Геец Сист. наливных судов

Рис. 95. Схема сечений трюмов нефтерудовозов: а – тип I, б - тип II, в - тип III

Отличия этих типов видны из рисунка. Наиболее распространены нефтерудовозы I и II типов. Длина этих судов составляет от 200 до 300 м, количество трюмов – от трех до шести. Жидкие грузы на них размещают в цистернах трех типов: раздельных бортовых и днищевых, цистернах L- образной формы, образующихся сообщающимися бортовыми и днищевыми отсеками, и в диптанках, расположенных между центральными трюмами. Танки двойного дна ис-

пользуются обычно под балласт. Использование рудных трюмов под перевозку нефти и нефтепродуктов встречается редко, так как в этом случае возникают затруднения с подогревом груза, защитой трубопроводов от повреждений и предохранения систем от засорения рудными примесями.

Центральные трюма на балк-танкерах имеют так называемую хопперную конструкцию (рис. 96) для обеспечения саморазравнивания сыпучих грузов при погрузке и ссыпания их под грузовой люк при выгрузке. Для этого как продольные, так и поперечные переборки в нижней и верхней

121

частях трюма имеют скосы под углом 45о и 30о к горизонту. Хопперная конструкция позволяет значительно сократить продолжительность и трудоемкость грузовых операций с навалочным грузом. Центральные трюма отделяются друг от друга коффердамными переборками. Внутренние стенки этих трюмов выполняют гладкими без набора, что облегчает зачистку и мойку трюмов. Элементы набора центральных трюмов выполняют со стороны бортовых танков, коффердамов и двойного дна. Нефтегрузы на балктанкерах размещают как в бортовых танках, так и в центральных трюмах.

Нефтенавалочники-рудовозы (типа ОВО) отличаются от универсальных судов наличием грузовых трубопроводов, систем подогрева нефтегруза, системы инертных газов, газоотвода. Продольные переборки только бортовые, т.е. суда имеют двойные борта, а также двойное дно. Причем высота двойного дна больше, чем у судов типа ОВ. Форма трюмов аналогична судам ОВ. В двойных бортах проходят продольные коридоры, используемые для прокладки негрузовых трубопроводов и кабельных трасс к трюмам и носовым помещениям. Грузовые трюма отделяются друг от друга переборками коффердамного типа, внутри которых размещаются паропроводы системы обогрева нефти, выведенные к клапанам, встроенным в поперечные переборки. Змеевики системы подогрева груза обычно съемные и при перевозке сухих грузов размещаются под крышками трюмов. Чередующиеся грузовые танки-трюма, предназначенные под перевозку руды, имеют меньшие по длине размеры и выполняются усиленными. Это объясняется разной плотностью руды и сыпучих грузов. Балласт размещают в подпалубных и скуловых цистернах, которые отсутствуют на судах типа ОО и ОВ, а также в днищевых емкостях.

Грузовое пространство КС типа PROBO отличается от судов типа ОВО конструктивной приспособленностью для транспортировки не только темных, но и светлых нефтепродуктов и сырой нефти. Различие между ними заключается в деталях конструкции и оборудовании грузовых систем.

Следует заметить, что в соответствии с поправками 1996 г к МАРПОЛ 73/78 все нефтеналивные суда дедвейтом более 5000 т грузовые танки должны быть защищены двойными бортами. Поэтому современные КС имеют соответствующие изменения в конструкциях корпуса.

Грузовые насосные отделения на КС располагаются так же, как и на нефтетанкерах. Обычно их располагают перед МО, но иногда и в средней части судна. В этом случае над насосным отделением располагают небольшую рубку, в которой устанавливают приводные двигатели насосов. В дополнение к грузовым насосным отделениям обычно имеется общесудовое носовое отделение.

