.
Категории сайта

Специальные системы газовозов

Особенности судовых систем газовозов определяются свойствами перевозимого груза. Такие свойства, как огне- и взрывоопасность груза, обусловливает специфику противопожарных систем, систем инертных газов, жидкотекучесть груза и его криогенные свойства – грузовой системы, системы распыления сжиженного газа во время балластного перехода. Удушающие свойства перевозимых морем сжиженных газов предъявляет особые требования к системам вентиляции, повторного сжижения, газовой сигнализации.

Системы вентиляции грузосодержащих зон

Грузосодержащей зоной называют пространство, которое потенциально может быть заполнено сжиженным грузом или его парами в процессе эксплуатации судна. При этом могут образовываться взрывоопасные, удушающие или токсичные смеси. Грузосодержащие зоны принято выделять в районе грузовых танков, грузовых насосных отделений, в районе топов мачт, через которые может происходить Загрязнение воздуха с судов и терминаловвыброс избытка паров груза в атмосферу. Грузосодержащей зоной может быть и замкнутое пространство, находящееся за пределами грузовой зоны, если через это пространство проходят трубопроводы с жидким или парообразным газом (рис. 1).

Газоопасные зоны газовоза
Рис. 1 Газоопасные зоны на судах перевозящих газ

К числу грузосодержащих зон относятся: пространство 3, покрывающее верхнюю палубу на высоту 2,4 м, пространство 4, расположенное вокруг куполов грузовых танков слоем толщиной 3 м, пространство 6, охватывающее таким же слоем разъемные Судовые системы и трубопроводыфланцы трубопроводов грузовой системы, а также пространства 9 и 2, окружающие фланцы вентиляционных каналов коффердамов и туннельного киля, и пространство 8, расположенное вокруг фланца вытяжного канала электромоторного отделения грузовой системы. Радиус этих зон равен 3 м. Радиус зоны 5 у фланцев вытяжных вентиляционных колонн – 9 м. К числу грузосодержащих зон относятся следующие замкнутые помещения. Междудонное пространство 13, пространства 12 и 11, находящиеся в скуловых и подпалубных цистернах, а также пространство 7 поста управления грузовыми операциями.

Грузосодержащая зона 3, расположенная над верхней палубой, охватывает пространство от носовой переборки МО на 3 м в корму и от форпиковой переборки в нос судна (пространства 1 и 10). Если непосредственно над носовой переборкой МО возвышается рубка, то грузосодержащая зона распространяется на 3 м вдоль бортовых проходов между бортами и бортовыми переборками рубки.

Помещения, расположенные в грузосодержащей зоне, принято подразделять на газоопасные и газобезопасные. Газоопасные помещения, в свою очередь, подразделяют на помещения, посещаемые обслуживающим персоналом в период грузовых операций, и на помещения, не посещаемые в процессе грузообработки судна. К первым относятся отсеки грузовых электродвигателей, грузовых насосов и компрессоров, а также другие помещения, из которых осуществляется управление грузовыми операциями. Такие помещения оборудуют системами принудительной вентиляции втяжного типа, управляемой извне. Прежде чем ввести в действие оборудование, находящееся в них, или прежде чем сможет войти туда обслуживающий персонал, нужно включить систему вентиляции. У входа в такие помещения устанавливается предупредительный щит с надписью, требующей предварительно включать вентиляцию.

Обеспечение безопасности экипажа на танкере-газовозеСистема вентиляции помещений, в которых находится обслуживающий персонал во время грузовых операций, должна обеспечивать не менее 30 обменов воздуха в час. Для постов управления (ПУ) грузовыми операциями, расположенных в газобезопасных помещениях, в качестве исключения допускается 8-кратный обмен воздуха в час. Системы вентиляции как газоопасных, так и газобезопасных помещений обычно имеют стационарное исполнение. Вытяжные вентиляционные системы обеспечивают забор воздуха или из верхних частей помещения или из нижних, в зависимости от плотности паров перевозимого газа. В газобезопасных помещениях вентиляция выполняется приточной, при этом в них обеспечивается избыточное давление воздуха.

Ряд судовых помещений, расположенных на верхней палубе над грузовыми танками, может иметь газобезопасное исполнение. К ним обычно относятся помещения электродвигателей грузовых компрессоров и насосов, помещения генераторов инертного газа, расположенные в ПУ. Доступ в такие помещения осуществляется через воздушные шлюзы, приточная вентиляция обеспечивает в них повышенное избыточное давление. Располагая приемные отверстия системы приточной вентиляции, исходят из стремления свести к минимуму возможность возврата опасных паров груза, способных выходить из любого соседнего вентиляционного отверстия.

Газобезопасные помещения обеспечивают системой вытяжной вентиляции, по которой воздух должен подниматься только вверх. Выпускные отверстия этих каналов возвышаются над верхней палубой на высоту не менее 4 м и удалены не менее чем на 10 м от приемных каналов приточной вентиляции, а также отверстий в жилые, служебные помещения, посты управления и другие газобезопасные помещения. Вентиляционные каналы газоопасных помещений не принято проводить через МО, жилые и служебные помещения, ПУ грузовыми операциями судна.

