Давление в грузовом танке должно быть выше атмосферного не менее, чем 0,01 МПа, чтобы уменьшить потери паров нефтепродуктов.

Для выполнения своих функций дыхательный клапан имеет два клапана: верхний и нижний. Первый автоматически открывается при образовании вакуума, второй – при повышении давления сверх атмосферного (рис. 2.15).

Огневые предохранители служат для разобщения отсеков на случай пожара, чтобы не допустить проникновение пламени по газоотводной магистрали из одного отсека в другой. Огневой ленточный предохранитель состоит из концевых конических патрубков (рис.2.16) и корпуса с кассетой, представляющей собой рулон из латунной перфорированной ленты.

Рис.2.15. Дыхательный клапан (танкер "София"). Рис.2.16 Ленточный огневой предохранитель.

На каждой магистральной трубе должен устанавливаться предохранительный переливной клапан. Должно быть обеспечено его открытие при подъеме уровня груза или балласта в газоотводной магистрали до 2,5 м над палубой грузовых отсеков. В клапане предусмотрен съемный огневой ленточный предохранитель, устанавливаемый в отверстии перелива на палубу.

На магистральных газоотводных трубах предусматриваются паропровод для пропаривания газоотводной системы, компенсаторы, дренажные клапаны. Мановакууметры и другие измерительные устройства для измерения давления в танках устанавливаются на газоотводных трубах каждого танка и выводятся на ПУГО.

Обслуживание газоотводной системы заключается в периодических осмотрах и очистках дыхательных клапанов и огневых предохранителей.

Огневые предохранители осматривают не реже 1 раза в 6 месяцев, а при переливе – сразу же после грузовых операций.

При грузовых и балластных операциях ("большое дыхание") дыхательные клапаны должны быть открыты, чтобы при возможном повышении давления в танках не разрушились диафрагмы системы пенотушения и не деформировались корпусные конструкции, а при выгрузке – не снизилась подача грузовых и зачистных насосов. При "малом дыхании" – дыхательные клапаны закрыты (на автоматической работе).

Система инертных газов.

Так как удаление паров нефтепродуктов, плотность которых больше плотности воздуха, через газоотводную систему не всегда эффективно, то появляется реальная опасность взрывов и пожаров. Поэтому борьба за живучесть предопределила появление системы инертных газов, основное назначение которой уменьшить концентрацию кислорода и создать невзрывоопасную атмосферу в грузовых танках. Инертный газ подается:

- для заполнения освобождающихся объемов танков при выгрузке;

- в грузовом переходе для поддержания в свободных объемах избыточного давления и инертной среды;

- при мойке танков для поддержания инертной среды;

- перед погрузкой для создания в танках инертной среды.

Системы инертных газов бывают 3-х типов:

1. использующие уходящие газы котлов;
2. использующие специальные газогенераторы, отапливаемые топливом;
3. использующие инертные азот N₂ или углекислый газ СО₂ из автономных установок, состоящих из баллонов или специальных генераторов.

В настоящее время на танкерах используется в основном первый тип систем (второй и третий типы чаще встречаются на газовозах и химовозах).

Типовая схема системы инертных газов, использующей уходящие газы котла, приведена на рис.2.17.

Дымовые газы из дымохода котла с помощью клапана с дистанционным управлением (ДУ) попадают в скруббер. В скруббере (газоочистительной колонне), куда сверху подается забортная вода, происходит охлаждение и очистка дымовых газов (главным образом, от сернистого ангидрида). Влагоотделитель, установленный на выходе из скруббера, возвращает влагу в колонну. Подсушенный газ проходит по одной из ветвей через дроссельную заслонку (ДЗ) и фильтр (Ф) к вентилятору (ЭB₁). Вентилятор обеспечивает транспортировку газа через скруббер за счет разрежения и подачу газа в систему за счет создаваемого напора. Через отсечные клапаны и регулирующий клапан газ подается на палубу к водяному затвору (рис.2.18) и далее к коллектору инертного газа, откуда он поступает в соответствующие танки.

Рис.2.17. Система инертных газов Рис.2.18. Схема палубного водяного затвора.

