Геец Сист. наливных судов

Полумембранные грузовые танки представляют собой гладкостенные безнаборные емкости, выполненные в форме параллепипеда, из алюминиевых стальных конструкций или листов никелевой стали толщиной от 3 до 12 мм со скругленными углами, посредством которых эти емкости опираются через слой теплоизоляции на корпусные конструкции судна. Грузовой танк такой конструкции называется опорным. Встречаются также полумембранные танки подвесного типа, при использовании которых палубное перекрытие выполняют двойным, повторяющим конструкцию двойных бортов. Овальная форма углов полумембранного танка хорошо воспринимает термические деформации. Полумембранные танки проще, технологичнее и дешевле по сравнению с танками мембранного типа. Однако из-за малой толщины стенок подвесные полумембранные оболочки не сохраняют свою форму, когда танк не заполнен сжиженным газом. Для поддержания формы танка и обеспечения прилегания его плоских стенок к изоляции в порожнем состоянии в них необходимо поддерживать небольшое избыточное давле-

отбойной переборки, расположенной посередине танка. По конструкции призматические наборные танки могут быть встроенными и вкладными, с внешней или внутренней теплоизоляцией. Если температура груза не ниже -10 оС, теплоизоляция обычно отсутствует.

На газовозах напорного типа применяют только вкладные цистерны и только в виде сосудов давления различной формы: сферические, цилиндри-

131

17.5. Вторичные барьеры, сточные колодцы, теплоизоляция

На крупных газовозах грузовые танки мембранного типа оборудуют тронком – суженным возвышением верхней части танка над верхней палубой, простирающимся на всю его длину по диаметральной плоскости. При загрузке танкера его грузовые емкости заполняются до верхней палубы. Незаполненным оставляют только пространство внутри тронка. Будучи более узким по отношению к ширине танка, оно уменьшает свободную поверхность жидкости в танке и за счет этого повышает остойчивость судна в штормовых условиях.

При перевозках СГ возможны его протечки при нарушении герметичности оболочки танка. Эти протечки опасны тем, что они могут вызвать местное переохлаждение корпуса судна. Поэтому, если танк не напорный и не имеет толстых надежных стенок, его заключают в герметичную вторую оболочку, которую называют вторичным барьером. Если температура газа не превышает -10 оС, вторичный барьер обычно не требуется. Использование в качестве вторичного барьера корпуса судна допускается, если температура кипения сжиженного газа лежит в пределах от -10 до -55 оС при атмосферном давлении и материал корпуса выдерживает такой температурный режим.

Полный вторичный барьер необходим для газовозов с мембранными танками, а также вкладными и полумембранными танками, спроектированными в соответствии с требованиями категории А, и для танков с внутренней изоляцией. В качестве материала для вторичного барьера используется листовой или гофрированный инвар, листовой алюминий. Бальсовая древесина, выполняющая роль изоляции, также может быть и вторичным барьером. Внутренняя обшивка танка является первичным барьером, внешняя – вторичным. Расстояние между обшивками 150 – 200 мм. В этом пространстве располагается теплоизоляция из полиуретана. Вторичный барьер из теплоизоляции применяется на газовозах с мембранными танками. Вторичный барьер в этом случае опирается с помощью обрешетника на внутренние корпусные конструкции. Обычно первичный барьер – внутренняя оболочка, далее – слой изоляции, далее вторичный барьер – внешняя оболочка, и опять слой изоляции. Первый и второй слой изоляции выполняются жесткими, что позволяет передать нагрузки давления на корпус судна.

134

Вкладные призматические танки категории В или полумембранные танки могут иметь частичный вторичный барьер, который возвышается на 1/3 высоты танка. Между барьером и обшивкой танка размещается теплоизоляция из стекловолокна. Сам грузовой танк покрыт стекловолокном и пенополиуретаном, армированным капроновой сетью. Изоляция днища танка состоит из обрешетника, заполненного полиуретаном и опирающегося на настил второго дна, двух слоев фанеры, между которыми находится несколько слоев бальсовой древесины. Два слоя фанеры с бальсовой древе-

Рис. 106. Подробная схема оснащения и коммуникаций грузового сферического танка газовоза «Гранд Анива» Совкомфлота

синой между ними и образуют частичный вторичный барьер.

Сточные колодцы предназначены для сбора протечек сжиженного газа и удаления их с целью дальнейшего вовлечения в основной груз. Они располагаются в углублении второго дна кормовой части танка и представляют собой углубления на 200 – 300 мм во втором дне или вторичном барьере. Снабжаются извещателями, принцип работы которых основан на резком понижении температуры при протечках СГ.

Тепловая изоляция обязательна на танках газовозов, перевозящих СГ при температуре ниже -10 оС. Изоляция предназначена для снижения потерь СГ и поддержания температуры судовых конструкций не ниже допустимой. Изоляция подразделяется на три вида: твердую, мягкую и сыпучую. Тепловая изоляция может быть в некоторых случаях нанесена внутри танка, если она совместима с грузом и не разрушается при сжатии.

