теплоиспользующие и теплонасосные; вакуумные и атмосферные.

Самыми распространенными на судах морского транспортного флота являются ВОУ поверхностного типа.

Наличие разряжения в испарительном сосуде позволяет использование для испарения морской воды теплоты охлаждающей воды внутреннего контура дизеля.

При работе вакуумной ВОУ возникает необходимость в установке устройства для отсоса воздуха, поступающего в испарительный сосуд вместе с морской водой. Такими устройствами могут быть пароструйные эжекторы (чаще в ВОУ ПТУ) или вакуумные насосы водокольцевого типа с электроприводом.

32

Установка для повторного сжижения углеводородных газов

Почти все новые газовозы оборудованы установками для повторного сжижения газов. Вызвано это тем, что охлаждение груза с помощью испарения через вентиляционные трубы приводит к потере груза.

Выбор типа установки повторного сжижения перевозимого газа зависит от его физикохимических и термодинамических свойств, а также его грузовместимости газовоза и уровня его специализации в отношении рода перевозимых им грузов.

Порядок выполнения работы

1.Изучить назначение вспомогательных установок, входящих в состав СЭУ.

2.Изобразить принципиальную схему холодильных агрегатов:

-непосредственного охлаждения;

-с рассольным охлаждением.

3. Ответить на контрольные вопросы:

-перечислить элементы, входящие в состав системы кондиционирования воздуха;

-указать назначение холодильных установок;

-перечислить типы водоопреснительных установок;

-в зависимости от чего все водоопреснительные установки делятся на две группы;

-на какие группы в зависимости от вида потребителя подразделяется пресная вода;

-что такое хладон;

-перечислить типы холодильных установок по принципу действия.

33

Практическое занятие № 6

«Изучение технических средств судна, предотвращающих загрязнение окружающей среды»

Всвязи с быстрым увеличением численности флота его воздействие на окружающую среду с каждым годом возрастает и приводит в той или иной степени к нарушению экологического равновесия. Загрязнение Мирового океана сокращает его продуктивность на 20– 25%. Используя данные о деятельности водного транспорта, можно оценить количество вредных выбросов и ущерб от этой деятельности окружающей среде.

Борьбу с различными видами воздействия СЭУ на окружающую среду осуществляют, во–первых, на этапе проектирования и постройки судна, во–вторых, в процессе его эксплуатации. Основными источниками загрязнения окружающей среды на судах являются выпускные газы дизельных и котельных установок, сбросы топлива, масла и хозяйственнофекальных сточных вод, а также твердые и пищевые отходы.

Впервом приближении экологический ущерб можно рассчитывать как сумму ущербов от сернистого ангидрида, окислов азота, сажи и выбросов несгоревшего топлива судовых двигателей, а также испарения нефтегрузов транспортного флота.

Выполненные расчеты экологического ущерба морской среде от функционирования СЭУ отдельных типов показали значительное преимущество ГТУ перед ДЭУ с малооборотными двигателями. Так, эколого–экономический ущерб от ГТУ составляет около 5% наносимого ДЭУ с МОД, а массы выбросов имеют соотношение 1:23.

Следует принять во внимание ущерб от тяжелых металлов и их окислов, в том числе от железа, а также от шума и вибрации тепловых двигателей.

Водный транспорт — источник загрязнения окружающей среды

Все виды мирового транспорта оказывают вредное влияние на экологию окружающей среды. Наибольший процент составляет морской транспорт — 71%. При заходе в порт суда водного транспорта являются источником экологической опасности для жителей данного порта.

Из всех видов водного транспорта наибольше загрязнение атмосферы вредными веществами производят контейнеровозы — 23,2%. На этапе проектирования морских и речных судов необходимо решать задачи предотвращения экологически опасной эксплуатации данных судов — недопущения или уменьшения количеств вредных веществ, выбрасываемых в окружающую среду.

Установки для очистки нефтесодержащих вод

Так как судоходство носит интернациональный характер, то в 1973 г. В Лондоне состоялась Международная конференция по предотвращению загрязнения с судов, в которой приняли участие 79 стран, в том числе и Советский Союз. На этой конференции была предложена Международная конвенция по предотвращению загрязнения с судов, в 1978 г. Конвенция была изменена Протоколом на Международной конференции по безопасности танкеров и предотвращению загрязнения и получила название, которое сокращенно звучит МАРПОЛ–

73/78.

В Конвенции МАРПОЛ–73/78 предусмотрены меры по сокращению и предотвращению загрязнения морской среды как нефтью и нефтепродуктами, так и другими веществами, вредными для обитателей моря, которые перевозятся на судах или образуются в процессе их эксплуатации.

