Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Геец Сист. наливных судов

.pdf
Скачиваний:
288
Добавлен:
11.03.2016
Размер:
8.53 Mб
Скачать

сколько танков. Способ разбавления через грузовую систему и способ замещения возможны только при инертизации пустых танков. Такую инерти-

зацию называют продувкой танков.

Рис. 67. Инертизация танков способом разбавления: а – ввод инертного газа сверху;

б – ввод инертного газа снизу через грузовую магистраль

Режимы работы СИГ в зависимости от этапов транспортного процесса отличаются один от другого. В одних случаях СИГ работает с полной производительностью, в других включается периодически, в третьих СИГ выключена, а в четвертых ее газодувки подают в танки чистый воздух для вентиляции. Рассмотрим основные из них.

-Продувка пустого танка перед его погрузкой, приемом балласта, дегазацией помытого танка. В этом случае СИГ работает с полной производительностью.

-Прием груза или балласта. Танк инертизирован, но СИГ выключена. Удаление газа производится через газоотводную систему или продувочные трубы выдавливанием его грузом или балластом.

-Слив груза или удаление балласта. СИГ работает с подачей, обеспечивающей замещение высвобождающегося объема танка.

-Мойка грузовых танков переносными или стационарными моечными машинками. Замываемые танки должны быть инертизированы, что требует

внекоторых случаях полной производительности СИГ.

81

Рис. 68. Инертизация танка способом замещения

11.6. СИГ типа Г, Д и Е

-Вентиляция грузовых танков с помощью газодувок. Газодувки одна или обе работают в номинальном режиме и подают

втанк чистый воздух.

-Режим поддержания заданной инертизированной среды в танках с грузом или балластом во время перехода судна. Периодическое включение СИГ при снижении давления инертного газа.

Инертный газ для СИГ типа Г, Д, и Е вырабатывается в АГГ, которые, на первый взгляд, мало отличаются один от другого конструктивно. Отличия начинаются с газовой среды на входе в АГГ и заканчиваются качеством инертного газа в части содержания в нем кислорода, углекислого газа и влаги. Это качество обусловлено не только необходимостью обеспечения взрывобезопасности, но и требованиями качественной перевозки различных химических грузов и сжиженных газов. На нефтевозах АГГ иногда устанавливаются для выработки небольшого количества газа для поддержания инертизированной атмосферы в незаполненных пустотах танков во время перехода с грузом. В это время вспомогательные котлы, как правило, не работают. Еще одной особенностью установок этого типа является то, что горелка и газоочиститель собраны в одном корпусе, который называют произ-

водительной колонной.

Автономные установки инертного газа высокого давления типа Г. Ос-

новной особенностью этих установок является то, что в них происходит дожигание кислорода в отработавших газах газовых турбин, вспомогательных ДВС и уходящих газов котлов. Причем, такая установка может работать на полную мощность и на ходу, и на стоянке.

Рассмотрим АГГ этого типа на примере установки «Турб-инерт», разработанной норвежскими фирмами (рис. 69).

82

22

Рис. 69. Принципиальная схема автономного генератора инертных газов «Турб-инерт» типа Г

Источником инертных газов в ней является комбинация газотурбинного двигателя (ГТД) и автономного генератора инертных газов. ГТД 5 вращает электрогенератор 3 мощностью 1250 кВт, обеспечивающий судно электроэнергией, а также воздушный компрессор 4. Топливо в камеру сгорания 19 ГТД подается топливным насосом 7, а сжатый воздух – турбокомпрессором 4. Общий объем газов, выходящих из газовой турбины при полной нагрузке ГТД составляет 31000 м3/ч, что достаточно для супертанкеров дедвейтом до 500000 т. При неработающей СИГ отработавшие газы ГТД выпускаются в атмосферу через заслонку 18 при закрытом клапане 17. При

83

вводе СИГ в действие отработавшие в турбине 5 газы с содержанием кислорода около 16 % через клапан 17 отбора газа направляются в камеру сгорания – дожигатель 21, расположенный в верхней части производительной колонны АГГ. В установке «Турб-инерт» газовая турбина выполняет функции нагнетателя топочных газов и работает на противодавление около 30 кПа. Нагрузка на электрогенератор в этих условиях должна быть снижена на 40 – 50 % в зависимости от расхода инертных газов. В горелку дожигателя наряду с топочными газами через главное сопло насосом 8 подается жидкое топливо. Инертные газы с низким содержанием кислорода, образующиеся в дожигателе в процессе сгорания топлива в атмосфере выпускных газов ГТД, подвергаются в скруббере 9 охлаждению и очищению, и подаются затем в магистраль инертных газов (МИГ). Содержание кислорода в МИГ регулируется изменением подачи отработавших газов в дожигатель за счет сблокированных клапанов 17 и 18. С изменением подачи топлива в камеру дожигателя меняется противодавление на выходе ГТД. Чтобы сохранить частоту его вращения неизменной, необходимо синхронно регулировать нагрузку электрогенератора, увеличивая ее на других генераторах.