135

Контрольные вопросы к лекции 12

1.Какими документами регламентируется перевозка СГ?

2.Классификация СГ.

3.Способы сжижения газа.

4.Способы перевозки СГ.

5.Опасные свойства СГ.

6.Классификация газовозов по способу транспортировки и опасности груза.

7.Требования к конструктивной защите газовозов.

8.Типы газовозов по параметрам перевозимых грузов.

9.Классификация грузовых танков газовозов.

10.Мембранные грузовые танки.

11.Полумембранные грузовые танки.

12.Призматический грузовой танк наборного типа.

13.Сферические и цилиндрические танки.

14.Купол сферического грузового танка.

15.Купол и тронковая палуба призматического танка.

16.Вторичные барьеры.

17.Тепловая изоляция грузовых танков газовозов.

18.Коммуникации грузового танка метановоза «Гранд Анива»

Лекция 13

18.Грузовые, зачистные и газоотводные системы газовозов

18.1.Грузовые системы

Грузовые системы газовозов различных типов существенно отличаются одна от другой, а все вместе – от грузовых систем нефтетанкеров. Это обусловлено главным образом физико-химическими свойствами грузов и способами их транспортировки. При транспортировке СГ должны также учитываться технические возможности терминалов. Невозможно, к примеру, на судно с призматическими танками принять СГ с терминала, на котором он хранится под высоким давлением, или выгрузить из рефрижераторных газовозов СПГ в хранилища, не оборудованные соответствующими холодильными установками. Технологии погрузки и выгрузки СГ на разных типах газовозов могут быть совершенно разными. Эти различия зависят еще и от наличия или отсутствия на судне установок повторного сжижения газов (УПСГ) и системы утилизации испарившихся газов (СУИГ). Поэтому следует рассматривать отдельно грузовые системы напорных, рефрижераторных и полурефрижераторных газовозов, комплектация которых оборудованием зависит еще и от их грузовместимости.

136

Рис. 107. Упрощенные схемы грузовых систем напорных газовозов:

а – с промежуточной цистерной; б – без промежуточной цистерны: 1 – грузовая цистерна; 2 – промежуточная цистерна; 3 – грузовой перекачивающий насос; 4 – грузовой компрессор; 5 – береговая емкость; 6 – отделитель жидкости

Газовозы напорного типа имеют грузовместимость до 10000 м3. Грузовые цистерны – сосуды под давлением имеют формы, показанные на рис. 102, которые стараются разместить как можно компактнее в пределах судовых трюмов. Грузовые системы таких газовозов наиболее просты: нет УПСГ, распылительной системы, погружных, зачистных и аварийных насосов. Температура груза такая же, как и вокруг танка, нет вторичных барьеров, изоляции, не нужны дорогостоящие материалы. Насосы используются, но они вынесены за пределы грузовых цистерн. Основное погрузочноразгрузочное средство – компрессор. Обязательны две магистрали – парогазовая и жидкостная. В каждой группе танков парогазовая магистраль обслуживается отдельным грузовым компрессором, а жидкостная – отдельным грузовым центробежным насосом. Резервный комплект из компрессора и насоса обычно один на все танки. Могут быть на судне две схемы выгрузки: с промежуточной цистерной и без нее.

В первом варианте (рис. 107а) компрессор 4 отсасывает из промежуточной емкости 2 газ и направляет его в судовую цистерну 1 с грузом. Во

втором варианте (рис. 107б) компрессор отсасывает газ из берегового газохранилища и направляет его в судовую цистерну. За счет образующейся

разницы давлений в сосудах жидкость перетекает в промежуточную емкость (рис.107а), из которой грузовым насосом 3 она перекачивается в бе-

реговое хранилище. При отсутствии промежуточной емкости (рис. 107б) груз поступает сразу под давлением на всасывающий патрубок насоса 3.

Газовозы рефрижераторного типа. Грузовая система так же, как и у напорных газовозов имеет и жидкостную, и паровую магистрали, но паровая труба нужна для отвода или подвода испарившегося газа при выгрузке/погрузке, на УПСГ или СУИГ. Сферические танки на таких газовозах

137

тоже иногда используются, но давление в них невысокое (например, суда типа «Гранд Елена», перевозящие СПГ с Сахалина в Японию). Однако, чаще СПГ перевозятся в призматических вкладных танках.

Погружные грузовые насосы и трубопроводы размещены в грузовых цилиндрических башнях, являющихся продолжением купола и достигающих в диаметре 3 м. Эти башни располагают или над грузовым колодцем, если грузовой танк имеет призматическую форму, или по центру, если форма сферическая. Погружные насосы могут быть как штангового типа (колодезные) с приводами на палубе, так и безштангового типа с приводами в танке в одном корпусе с насосом.