фирмы "Бритиш Петролеум Компани".

Для танкеров серии "Крым" разработан малогабаритный циклонно-пенный охладитель, используемый в системе инертного газа вместо скруббера. Принципиальная схема цкклокно- пенного аппарата приведена на рис.2.19.

Дымовые газы на выходе из тангенциально расположенного патрубка 1 приобретают вращательное движение и поступают во внутренний цилиндр 2. Струей воды, поступающей через патрубок 3, вращающийся поток газов, движущийся вниз, разбивается на множество струек, где и происходит охлаждение и очистка газов.

Рис.2.19. Схема циклонно-пенного охладителя.

Очищенные газы через брызгоотбойник выходят во внешний цилиндр и поднимаются к выходу из аппарата. Состав инертных газов в системах, показанных на рис.3.18 примерно следующий:

§ кислород - 5-6% (автоматически отключается система при достижении 8% О₂),

§ углекислый газ СО₂ - 13-14%,

§ азот N₂ - 75-80%,

§ пары воды - остальное.

Такой состав инертного газа позволяет обеспечить атмосферу в танках с содержанием кислорода около 11%, что выводит смесь паров нефтепродуктов за пределы взрывоопасной области (см. диаграмму).

Вместо циклонно-пенного охладителя на танкерах типа "Крым" использован циклонно-пенный абсорбер, в котором вместо воды подается раствор хлористого лития, являющийся активным влагопоглотителем (обеспечивает понижение относительной влажности до 15-20%).

На схеме (рис.2.20) приведена принципиальная схема системы инертных газов танкера "Крым", основной режим работы, которой автоматический при помощи комплекса "Виктория М". Этот комплекс обеспечивает управление охлаждением и осушением газов, заполнением ими танков, а также сигнализацию и защиту при отклонении параметров системы от номинальных значений. Информация по составу инертизированной атмосферы в танках (содержание О₂ и углеводородов С_х, Н_х) поступает от судовой системы анализа газовоздушной среды "Салвико" шведской фирмы "Сален и Викандер". Принцип действия анализатора кислорода основан на парамагнитных свойствах О₂, а анализатор по С_х Н_х работает на инфракрасных лучах.

Рис.2.20. Схема системы инертных газов танкера "Крым".

Рассматриваемая система инертных газов обеспечивает также деинертизацию танков (т.е. удаление инертных газов), если это необходимо по условиям эксплуатации.

Система вентиляции танков.

Вентиляция служит для очистки танков от газов, при выполнении в них различных работ. Основные схемы систем вентиляции:

1. Стационарная с использованием трубопроводов грузовой системы, как для напорной, так и для вытяжной вентиляции. В первом случае воздух нагнетается в танки вентилятором по трубопроводам грузовой системы, а вытесняемые пары выходят через газоотводную систему. Во втором случае процесс идет в обратном порядке. Недостатки: большое общее гидравлическое сопротивление и, главное, воздух поступает в танк сверху, прижимая пары нефтепродуктов (они тяжелее воздуха) к днищу и резко снижая эффективность вентиляции. В этой системе применяются центробежные или пароструйные насосы.

2. Переносная вентиляция с помощью эжекторов, монтируемых в палубных горловинах грузовых танков. При этом вентиляция более эффективна при вытяжке паров с помощью эжектора.

При вентиляции производится анализ воздуха и при содержании опасных веществ в воздухе более 3 мг/л любые работы в танках запрещены без защитной одежды и дыхательных приборов.

Норма допустимой концентрации взрывоопасных паров в воздухе не более 0,1 нижнего предела взрываемости (НПВ).

При выполнении любых работ в танке должна осуществляться непрерывная вентиляция, а за работами должны наблюдать лично старший помощник и вахтенный помощник. Принципиальные схемы вентиляции танков приведены на рис.2.21.

Система вентиляции танкера „Пермь". Схема вентиляции грузового танка с

помощью переносного эжектора.

Рис.2.21. Схемы вентиляции грузовых танков.

Система орошения.