Таким образом, по требованиям Международной конвенции МАРПОЛ–73/78 в составе оборудования СЭУ должны быть сепарационные установки для очистки сливаемых за борт нефтесодержащих вод до содержания в них нефтепримесей не более 15 млн−1, знание кото-

34

рых для судового механика является обязательным. В процессе эксплуатации СЭУ в льялах машинного отделения периодически скапливается значительное количество нефтесодержащих вод. Это вызвано естественными и случайными утечками топлива и смазочного масла.

Анализ технической эксплуатации существующего оборудования и СЭУ показывает, что основными источниками загрязнения моря нефтепродуктами в настоящее время (без учета аварийных ситуаций) являются:

-случаи грубейшего нарушения правил технической эксплуатации очистного оборудования;

-случаи целенаправленных сбросов в море концентрированных нефтесодержащих отходов. Поэтому проблема предотвращения загрязнения моря нефтепродуктами, сбрасываемы-

ми с морских судов, в настоящее время является наиболее трудноразрешимой, т.к. положительное решение ее зависит не только от совершенства и надежности технических средств, но и от отношения человека к окружающей его природной среде.

Таким образом, по требованиям Международной конвенции МАРПОЛ–73/78 в составе оборудования СЭУ должны быть сепарационные установки для очистки сливаемых за борт нефтесодержащих вод до содержания в них нефтепримесей не более 15 млн−1. Такие сепарационные установки включают в себя:

-цистерны для сбора нефтесодержащих остатков и загрязненных ими вод;

-трубопроводы на оба борта для сдачи нефтесодержащих вод;

-устройство для остановки насосов загрязненных вод и нефтесодержащих остатков из районов шланговки;

-систему нефтеводяной сепарации или фильтрации;

-автоматическую регистрацию и управление сбросом либо сигнализатором предельного нефтесодержания.

Объем цистерн для сбора нефтесодержащих вод определяется с учетом времени стоянки в порту или нахождения в закрытых для слива районах моря и интенсивности заполнения цистерн с учетом конкретного судна.

Минимальный объем цистерн для сбора шлама для судов валовой вместимости

400÷4000 рег.т. при оснащении судна средствами обработки шлама составляет 1м3, для судов большей вместимости 2 м3. В случае, если судно такими цистернами не оборудовано, для сбора нефтесодержащих вод должны быть выделены цистерны из числа топливных или топливно — балластных, при этом данные цистерны от своих систем отключаются и соединятся трубопроводами с ошутительными насосами машинного отделения.

Наиболее перспективным сепарационным устройством являются коалесцирующие фильтры (коалесценция — укрупнение частиц нефтепродуктов в эмульсиях за счет их слияния) с регенерируемыми коалесцирующими и фильтрующими материалами. На судах широко используется установка трехступенчатой очистки льяльных вод, фильтрующее устройство «Турболо», установки типа «Нептун».

Установки для обработки хозяйственно — бытовых и сточных вод

Требования МАРПОЛ–73/78 к сбрасываемым сточным водам предусматривают остаточную загрязненность (по взвесям) не более 50 мг/л. Для доведения судовых сточных и хо- зяйственно-бытовых вод до состояния, при котором они могут быть откачены за борт, имеется большое количество установок различного типа. По типу обработки они могут быть разделены на две группы: биохимические и физико–химические.

Для обработки на судах сточных вод биохимическим способом используются установки различных типов, из которых чаще всего применяются «Супер трайдент» (Англия), КАМР (Германия), ЛК(Польша).

Схема обработки в этих установках практически одинакова, выполнятся они в виде агрегатов, разделенных на четыре отсека: приемно–накопительный, аэрации, отстоя и обеззараживания. Недостатками этих установок являются: длительность ввода в эксплуатацию, сложность поддерживания процесса биохимической очистки с учетом специфических усло-

35

вий (резкое изменение нагрузки и температуры, вибрация, качка, попадание нефтепродуктов, жиров, щелочей снижает активность микроорганизмов), недостаточная надежность, повышенная трудоемкость обслуживания.

Вбиохимических установках — сточные воды подвергаются биологической очистке и обеззараживанию, а хозяйственно — бытовые воды только обеззараживаются. Для ввода установки в действие требуется 8÷14 дней, перерывы в работе не могут превышать 24 ч из–за возможной гибели микроорганизмов.

Вфизико–химических установках, использующих целый ряд методов очистки и обеззараживания, запуск и остановка производятся мгновенно наличие моющих веществ, жиров, нефтепродуктов не влияет на их работоспособность.

Установки для сжигания нефтеостатков и мусора (инсинераторы)

Нефтесодержащие остатки после очистки трюмных вод рекомендуется хранить на судне в специально предназначенных емкостях и с приходом в порт сдавать на берег, использовать в качестве топлива непосредственно на судне или сжигать в специальных установках.