На палубе КС размещается магистральный грузовой трубопровод. Грузовой коллектор, как и на нефтетанкерах, располагают в средней части судна. Так же имеются стояки для заливки танков грузом. Трюмные грузовые и зачистные трубопроводы располагают в бортовых танках, или в туннелях

122

по обе стороны киля, или в коробчатом киле. В некоторых случаях функцию грузового трубопровода выполняет коробчатый киль. Коробчатые кили, туннели и коффердамы оборудуются стационарной системой вентиляции, освещения и газового анализа.

Мойка грузовых танков и центральных трюмов КС осуществляется стационарными моечными машинками, которые на время перевозки сухого груза убираются в надпалубные выгородки, размещенные между комингсами грузовых люков. Для зачистки остатков нефтегруза, а также для удаления промывочной воды во время мойки трюма могут быть оборудованы эжекторами с подачей рабочей среды от грузового насоса.

Контрольные вопросы к лекции 11

1.Какими документами регламентируется перевозка химических грузов. Деление грузов по химическому составу?

2.Как делятся суда по степени опасности?

3.Каковы требования конструктивной безопасности к химовозам?

4.Принцип размещения грузовых емкостей на многоцелевом химовозе.

5.Два типа грузовых емкостей химовоза и их устройство.

6.Материалы для изготовления и покрытия грузовых танков химовоза.

7.Трубопроводы химовозов и их расположение.

8.Насосы химовозов и их расположение на судне.

9.Газоотводная система газовоза.

10.Система инертных газов химовоза.

11.Система вентиляции химовоза.

12.Зачистка танков с помощью системы вентиляции на химовозе.

13.Классификация комбинированных судов.

14.Устройство трюмов нефтерудовозов.

15.Устройство трюмов судов типа ОВ.

16.Особенности специальных систем нефтенавалочников.

17.Как решаются вопросы расположения и защиты от насыпных грузов трубопроводов систем и подогревателей груза на нефтенавалочниках?

18.Как решаются вопросы защиты от загрязнений жидких грузов на нефтенавалочниках?

Лекция 12

17.Газовозы

17.1.Документы, регламентирующие перевозку сжиженных газов (СГ)

Транспортировка сжиженных газов наливом является очень опасным видом перевозок. Поэтому правила безопасности строго регламентируются рядом международных и российских документов. К ним относятся:

- Международный кодекс по газовозам (МКГ);

123

-Конвенция СОЛАС-74, глава 7: Перевозка опасных грузов (часть С. Конструкция и оборудование судов, перевозящих сжиженные газы наливом);

-Руководство по безопасности танкеров (сжиженные газы). 1995. МПС (Международная палата судоходства);

-Правила классификации и постройки газовозов. Регистр морского судоходства России.

-Правила перевозки сжиженных газов наливом специализированными судами-газовозами, РД 31.11.81.43-83, 7-М, 1996.

Кроме того, по различным видам груза имеются технические условия на их перевозку.

17.2. . Классификация, некоторые характеристики СГ и способы перевозки

По природе происхождения различают три вида газов:

-СПГ (LNG) – сжиженный природный газ, который в природе существует в естественном виде. Таким газом является метан. Он бывает чистым (99 %) и с примесями других газов, которые ухудшают его качество: этана, азота, углекислого газа, сероводорода, воды. Процентное содержание примесей зависит от месторождения и достигает 25 %.

-СНГ (LPG) – сжиженный нефтяной газ, является попутным газом при добыче нефти или растворенным в ней. К нефтяным газам относятся пропан, бутан, пропилен, бутадиен, бутилен и др., а также газовый конденсат.

-ПСГ (Chemicals) – промышленные сжиженные газы: аммиак, азот, винилхлорид, фреоны и др. Наибольший удельный вес в производстве и

транспортировке приходится на аммиак NH3.