В летнее время при нагревании корпуса (и особенно верхней палубы) происходит интенсивное испарение нефтепродуктов. Чтобы снизить интенсивность испарения производят орошение палубы водой. Под переходным мостиком проложен трубопровод с отростками на оба борта, к которому от пожарной магистрали подводится вода и разбрызгивается через распылители. При испарении вода отбирает тепло от металла палубы и тем самым снижает температуру паров в танке и, следовательно, интенсивность испарения.

Но включение орошения не всегда возможно даже при очень высокой температуре воздуха и забортной воды. Например:

Перевозимая нефть имеет пределы взрываемости паров 2-26°С. Танкер находится в районе с t_возд.=33°С и t_заб.в.=29°С. Включать орошение нельзя, т.к. в этом случае температура паров в танке может стать ниже верхнего предела взрываемости (26°С, см. выше) и смесь паров с воздухом попадает во взрывоопасную область.

Система подогрева груза.

Грузовые танки для перевозки высоковязких нефтепродуктов с высокой температурой застывания должны оборудоваться специальной системой подогрева груза. Вязкие нефтепродукты всегда грузят в подогретом состоянии (не выше 70°С). Во избежание застывания в танках на переходах их приходится подогревать. При этом учитывают условия плавания судна, температуру окружающей среды (воздуха и забортной воды), объем танков и вид груза. В качестве источников тепла для подогрева груза служат:

1. водяной насыщенный пар давлением 0.5-0,7 Мпа (но не более 1 Мпа);

2. органические теплоносители (ОТ);

Электрические нагреватели.

Самое широкое распространение в качестве теплоносителя получил водяной насыщенный пар, отдающий теплоту через змеевики нагревательных элементов, расположенных горизонтально на расстоянии 10-15 см от днища. Вертикальное расположение змеевиков невыгодно с теплотехнической точки зрения. Схема парового подогрева весьма проста по устройству и наименее опасна в пожарном отношении (рис.2.22).

Основными недостатками этой системы являются:

Ä Высокие стоимость и трудоемкость технического обслуживания трубопроводов из-за необходимости каждые 3-5 лет заменять змеевики в танках вследствие разрушения от коррозии и механических повреждений;

Ä Возможность размораживания системы в зимнее время.

Органические теплоносители(ОТ) отличаются от водяного пара тем, что они безопасны в зимнее время и низкоагрессивны с точки зрения коррозии. Поэтому системы с ОТ отличаются высокой надежностью и долговечностью, низкой стоимостью и трудоемкостью обслуживания, простотой автоматики и малыми габаритами.

Рис.2.22. Принципиальная схема системы обогрева груза в танках.

Существует два способа подогрева груза с помощью систем с органическим теплоносителем:

1. прямой способ, когда ОТ нагревается в котлах и по замкнутой системе циркулирует в системе обогрева;

2. непрямой способ, когда ОТ нагревается паром от вспомогательного котла в паровом подогревателе и подается в закрытую систему обогрева танков.

Несмотря на существенные достоинства этих систем, использование ОТ на танкерах ограничено, т.к. органические теплоносители пожароопасны (особенно при прямом способе подогрева).

Паровые системы и системы с ОТ называют системами с промежуточным теплоносителем.

К системам обогрева без промежуточного теплоносителя относятся системы с электронагревателями и с горячеструйным способом обогрева.

В системах с горячеструйным обогревом теплоносителем является сам груз. Часть груза из танка нагревается в подогревателе и возвращается в танк в виде горячей струи, которая за счет механического и конвективного воздействия на массу груза перемешивает его. В качестве греющей среды в подогревателях используются выхлопные газы ДВС или автономные форсуночные устройства. Главные достоинства этого способа обогрева следующие:

- в связи с уменьшением количества внутританковых устройств улучшается зачистка танков и снижается трудоемкость технического обслуживания;

- подогрев груза в танках может осуществляться практически до конца выгрузки.

К недостаткам этого способа обогрева относится снижение эффективности обогрева с ростом грузоподъемности танкера и возрастание стоимости оборудования. Поэтому такой обогрев применяется на малых танкерах.

