Холодильные установки судов для перевозки сжиженных газов
Холодильные установки судов для перевозки сжиженных газов (газовозов) можно разделить на два основных типа. К первому типу относятся установки газовозов, перевозящих сжиженные газы при давлениях значительно превышающих атмосферное и положительных температурах. Ко второму типу относятся суда, перевозящие сжиженные газы при давлениях близких к атмосферному и низких температурах.
Грузовая система судов, перевозящих сжиженные газы при высоких давлениях и положительных температурах, состоит из ряда цилиндрических танков, каждый из которых оборудован следующими трубопроводами: жидкостным, начинающемся в нижней части танка, через который происходят погрузка и выгрузка; магистралью испарений – для отвода паров груза из верхней части танка к компрессору и конденсатно-струйным трубопроводом, используемым для: возврата конденсата в танк при его охлаждении впрыском через верхний распылитель, распыления части груза при погрузке с целью уменьшения давления в грузовом танке, аварийного сброса давления в танке, запрессовки танков при выгрузке.
Рис. 47. Принципиальная схема установки для повторного сжижения паров груза при перевозке газов при высоких давлениях и положительных температурах
При охлаждении грузовых танков система (рис. 47) работает следующим образом: по магистрали испарения, образовавшиеся в грузовом танке 1, поступают в теплообменник 2, в котором происходит их подогрев за счет теплообмена с теплым конденсатом, поступающим из конденсатора 4, одновременно теплообменник служит отделителем капель жидкого груза, уносимого парами из грузового танка. Перегретый пар из теплообменника отсасывается компрессором 6 и после сжатия поступает в кожухотрубный конденсатор 4. Учитывая возможность уноса масла из компрессора парами груза, на нагнетательном трубопроводе между компрессором и конденсатором устанавливаются маслоотделители, обеспечивающие высокую степень очистки паров. Конденсатор подбирается таким образом, чтобы он обеспечивал охлаждение паров до температуры конденсации, конденсацию и последующее переохлаждение конденсата. Переохлажденный конденсат поступает в теплообменник, где происходит его дальнейшее переохлаждение холодными парами груза, поступающими из грузового танка, после чего через регулирующий клапан 3 попадает в конденсатно-струйный трубопровод и возвращается в грузовой танк. При подаче в танк конденсат дросселируется и разбрызгивается в специальном устройстве с целью понижения давления и температуры до значений, соответствующих состоянию груза в танке.
Двухступенчатые холодильные установки, применяемые на газовозах, позволяют обеспечить перевозку груза при давлениях близких к атмосферному и температурах до – 1000 С. Двухступенчатая схема повторного сжижения и охлаждения паров груза с однократным дросселированием показана на рис. 48.
Рис. 48. Двухступенчатая схема повторного сжижения и охлаждения паров груза
В этом случае пары отбираются из верхней части грузового танка 1 и поступают в теплообменник 2.
Происходит перегрев насыщенных паров. Греющей средой в теплообменнике является конденсат груза, поступающий после межступенчатого охладителя 4. Перегретый пар всасывается компрессором ступени низкого давления 3. С целью снижения температуры на всасывании компрессора ступени высокого давления 5, после компрессора ступени низкого давления устанавливается промежуточный межступенчатый охладитель. Температура паров, движущихся через него, снижается примерно на 40 – 500 С. Охлаждение происходит за счет теплообмена с конденсатом, поступающим из конденсатора 6. После межступенчатого охладителя пар сжимается в компрессоре ступени высокого давления. Горячие пары груза при давлении около 1,5 мПа поступают в конденсатор, где после охлаждения до температуры конденсации конденсируются, затем конденсат переохлаждается до температуры примерно на 50 С превышающей температуру забортной воды. Проходя через межступенчатый охладитель конденсат подогревается, а затем в теплообменнике 2 снова охлаждается холодными парами, отбираемыми из грузового танка. Проходя через регулирующий клапан, жидкость дросселируется и холодная парожидкостная смесь по конденсатному трубопроводу возвращается в танк.
Для перевозки сжиженных газов, температура которых при давлении близком к атмосферному принимает значения ниже – 100 0С, применяются каскадные системы охлаждения (рис. 49).
Рис. 49. Каскадная схема повторного сжижения и охлаждения паров груза
В нижней части каскада работает одноступенчатый компрессор 2, который засасывает пары груза из танка 1 и подает их в конденсатор-испаритель 3, где происходит их конденсация и переохлаждение за счет теплообмена с кипящим холодильным агентом. Сконденсировавшиеся пары груза поступают к регулирующему клапану, дросселируются, а затем по конденсатному трубопроводу через разбрызгивающее устройство возвращаются в грузовой танк. В верхней части каскада, как правило, используется холодильная установка, работающая на холодильном агенте среднего давления (хладон-22, 13В1, 134а). Компрессор верхней части каскада 4 через маслоотделитель 5 нагнетает пары хладагента в кожухотрубный конденсатор 6, где за счет теплообмена с охлаждающей забортной водой пары конденсируются, и образовавшийся конденсат переохлаждается. Жидкий хладагент поступает в ресивер 7. По мере необходимости жидкий хладон из ресивера, дросселируясь в регулирующем клапане, поступает в грузовой конденсатор, где за счет его кипения в трубах охлаждаются и конденсируются пары груза, нагнетаемые в межтрубное пространство компрессором нижней части каскада. Испарившийся хладагент отсасывается компрессором верхней части каскада. При необходимости можно применять как в верхней, так и в нижней частях каскада двухступенчатые холодильные машины.