Кислородный газоанализатор 10, датчик давления и расходомер, установленные на МИГ за его регулирующим клапаном 14 (не показаны), управляют регулирующими клапанами: подачи топлива 20, подачи инертного газа в МИГ 17, выброса инертного газа в атмосферу 18, коэффициента избытка воздуха 22. Это позволяет в автоматическом режиме работы установки регулировать расход топлива и подачу выхлопных газов на дожигание, а если требования к содержанию кислорода в инертном газе не соблюдаются, производить выброс некондиционного газа в атмосферу через клапан 15.

При работе системы «Турб-инерт» в режиме вентиляции воздух в грузовые танки подается турбокомпрессором 4 через эжектор 2 и скруббер. Дожигатель 21 при этом не работает. Эжектор 2, рабочей средой для которого является воздух из турбокомпрессора 4, подает в систему дополнительное количество воздуха. Общая подача воздуха составляет 25000 м3/ч.

Дожигание кислорода, содержащегося в газах, путем подачи в дожигатель газогенератора топлива и дополнительного воздуха позволяет получить инертные газы с содержанием кислорода 1,5 – 2 %.

Автономный генератор инертных газов типа Д представлен на рис.

70. Топочный воздух в камеру сгорания подается вентилятором 3, жидкое нефтяное топливо – насосом 4, каждый из которых резервируется. Замена газодувок на вентиляторы существенно повышает их техникоэкономические показатели благодаря исключению газодинамического сопротивления на стороне всасывания. Повышается надежность благодаря тому, что внутренние детали вентилятора не соприкасаются с агрессивными компонентами газов.

84

В основной горелке 5, к главному соплу которой подается топливо, происходит его смешивание с воздухом и сжигание. Для охлаждения корпуса топочного устройства используется пресная вода, что снижает его коррозию. Пресная вода, подаваемая насосом 2, циркулирует по замкнутому контуру. Испаряясь, пар поднимается вверх в паросборник, а затем направляется в конденсатор 14, охлаждаемый морской водой, которая подается насосом 1, и помимо конденсатора направляется в скруббер, в котором она охлаждает и очищает газы, образующиеся в камере сгорания. Уровень воды, стекающей в нижнюю часть скруббера, регулируется посредством поплавкового регулятора 10, связанного с пневматическим приводом 11

Рис. 70. Принципиальная схема СИГ типа Д

85

клапана 12, который предназначен для сброса отработанной воды за борт. Мокрый 13 и сухой 8 фильтры очищают инертные газы непосредственно в самом скруббере. Очищенные газы из верхней части скруббера подаются через клапан Ру3 в МИГ. Если давление инертных газов в МИГ выше нормы, их излишки через клапан Ру4 отводятся в дымовую трубу. В горелку 6 запального устройства топливно-воздушная смесь подается только в период розжига основной горелки 5 при пуске газогенератора в работу. Газоанализатор 9 предназначен для определения содержания кислорода в инертных газах.

Повышение содержания кислорода в инертных газах вызывает изменения положения перепускного клапана Ру1, установленного на нагнетательном трубопроводе вентилятора, которым регулируется коэффициент избытка воздуха. При увеличении кислородосодержания до 5 % срабатывает сигнализация, а до 8 % – закрывается регулирующий клапан Ру3 на трубопроводе МИГ, и открывается клапан Ру4 выброса газов в атмосферу. Расход и давление инертных газов в МИГ поддерживается изменением положения клапана Ру3, а также клапана Ру2 регулировки подачи топлива в камеру сгорания, установленном в перепускном топливопроводе. В случае чрезмерного повышения давления перед клапанами Ру3 и Ру4 при вводе АГГ в работу излишки газа стравливаются в атмосферу через предохранительный клапан 15.

Жесткие требования, предъявляемые к влажности и химическому составу инертных газов при их использовании для создания нейтральных подушек над сжиженными газами и химическими грузами, не могут быть обеспечены автономными СИГ типа Г и Д. Если требуется повышение давления, либо сушка инертных газов, либо удаление из них отдельных компонентов, применяют СИГ типа Е с различной дополнительной комплектацией оборудования.

Автономные газогенераторы типа Е.