Транспортировка газов в сжиженном состоянии позволяет уменьшить их объем в 200 – 600 раз. Сжижение газа проводится в районе добычи или непосредственно перед погрузкой на судно. Выбор способа сжижения зависит от его физико-химических свойств и технико-технологических параметров в транспортно-технологической системе. Сжижение осуществляется тремя способами:

-путем глубокого охлаждении (рефрижераторный способ). Этот спо-

соб применяется к газам с очень низкой температурой кипения: метан (-161 оС), этилен (-104 оС), этан (-89 оС), азот (-196 оС);

-путем повышенного давления (напорный способ). Этим способом сжижаются газы, имеющие температуру кипения, близкую к естественной

отрицательной температуре: бутан (-0,5 оС), бутадиен (-4,5 оС), бутилен

(-6,3 оС);

- путем охлаждения и умеренного повышения давления (полурефрижераторный способ). Этот способ сжижения используется для газов, темпера-

124

тура кипения которых при атмосферном давлении не ниже -50 оС: аммиак (-33 оС), пропан (-42 оС), пропилен (-48 оС).

Перечисленным трем способам сжижения газов соответствуют три способа их перевозки: рефрижераторный, напорный и полурефрижераторный. Наиболее эффективный способ – полурефрижераторный, так как при широкой номенклатуре перевозимых газов он не требует дорогостоящего технологического оборудования. Перевозка производится при температуре несколько ниже температуры окружающей среды (-10 оС), а давление в танках колеблется в пределах 0,4 – 1,0 МПа. Еще проще в технологическом отношении напорный способ, но он обладает существенными недостатками (большая масса толстостенных емкостей, повышенная опасность, из-за чего дедвейт таких газовозов не превышает 10 тыс. т). Не все газы можно перевозить под давлением, так как давление в танках не превышает 1,75 МПа, а критическое давление газов минимум 3,5 МПа.

Рефрижераторным способом транспортируют метан, перевозки которого составляют 40 % от общего объема перевозимого морем сжиженного газа.

Транспортировка сжиженного газа производится при температуре, близкой к температуре кипения, поэтому часть газа находится в газообразном состоянии, образуя так называемую «газовую шапку». Физикохимические свойства газов индивидуальны, а их параметры колеблются в широких пределах, и они определяют способ сжижения и транспортировки. Плотность в сжиженном состоянии, например, у метана 422 кг/м3, аммиака 681 кг/м3, винилхлорида 973 кг/м3. Отношение объема в газообразном состоянии к объему в жидком состоянии от 221 (бутан) до 882 (аммиак). Относительная плотность по воздуху от 0,554 до 2,15. последняя характеристика имеет значение при инертизации и дегазации танков, а также при утилизации испарившихся газов.

Сжиженные газы обладают следующими опасными свойствами:

-способностью накопления значительных зарядов статического электричества в процессе грузообработки судна;

-огнеопасны и взрывоопасны;

-токсичны: отравление и наркотическое воздействие при попадании паров газа и жидкости в дыхательные пути, в глаза и на кожу человека;

-вызывает обмораживание при попадании на кожу человека;

-низкие температуры отрицательно воздействуют на материалы конструкций и систем управления.

Помимо перечисленных опасностей повышенная химическая активность приводит к следующим негативным явлениям:

-к опасным химическим реакциям с отдельными примесями, несовместимости материалов конструкций с перевозимым грузом, образованию опасных смесей с кислородом воздуха и другими газами;

-способности к реакции полимеризации и саморазложению.

125

17.3. Классификация газовозов

По степени опасности грузов и конструктивной защиты Регистр де-

лит газовозы на три класса:

-класс «Газовоз 1» предназначен для перевозки наиболее опасных для окружающей среды и живых организмов грузов. К этим грузам относятся хлор, бромистый этил, двуокись серы, оксид этилена;

-класс «Газовоз 2» предназначен для перевозки менее опасных грузов: аммиак, нефтяные газы, метан, этан, винилхлорид, хлористый метил, хлористый этил, уксусный альдегид, этил и др.