С точки зрения экономической эффективности утилизация или просто сжигание нефтеостатков на судне предпочтительнее. Одним из требований конвенции является обязательное укомплектование судов установками для уничтожения или утилизации нефтеотходов и мусора непосредственно на судне. Самым простым способом утилизации нефтеостатков является их смешение с товарным топливом для дальнейшего использования, что находит применение на некоторых судах. Более эффективно появление новых устройств топливных систем, позволяющих использовать нефтеостатки в качестве жидкого топлива для СЭУ. Особенно остро данный вопрос стоит на судах танкерного флота, где количество нефтеостатков значительно больше, чем на обычных судах.

Одним из требований конвенции является обязательное укомплектование судов установками судов установками для уничтожения или утилизации нефтеотходов и мусора непосредственно на судне. В последнее время на отечественных и зарубежных судах наибольшее распространение получил термический способ уничтожения отходов, что привело к установке на морском транспорте значительного количества инсинераторов.

Инсинераторы различного типа созданы различными зарубежными фирмами: «Волконик» (Япония), «Верастенд» (Норвегия), «Сакслунда» (Норвегия), «Альфа Лаваль» (Швеция) и др.

Существующие конструкции судовых установок для снижения нефтеостатков и мусора при довольно больших размерах и малых пропускных способностях довольно дороги, кроме того, генерируемая ими теплота не утилизируется. Самым простым способом утилизации нефтеостатков является их смешения с товарным топливом для дальнейшего использования в качестве жидкого топлива для СЭУ. Особенно остро вопрос создания теплоутилизирующей установки стоит на нефтеналивных судах, где количество нефтеостатков составляет 0,5 % количества перевезенных нефтепродуктов.

Основные компоненты отработавших газов и их воздействие на окружающую среду.

В поле зрения государств-членов ИМО (инициатива международной морской организации) находятся и вопросы организации контроля выпускных газов дизелей, поставляемых на суда и находящихся в эксплуатации. При сжигании углеводородных топлив в судовых дизелях наряду с безвредными для окружающей среды компонентами отработавших газов - кислородом, азотом и водяным паром в атмосферу выбрасываются также экологически вредные компоненты, такие как , , и др., которые попадая в атмосферу образуют слабые кислоты, нарушая естественный экологический баланс.

Ограничения по NOx и SOx составляет более 80% от объема все вредных выбросов, поэтому задача снижения эмиссии этих компонентов составляет стержень проблемы создания «Экологически чистых» судовых дизелей. Содержание окислов серы в ОГ обусловлено

36

наличием серы в топливе. Конвенция МАРПОЛ-73/78 запрещает использование на судах топлива с содержанием серы более 4,5%, а в особых зонах — более 1,5%.

В настоящее время действующие законодательства по выбросам морского транспорта имеют местный характер.

-запрещена работа вспомогательных двигателей паромов в порту Гетерборг (требуется подключение к береговой сети);

-ограничено использование тяжелого топлива с высоким содержанием серы на паромах в портах Стокгольм и Хельсинки;

-заданы пределы для выбросов окислов азота и серы дизелями речных судов определенных районах штата Калифорния.

Большая дымность отработавших газов недопустима, поэтому нормированию дымности и методам ее оценки в настоящее время уделяется исключительное внимание. Дымность дизелей предопределяется техническим состоянием двигателя и топливной аппаратуры, а также составом топлива, т.к. преобладание в топливе тяжелый фракций повышает дымность ОГ.

Порядок выполнения работы

1.Изучение различных видов воздействия СЭУ на окружающую среду, нарушающих экологическое равновесие.

2.Изобразить схему устройства и сделать описание принципа действия одного из перечисленных ниже технических средств судна, предотвращающих загрязнение окружающей среды (тип технического средства по указанию преподавателя):

-установки для очистки нефтесодержащих вод;

-установки для обработки хозяйственно–бытовых и сточных вод;

-установки для сжигания нефтеостатков и мусора (инсинератора).

3. Ответить на контрольные вопросы:

-перечислить основные источники загрязнения окружающей среды на судах;

-какие меры предусматривает конвенция МАРПОЛ–73/78;

-какие технические средства должны быть в составе оборудования СЭУ по требованиям конвенции МАРПОЛ–73/78;

-почему проблема предотвращения загрязнения моря нефтепродуктами является трудноразрешимой;

-что должны включать сепарационные установки для очистки нефтесодержащих вод;

-чем определяется объем цистерн для нефтесодержащих вод;

-что предусматривают требования МАРПОЛ–73/78 к сбрасываемым сточным водам;

-на какие группы по типу обработки разделены установки для хозяйственно-бытовых и сточных вод;

-основные недостатки установок биохимическим способом;

-почему сжигание нефтеостатков на судне предпочтительнее;

-какие экологически вредные компоненты выбрасываются в атмосферу с отработавшими газами дизелей.

37