Скруббер имеется в комплектации любой СИГ, но в зависимости от дополнительного оборудования системы типа Е делятся еще на шесть вариантов:

Е1 – влага адсорбируется хлористым литием; Е2 – осушение путем охлаждения в холодильной машине;

Е3 – включает силикагелевый поглотитель влаги; Е4 – имеет холодильную машину и силикагелевый адсорбент; Е5 – газовый компрессор и цеолитовый адсорбент; Е6 – холодильная машина и цеолитовый адсорбент.

Синтетический цеолит, называемый молекулярным ситом, является силикатом алюминия, имеющим кристаллическую структуру с каналами молекулярных размеров. Такая структура хорошо адсорбирует молекулы Н2О, СО2 и др.

86

Каждый из этих вариантов имеет свою область применения. В частности, при необходимости подачи осушенных газов с повышенным давлением используют газовые компрессоры, а когда одновременно с осушением требуется удаление СО2, применяют цеолитовые адсорбенты. Если же требуется глубокое снижение точки росы инертных газов, применяют комбинации указанных методов.

АГГ типа Е используются на газовозах, химовозах и танкерах смешанного типа. Степень очистки газов в них может быть очень высокой. Содержание кислорода может быть снижено до 0,2 %, полностью удаляется сажа, до 10 млн-1 – SO2, при необходимости – СО2 до 100 млн-1 ( до 0,01 % при первоначальной концентрации в газах 13 – 15 %).

На танкере могут устанавливаться смешанные СИГ с двумя и более АГГ, имеющими разные типы и характеристики, с общей или независимыми МИГ. Если МИГ является общей, на выпускном патрубке каждого из АГГ предусматривается соответствующее запорное устройство.

Когда СИГ используется на судне не только как средство предупреждения пожара, но и для его тушения, источником инертных газов должен быть только АГГ. В этом случае СИГ должна сохранять свою работоспособность даже в случае обесточивания шин ГРЩ. На роль основного стационарного средства пожаротушения на танкерах наиболее подходит СИГ типа Г. Ее газотурбинный двигатель приводит во вращение аварийный электрогенератор, а отработавшие в ГТД газы дожигаются в камере сгорания АГГ.

11.7. Системы инертных газов на газовозах

По требованию Газового кода концентрация кислорода в инертном газе не должна превышать 0,2 % по объему, содержание углекислого газа и точка росы должны быть низкими, чтобы предупредить вымерзание паров влаги и СО2 в условиях отрицательных температур. При перевозке аммиака не допускается содержание в инертном газе углекислого газа, т. к. эти два газа вступают в реакцию, образуя карбаматы. Наиболее подходящим для газовозов было бы использование чистого азота, но он имеет высокую стоимость. Как правило, СИГ на газовозах состоит из двух отдельных установок типа Е с раздельными МИГ, в которых поддерживаются разные давления – низкое и повышенное. Помимо грузовых цистерн на газовозах рефрижераторного и полурефрижераторного типов инертизируются и межбарьерные пространства (объем между внутренней и наружной оболочками, заполненный тепловой изоляцией). Принципиальная схема такой системы показана на рис. 71.

АГГ низкого давления 6 производит инертные газы, используемые для продувки магистральных трубопроводов грузовых систем. Инертные газы, получаемые в газогенераторе 6, охлаждаются в конденсаторе 5 осушительной холодильной установки и подаются в МИГ 10. Съемные коллекторы 7,

87

располагаемые на магистрали 10, позволяют подсоединить гибкие шланги 11 и использовать инертные газы, производимые установкой 6 для аварийной продувки межбарьерного пространства грузовых трюмов газовоза.

АГГ 1 более высокого давления обеспечивает штатную инертизацию грузовых танков и межбарьерных пространств. Эти газы, проходя через охладитель 2 компрессорной осушительной установки, попадают в МИГ 12, а от нее распределяются в грузовые танки 17 и межбарьерные пространства 16. На куполе для каждого грузового танка и окружающего его межбарьерного пространства устанавливаются газовпускные 18, 19 и газовыпускные (продувочные) 20, 21 трубопроводы. Последние на выходе из купола соединяются с групповыми палубными трубопроводами ГОС. Газовпускной трубопровод 18, по которому инертные газы поступают в грузовой танк, выведен в его верхнюю часть, а трубопровод 19 в межбарьерном пространстве – наоборот, в нижнюю часть. Подача инертных газов в емкости производится через распределительные клапаны 22. Трубопроводы межбарьерных пространств, кроме того, снабжены сблокированными между собой запорными уравнительными клапанами 13 и 14. эти взаимосвязанные между собой клапаны поддерживают давление инертных газов в межбарьерном пространстве постоянным в течение суточного колебания температуры окружающего воздуха. Предохранительный клапан 15 межбарьерного пространства срабатывает в случае неудовлетворительной работы клапанов 13 и 14. Инертные газы, полученные в установке 1, могут подаваться через гибкие рукава 8 также к коллектору 9 грузовой системы для продувки инертными газами коллектора и всех магистралей грузовой системы (резервный способ).