-класс «Газовоз 3» определяет условия транспортировки нетоксичных

иневоспламеняющихся газов: азот, дихлордифторметан и др. Конструктивная защита груза предусматривает три степени защиты,

причем жесткость требований возрастает по мере роста опасности перевозимого груза. На газовозах всех классов грузовые танки должны отстоять от внешнего днища на высоте не менее В/15 или 2 м отстояние танка от борта в районе летней ватерлинии у «Газовоза 1» должно быть В/5 и не менее 760 мм в любом другом месте. Это же расстояние должно отделять танки от

лежат теплоизоляции при перевозке груза с температурой ниже -10 оС. При этом судно должно иметь второе дно, а если температура груза ниже -55 оС, то и второй борт.

По способу транспортировки сжиженных газов газовозы делятся на четыре типа.

Тип 1 – суда с полным давлением (напорные). Сжиженные газы перево-

зятся при температуре окружающей среды. Расчетное давление равно давлению паров СГ при температуре 45 оС. Танки и трубопроводы не имеют теплоизоляции. На судне нет рефрижераторной установки для повторного сжижения газа. Танки изготавливаются из углеродистой стали и должны выдерживать давление 1,75 МПа. Форма танков цилиндрическая или в виде

126

пакетов труб, которые при равном давлении имеют меньшую толщину стенок и массу, проще в изготовлении. Напорные газовозы предназначены для транспортировки СНГ и аммиака и некоторых других грузов.

Тип 2 – суда с частичным давлением. Сжиженные газы перевозятся при температуре до -10 оС и при давлении в танке до 785 кПа. Газ охлаждается на берегу и под давлением подается на судно. Танки изготавливаются из углеродистой стали, имеют теплоизоляцию. Форма танков плоскостенная, что позволяет более полно использовать трюмное пространство газовоза суда оборудуются рефрижераторной установкой для охлаждения груза. Грузоподъемность этих судов выше по сравнению с газовозом напорного типа из-за уменьшения массы вкладных и встроенных танков. Номенклатура перевозимых СГ такая же, как у газовозов первого типа.

Тип 3 – суда с частичным давлением и полным охлаждением. Сжижен-

ный газ перевозится при температуре -45 оС и при давлении в диапазоне 490

– 765 кПа. Танки изготавливаются из специальной углеродистой или никелевой стали. Танки и трубопроводы имеют теплоизоляцию. Судно оборудовано рефрижераторной установкой.

Тип 4 – суда с полным охлаждением газа при атмосферном давлении.

Делятся на три подтипа:

«А» - суда для перевозки полностью охлажденных СНГ, винилхлорида и этила. Грузовместимость 75 – 100 тыс. м3. Теплоизолированные танки рассчитаны на температуру -50 оС и избыточное давление 27,5 кПа. Это избыточное давление исключает попадание атмосферного воздуха в грузовые танки. Незначительный уровень избыточного давления позволяет устанавливать вкладные танки призматической формы.

«В» - суда для перевозки полностью охлажденного этилена. Танки этого типа рассчитаны на температуру -104 оС. Материал для свободно стоящих танков – алюминий или никелевая сталь (5 – 9 % никеля), для мембранных танков – нержавеющая сталь или инвар.

«С» - суда для перевозки СПГ. Танки рассчитаны на температуру -164 оС при атмосферном давлении (температура кипения метана), имеют мощную теплоизоляцию. Рефрижераторная установка не устанавливается. Испаряющийся газ выпускается в атмосферу либо используется как топливо СЭУ. Степень испарения метана 0,2 – 0,3 % от общего количества груза в сутки. Свободно стоящие танки изготавливаются из алюминия или никелевой стали (9 % никеля), мембранные танки изготавливаются из алюминия,

нержавеющей стали или инвара. Грузовместимость метановозов достигает

160 м3.

Часто приведенную классификацию упрощают и все приведенные типы с подтипами объединяют в три основных типа:

-Газовоз напорного типа – приведенный выше тип 1.

-Газовоз полурефрижераторного типа – суда типа 2 и 3;

-Газовоз рефрижераторного типа – суда типа 4 (А, В, С).

127

Следует заметить, что чем ниже температура перевозки газа, тем больше его плотность, а это существенно увеличивает грузовместимость судна. Коэффициент использования грузовместимости рефрижераторного газовоза на 16 % больше, чем напорного.