В системах с электронагревателями подогрев осуществляется либо «голыми шинами» (прямой контакт с грузом), либо специальными нагревателями (весьма сложными и дорогими). Достоинства этого способа: простота в управлении, регулирование мощности, высокая долговечность и низкая стоимость оборудования. Недостатки: высокая стоимость электроэнергии, вырабатываемой на судне, чрезмерная пожароопасность (особенно при оголении шин в процессе выгрузки), недостаточная исследованность процесса подогрева.

Поэтому применение этого способа возможно только на небольших танкерах после дополнительных исследований.

В последнее время остро встала проблема подогрева груза на комбинированных судах (нефтерудовозах и др.), что обусловлено повреждением нагревательных элементов твердыми грузами, если они не имеют специальной защиты. Поэтому существуют предложения устанавливать нагревательные элементы в двойных переборках, в двойном днище, в специальных треугольных выгородках на переборках и днищах. Вероятно, наилучшим решением для комбинированных судов будет использование горячеструйного способа обогрева, если удастся решить проблему обогрева части груза в подогревателях.

На танкерах при перевозке высоковязких мазутов самым, сложным вопросом является задача определения времени подогрева груза, т.к. оно зависит от множества факторов: температуры и вязкости грузов, района плавания, условий окружающей среды и т.п. До настоящего времени расчетных методик времени начала подогрева груза перед выгрузкой не существует. Его определяют на основе накопленного опыта.

Температура тяжелых сортов груза перед выгрузкой должна быть на 12-15°С ниже температуры вспышки.

Легкие нефтепродукты I разряда с t_всп.≤28°C не подогреваются за исключением отдельных сортов высоковязких нефтей.

В рейсе рекомендуется допускать снижение температуры груза не ниже, чем t_заст.+5° С.

При оценке времени подогрева следует учитывать, что преждевременный подогрев обусловливает дополнительный перерасход топлива, а запоздалый – вызывает простои танкера под выгрузкой.

Обычно груз подогревают по группам танков (2-4 танка), т.к. на все танки сразу не хватит пара. Поэтому устанавливают очередность подогрева по группам (чаще всего с 8-ми часовым периодом).

В качестве опорных цифр, для расчетов можно принимать, что за 1 час нормального подогрева температура груза поднимается: летом на 1°С в бортовых и 0,5-0,7°С в центральных танках, а зимой – на 0,6-0,7°С и 0,4-0,5°С соответственно.

Пример: Температура подогретого груза (в конце подогрева) задается грузополучателем t_кон.=35°С летом и 40°С зимой, а начальная температура груза зависит от времени года: летом t_нач.=24°С, зимой t_нач.=15°С.

Расчет: Летом t_кон. - t_нач.=35-24=11°С.

Обогреваются 3 группы танков (по 8 часов). Для поднятия температуры груза на 11°С, при условии 1°С/час получим время подогрева 1·11·3=33 часа.

Зимой t_кон. - t_нач.=40-15=25°С, а время подогрева при 0,6°С/час будет 0,6·25·3=45 часов.

Система мойки танков.

Назначение мойки танков зависит от того, какова конечная цель, которую ставит перед собой экипаж для обеспечения взрывобезопасной среды в танках:

1. на балластный переход и приема чистого балласта;

2. возможности доступа людей в грузовые танки для проведения профилактических работ (без огневых работ);

3. возможности доступа в танки людей для выполнения огневых работ;

4. возможности доступа людей для зачистки танков под пищевые продукты.

Существуют различные технологии мойки танков, но самыми распространенными являются:

¨ мойка горячей или холодной водой;

¨ мойка водой со спец. растворителями;

¨ мойка сырой нефтью.

Мойка танков водой может производиться по замкнутому и не замкнутому циклу. При мойке и дегазации танка на балластный переход и прием чистого балласта выполняют следующие работы:

o мойку грузового трубопровода;

o мойку танков моечными машинками (обычно, холодной водой);

o вентиляция танков.

Эта последовательность работ сохраняется во всех 4-х случаях (см. выше), но отличается только тщательностью вентиляции танков после мойки и качеством выборки ржавчины и тяжелых осадков нефтепродуктов.