Рис. 71. Принципиальна схема СИГ газовоза

88

Рис. 72. Автономные газогенераторы типа Е фирмы «Смит Синус»: а – генератор

азота повышенного давления типа Е5; б – генератор инертных газов низкого давления с пониженной точкой росы типа Е6; 1 – винтовой компрессор; 2 – осушитель и

отделитель СО2; 3 – фреоновая холодильная установка; 4 – цеолитовый адсорбер; 5 – электрокалорифер; 6 – вентилятор; 7 - скруббер

Отличительной особенностью АГГ, установленных на газовозах, является отсутствие палубных водяных затворов и жидкостных предохранителей, что объясняется низкими температурами сжиженных газов. Невозможность попадания паров сжиженных газов в АГГ достигается установкой на МИГ невозвратных клапанов.

Пример производства инертных газов на газовозах рефрежираторного и полурефрижераторного типов показан рис. 72.

На рис. 72а показана установка Е5, в которой винтовой компрессор ротационного типа подает газ со скруббера 7 в охладитель, прокачиваемый

забортной водой. Это первая ступень осушения, в которой конденсируется большая часть влаги. Для получения точки росы -45 оС инертный газ досушивается в осушителе 2 с цеолитом, в котором одновременно удаляется и углекислый газ. Два сосуда работают попеременно: в режиме адсорбции за счет поднятия давления, и десорбции за счет сброса давления.

Для газовозов-рефрижераторов требуются инертные газы низкого давления с более глубоким понижением точки росы – до -70 оС. Это достигается комбинацией холодильной установки 3 с косвенным охлаждением фреоном на первой ступени охлаждения-осушения и цеолитового адсорбера 4

циклического действия (рис. 72б). В период десорбции через адсорбер вен-

89

тилятором 6 через нагреватель 5 в адсорбер 4 подается горячий воздух, выпаривающий накопившуюся в нем влагу. Двумя установками инертных газов типа Е с высоким содержанием азота в инертном газе оборудованы газовозы типа «Моссовет».

Установки инертных газов типа А, Б, В на газовозах не применяют ввиду их чрезмерной зависимости от режимов работы паровых котлов и повышенного содержания кислорода.

Контрольные вопросы к лекции 8

1.Способ инертизации разбавлением газов.

2.Способ инертизации замещением газов.

3.Различия в скорости подачи газов при разных способах инертизации.

4.В каком случае СИГ работает с полной производительностью?

5.В каком случае СИГ включается периодически?

6.В каком случае СИГ выключена?

7.Особенности СИГ типа Г.

8.Устройство АГГ типа «Турб-инерт».

9.Работа АГГ типа «Турб-инерт» в режиме вентиляции.

10.Каким образом газоанализатор управляет работой установки «Турб-инерт»?

11.Устройство АГГ типа Д.

12.Какие дополнительные устройства имеют системы типа Е?

13.Какие требования к СИГ предъявляются на газовозах и химовозах?

14.Как и зачем в некоторых СИГ удаляют СО2?

15.Устройство АГГ газовоза.

16.Основные отличия СИГ газовоза и нефтевоза.

17.СИГ газовозов рефрижераторного и полурефрижераторного типа?

Лекция 9

12. Мойка танков на нефтетанкерах

Мойка танков от нефтеостатков на танкерах, перевозящих нефть и продукты ее переработки, является обязательным условием нормального технологического процесса грузоперевозок. Такая необходимость возникает в связи с тем, что нефть по фракционному составу неоднородна, содержит тяжелые частицы, оседающие на дно емкостей с образованием вязких отложений. Вертикальные переборки и элементы набора судна загрязняются в гораздо меньшей степени, но также требуют очистки. Отложения на днище и стенках танков выделяют газообразные углеводороды, создающие опасность взрыва или пожара. Отложения содержат твердые включения, пропитывают ржавчину, и поэтому мойка танков часто требует последующего удаления этих отложений и ржавчины. На каждом танкере эта работа производится механизированными способами, но в некоторых случаях при тщательной очистке танка требуется и ручной труд. Степень мойки и очи-

90

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.