§ 4. Водные перевозки нефтепродуктов

Наличие большого количества морей, судоходных рек, каналов и озер на территории Советского Союза обусловило широкое развитие водных перевозок нефти и нефтепродуктов. Для некоторых экономических районов страны водный транспорт является основным средством перевозки нефти и нефтепродуктов. По своим экономическим показателям во многих случаях этот вид транспорта успешно конкурирует с трубопроводным.

Различают следующие типы нефтеналивных судов:

1. танкеры морские и речные;

2. баржи морские (лихтеры) и речные.

Нефтеналивное судно состоит из жесткого стального каркаса, к которому крепится обшивка. Каркас судна выполнен из продольных и поперечных жестких связей (рис. 1.15).

Рис. 1.15. Поперечный разрез корпуса танкера.

Продольные и поперечные переборки образуют наливные отсеки-танки, которые соединяются между собой через перекрываемые клинкетами отверстия, расположенные у днища. Открываются и закрываются клинкеты посредством маховика, выведенного на палубу.

Каждое нефтеналивное судно характеризуется следующими основными показателями:

1. водоизмещение — вес воды, вытесненной груженым судном. Водоизмещение судна при полной осадке равно собственному весу судна и полного груза в нем;

2. дедвейт — полный вес поднимаемого груза (транспортируемого и для собственных нужд);

3. грузоподъемность — вес транспортного груза;

4. осадка при полной загрузке;

5. скорость хода при полной загрузке.

Отношение дедвейта к водоизмещению называется коэффициентом утилизации водоизмещения (для танкеров колеблется в пределах 0,65—0,75 и характеризует степень совершенства судна).

Существенное отличие конструкции нефтеналивных судов от других транспортных судов обусловлено особыми свойствами жидкого груза:

1. жидкий груз, имеющий свободную поверхность, перетекает при крене на один борт, уменьшая устойчивость судна;

2. удары жидкого груза при качке создают дополнительную нагрузку на переборки и борта;

3. увеличение объема жидкого груза при повышении его температуры требует наличия свободного объема в танках при полной загрузке судна;

4. повышенная пожарная опасность требует принятия некоторых противопожарных мер;

5. необходимость применения специальных технологических трубопроводов и насосов для производства грузовых операций.

Для уменьшения вредного воздействия жидкого груза на устойчивость судна устанавливают продольные переборки. Поперечные переборки ставятся на расстоянии не более 12,5 м одна от другой. Это позволяет уменьшить удары жидкого груза в переборки при качке.

Из всех типов нефтеналивных судов наибольшее распространение получил танкер — самоходное судно, корпус которого системой продольных и поперечных переборок разделен на отсеки. Различают носовой (форпик), кормовой (ахтерпик) и грузовые отсеки (танки). Для предотвращения попадания паров нефтепродуктов в хозяйственные и машинные отделения грузовые танки отделены от носового и кормового отсеков специальными глухими отсеками (коффердамами). Для сбора продуктов, испарения нефтепродуктов, регулирования давления в танках на палубе танкера устроена специальная газоотводная система с дыхательными клапанами.

Все грузовые танки соединены между собой трубопроводами, проходящими от насосного отделения по днищу танков. Различают грузовой и зачистной трубопроводы (рис. 1.16). Грузовые и зачистные приемники размещаются в наиболее глубокой части танка, у кормовой переборки, так как танкеры обычно имеют дифферент на корму.

Рис. 1.16. Схема размещения нефтепроводов на танкере.

Кроме грузовой и зачистной систем, грузовые танки оборудуются и другими технологическими трубопроводами и устройствами: подогревателями, установками для орошения, мойки палубы, вентиляции и пропаривания танков, средствами пожаротушения и др.

Погрузка и выгрузка танкера производятся с соблюдением следующих условий.

Для разгрузки корпуса танкера от опасных концентраций напряжений нефтепродукт (а при порожнем рейсе баласт) следует размещать по отсекам с учетом возможного равномерного распределения веса по длине судна. Загрузку, и выгрузку танков необходимо производить по строго определенной очередности. Например, кормовую и носовую группы танков надо загружать равномерно.

1. Для предотвращения нормального крена судна бортовые танки следует загружать равномерно.

При снижении уровня нефти в танках в конце выгрузки может произойти подсасывание воздуха, что приведет к резкому падению производительности вплоть до прекращения откачки вследствие срыва работы насоса.

Рис. 1.17. Схема откачки нефтепродуктов через вакуумный танк.

Для устранения попадания воздуха в насосы на танкерах широко применяют откачку с помощью вакуум-танков. Сущность этого способа состоит в том, что насосы откачивают продукт не отдельно из каждого танка, а из одного герметически закрытого танка, в котором поддерживается разрежение; из остальных танков продукт поступает в этот вакуум-танк самотеком за счет перепада давлений. В качестве вакуумного (рис. 1.17) используется танк 1, смежный с насосным отделением. Танк оборудуется дополнительным приемником 3, соединяющим его с насосом 4, а также клинкетами на газоотводных и других трубопроводах, подведенных к танку с палубы.

Перед началом выкачки вакуум-танк отключают от всех трубопроводов и проверяют надежность герметизации. Затем через дополнительный приемник 3 из танка откачивают нефтепродукт, примерно на ²/₃ высоты заполнения при этом в танке создается разрежение, равное 0,035 МПа. После этого продолжают откачку, сообщают вакуум-танк с очередным грузовым танком, для чего открывают соответствующий клинкет 2 на грузовом трубопроводе. Переход на следующий танк по мере откачки нефтепродукта выполняется обычным переключением приемных клинкетов. Воздух, попадающий в грузовую магистраль, теперь уже не проникнет в насос, а останется в вакуум-танке. По этому же принципу производится зачистка танков.

Величина разрежения в вакуум-танке должна быть назначена с учетом давления насыщенных паров нефтепродукта при температуре откачки. Если Р_у >Р_вак, начнется кипение нефтепродукта в танке. Применение вакуум-танков позволило сократить время выкачки нефтепродуктов на 20%.

При откачке воды баластной и после зачисток танков необходимо принимать специальные меры по предотвращению загрязнения моря нефтепродуктами. Согласно требованиям Международной конвенции по предотвращению загрязнения моря нефтью вдоль берегов установлена зона шириной 100— 150 миль, где запрещается выбрасывать воды с содержанием нефтепродуктов. Нежелателен слив нефтяных остатков и в открытое море, поскольку, плавая на поверхности воды, они могут быть занесены ветром или течением в запретные зоны.

Для приема с судов воды, загрязненной нефтепродуктами, на нефтебазах предусматриваются специальные береговые емкости с очистными установками. Кроме того, большинство танкеров оборудованы специальными сепараторами.

По своим техническим показателям и условию плавания различают морские, речные и озерные танкеры.

Наибольший удельный вес имеют морские танкеры, получившие особенно широкое применение для перевозки нефти.

Некоторые данные о находящихся в эксплуатации танкерах приведены в табл. 1.5.

Таблица 1.5