Принципиальная схема грузовой системы газовоза типа «Моссовет» показана на рис. 108. Суда предназначены для перевозки нефтяных газов и аммиака при температуре в грузовых танках -48 оС и атмосферном давлении. Четыре вкладных призматических танка системы «Технигаз» разделены на две независимые группы: первая – танки А и С, вторая – В и D. Жидкостные I и парогазовые II палубные магистральные трубопроводы соединены соответственно через фильтры 9 с жидкостным и парогазовым манифольдами 10, обращенными своими фланцевыми приемниками к обоим бортам судна.

Жидкостная магистраль каждой группы грузовых танков соединена на куполах с трубопроводами погрузки и выгрузки, рассоложенными в танках с каждой стороны непроницаемой продольной переборки 15. Трубопроводы выгрузки соединены с двумя грузовыми центробежными пятиступенчатыми электронасосами 1 штангового типа мощностью 230 кВт, производительностью 650 м3/ч и напором 1,3 МПа. Загрузка танков осуществляется по трубопроводам 12. В балластном переходе при подходе к порту погрузки производится захолаживание грузовых танков посредством распыления СГ через конденсатно-струйный распылительный коллектор 14. Жидкий газ к нему может подаваться либо по грузовой жидкостной магистрали I из грузовой емкости, в которой он оставлен специально для захолаживания грузовых танков, либо по конденсатному трубопроводу III из реконденсационной установки (УПСГ). Последняя отсасывает по трубопроводам II из охлаждаемой емкости испаряющиеся пары СГ, конденсирует их и возвращает в грузовой танк через распылительный коллектор 14. После того, как температура грузового танка снизится до допустимого значения, груз в танк подается береговым насосом только по грузовой магистрали I к загрузочным трубопроводам 12. Обе половины грузового танка могут сообщаться через запорные перепускные клапаны 2, управляемые ручными приводами 3 с купола танка. В процессе транспортировки пары груза из грузовых танков по газовым трубопроводам и по палубным магистралям II подводятся к соответствующей холодильной установке, входящей в УПСГ. Там они подвергаются повторному сжижению, а затем возвращаются по конденсатным магистралям III в грузовые танки через конденсатно-струйные коллекторы 14.

138

139

УПСГ состоит из трех одинаковых комплектов каскадных холодильных установок, из которых два обслуживают каждый свою независимую группу танков, а третий является резервным и может быть подключен к любой группе танков. Нижний каскад каждой холодильной установки состоит из фильтра-отделителя 6 жидкой и паровой фракций, двухступенчатого компрессора 5 и конденсатора 4, охлаждаемого фреоном, подаваемого из верхнего каскада (не показан). Отделившаяся в сепараторе жидкость по трубопроводу 7 возвращается в грузовые танки. Парогазовые магистрали II обеих групп танков через предохранительные клапаны соединены с магистральными трубопроводами газоотводной системы 8. Несконденсировавшиеся газы через угловой клапан возвращаются в грузовой танк. Эти газы могут быть направлены из конденсаторов через перепускные клапаны на вход отделителей 6 на повторное сжижение.

При выгрузке грузовыми насосами 1 давление в грузовом танке быстро снижается. Для поддержания его постоянным освобождающееся пространство необходимо заполнять парами груза, которые отсасываются компрессором судовой УПСГ из береговой емкости и нагнетаются, минуя конденсатор, в выгружаемый грузовой танк через конденсатный трубопровод 14. Трубопроводы 13, соединяющие магистрали II со змеевиками в грузовых колодцах, служат для зачистки грузовых танков методом выпаривания. Горячие пары груза подаются к змеевикам от компрессоров 5, минуя конденсаторы.

Газовозы полурефрижераторного типа. Такие суда используются для перевозки СНГ и аммиака при одновременном повышении давления и понижения температуры. На разных судах расчетное давление находится в диапазоне в грузовых танках от 0,4 до 0,9 МПа, поэтому они изготавливаются как сосуды давления (типа С), подверженные к тому же воздействию пониженных температур.

При эксплуатации газовозов на линиях, береговые терминалы которых оснащены хранилищами под высоким давлением погрузки/выгрузки применяют такой же метод, что и для напорных газовозов, т.е. за счет создания разрежения в береговой емкости и вытеснения СГ из судовой цистерны под действием разности давлений. Если за расчетное давление перевозки СГ принимаются значения из нижнего предела приведенного выше диапазона, выгрузка повышением давления в танке становится неприемлемой. В этом случае выгрузка производится погружным грузовым насосом. При разделении цистерны продольной непроницаемой переборкой устанавливаются два таких насоса. Для преодоления противодавления в береговой цистерне устанавливаются на палубе бустерные насосы по числу независимых групп танков.

В практике работы газовозов приходится сталкиваться с несоответствием не только давлений, но и температуры СГ на судне и береговом терминале. Если она на берегу ниже, чем на судне, охлаждение груза произво-

140