По грузовместимости газовозы разделяются на малые до 60 тыс. м3, средние от 60 до 100 тыс. м3 и супергазовозы – грузовместимостью свыше 100 тыс. м3. В качестве критерия размеров газовоза выбрана суммарная грузовместимость его танков, а не грузоподъемность, так как масса различных СГ может на много отличаться одна от другой, а вместимость танков – величина постоянная.

17.4. Классификация и устройство грузовых танков газовозов

По принципу устройства танков их, также как и на химовозах, делят на встроенные и вкладные с уже описанными в разделе 13 отличительными признаками. Но в классификации танков газовозов есть емкости, которые не относят к первым или вторым: мембранные и полумембранные. С учетом этого грузовые танки газовозов делятся на

четыре основные типа.

Тип 1 – встроенные танки.

Танки являются частью корпуса судна и обеспечивают его общую и местную прочность. Выдерживают давление до 25 кПа (в отдельных случаях до 70 кПа). Танки предназначены для грузов с

температурой перевозки до -10

оС.

Тип 2 – мембранные грузо-

вые танки. Танк представляет собой оболочку из гофрированной нержавеющей стали или листового инвара, которая через изоляцию опирается на корпус судна. Оболочки должны выдерживать

ся корпусом судна. Форма танка призматическая со скругленными углами. Оболочка должна выдерживать такое же давление, как и в мембранных танках.

Тип 4 – вкладные грузовые танки, которые часто называют цистернами. Танки воспринимают и выдерживают статические и динамические нагрузки от сжиженного газа и собственной массы. Танки опираются на набор корпуса судна, не имея с ним жестких связей, и не участвуют в обеспечении общей и местной прочности судна.

Вкладные грузовые танки, в свою очередь, подразделяются на три категории:

Категория «А» - прочность танков соответствует требованиям правил Регистра, которые предъявляются к судовым конструкциям. Танки имеют плоские поверхности и должны выдерживать избыточное давление до 70 кПа.

Категория «В» - танки, прочность которых устанавливается специальными модельными испытаниями и расчетами действующих напряжений, усталости металлов и трещинообразований. Танки, сформированные пло-

ренний объем судна с призматическими танками, но в этом случае давление в них должно быть близким к атмосферному. А это возможно при перевозке газа с температурой, близкой к температуре кипения при атмосферном давлении, или равной ей. Чем выше давление в танке, тем более округлую форму он должен иметь при равном объеме груза и толщине стенки.

Призматические танки (цистерны) бывают разной конструкции: мембранные, полумембранные и наборные, т.е. имеющие балки прочностного набора. Мембранные танки могут состоять из одной или двух мембранных оболочек, изготовляемых из гофрированных листов нержавеющей стали или из плоских листов инвара толщиной 0,7 мм. Отдельные листы мембранной оболочки свариваются контактной сваркой. Каждая оболочка покрывается слоем прочной теплоизоляции, воспринимающей усилия от мембранной оболочки и передающих их на корпусные конструкции судна. Каждый слой изоляции набирается из большого числа фанерных блоков, заполненных перлитом. Гофрировка мембранных оболочек по типу вафельной необходима для компенсации термических деформаций. Оболочки из инвара практически не подвержены термическим деформациям, поэтому они выполняются плоскостенными.

Рис. 100. Призматические полумембранные грузовые танки газовозов рефриже-

раторного типа: а – подвесного типа: 1 – горловина цистерны; 2 – подпалубная подвеска; 3 – полумембранная стенка цистерны: 3-1 – пустой цистерны при глубоком ох-

лаждении; 3-2 – та же стенка после заполнения цистерны СГ; 3-3 – та же стенка при нормальной температуре; наружная обшивка; 5 – теплоизоляция; 6 – продольная пе-

реборка; б – опорного типа с набором, подпалубными и скуловыми цистернами и теплоизоляцией

130