Предлагается к прочтению: Грузовые характеристики морских грузов

Вентиляторы, входящие в системы вентиляции газовозов, не должны служить источником воспламенения. Электромоторы вентиляторов должны располагаться за пределами вентиляционных каналов, а их конструкции – исключать ценообразование. В целях повышения надежности работы вентиляционных систем все вентиляторы снабжаются ремонтным комплектом, в который входят крыльчатка вентилятора вместе с валом, подшипниками и электродвигателем. Попадание посторонних предметов в вентиляционные каналы исключает защитная сетка, которая предусматривается на всех приемных и выходных отверстиях. Ячейка защитных сеток не должна превышать 13 мм.

К помещениям, обычно не посещаемым в процессе грузовых операций газовоза, принято относить трюмные, межбарьерные и другие пустые пространства, такие, как коффердамы, туннели грузовых трубопроводов, в которых возможно скопление паров груза. Они также должны иметь вентиляцию, создающую безопасную атмосферу при их посещении в целях осмотра или контроля. Стационарных средств вентиляции в этих помещениях может не быть, но тогда должна быть предусмотрена эффективная переносная система вентиляции. При этом вентиляторы должны быть искрозащитными, не препятствовать и не затруднять перемещение обслуживающего персонала.

Приемные отверстия системы вентиляции МО, жилых и служебных помещений следует располагать на кормовой переборке рубки или надстройки так, чтобы они не были обращены к зоне расположения грузовых танков, к носовым или кормовым погрузочно-разгрузочным устройствам. Приемные каналы приточной вентиляции обычно располагают на бортовых стенках надстройки на расстоянии одной четверти этой надстройки от переборки, обращенной к зоне грузовых танков. Расстояние между приемным каналом и носовой переборкой надстройки в соответствии с требованиями не может быть более 5 м и менее 3 м. При расположении приемных каналов вентиляционных систем обычно приходится учитывать местоположение приемных отверстий по отношению к грузовым трубопроводам, газоотводным колоннам, а также выхлопным трубам судовых устройств, работающих со сжиженным газом. Приемные отверстия системы вентиляции служебных, жилых помещений, МО должны быть оборудованы газонепроницаемыми закрытиями. При транспортировке токсичных газов закрытия приводят в действие изнутри герметизируемых помещений.

Газоотводная система терминала для утилизации газовых смесей получаемых с танкераСистема вентиляции газовозов (рис. 2, а) внешне разветвленная, имеет значительное количество приемных и выпускных каналов, что заметно сказывается на архитектурном облике судов этого типа. Для вентиляции коффердамов и туннельного киля используются приемный канал 19, расположенный в носовой части судна, и выпускной канал 1, расположенный непосредственно у кормовой надстройки. Промежуточные каналы вентиляции коффердамов 6, 12 и 18 заканчивается вентиляционными рожками, возвышающимися над уровнем верхней палубы на 3 м. Вентиляции коффердамов, примыкающих к МО, придается особое значение, поэтому они вентилируются посредством приемного канала 3, возвышающегося над уровнем верхней палубы на 5 м, и выпускного канала 2, располагаемого на уровне 3 м над верхней палубой.

Вентиляция в газосодержащих зонах газовоза
Рис. 2 Пример общего размещения вентиляции газосодержащих зон на судне, перевозящих СНГ

Непосредственно у мачт 4 и 16, а также в носовой рубке судна обычно располагаются Подготовка экипажа к борьбе за живучесть суднапротивопожарные посты. Вентиляция в них осуществляется с помощью приемных и нагнетательных каналов 5, 17 и 20, 21. ПУ грузовыми операциями обычно находится выше газосодержащей зоны верхней палубы газовоза. Доступ в помещение ПУ осуществляется через воздушный шлюз, а вентиляция ПУ происходит по каналам 9 и 10. По этим же каналам вентилируются и воздушный шлюз ПУ. Воздушные шлюзы обычно снабжаются вентиляционной системой, использующей те же каналы вентиляции, что и обслуживаемое этими шлюзами газобезопасное помещение. Система вентиляции в шлюзах – приточного типа, это позволяет поддерживать в них избыточное давление по отношению к газоопасной зоне на открытой палубе судна. Эта система должна обеспечивать не менее 30-кратного обмена воздуха в час.

Доступ на склад запасного и аварийного оборудования, в отсек электромоторов грузовых насосов, в отсеки грузовых насосов и компрессоров осуществляется через воздушные шлюзы непосредственно с верхней палубы газовоза.

Эти помещения вентилируются по приемным 11 и вытяжным 7 каналам. Склад вентилируется посредством вытяжного патрубка 8, в качестве нагнетающего канала используется канал 11, который используется и для вентиляции воздушных шлюзов, обслуживающих склад, отсеки электромоторов, грузовых насосов и компрессоров. Система вентиляции отсека грузовых насосов и компрессоров должна обеспечивать 30-кратный обмен воздуха в час и иметь производительность, равную, например, на крупных судах, перевозящих СНГ, 27-35 тыс. м3. Подача воздуха в этот отсек осуществляется по каналам 14 и 15, выход – по каналу 13.

На рис. 2, б показана общая схема вентиляционных каналов, расположенных на уровне ПУ грузовыми операциями. Здесь же показаны каналы притока свежего воздуха и отвода загрязненного парами газа. На основании того, что Предотвращение загрязнения с судов-газовозовпары нефтяных газов тяжелее воздуха, приток свежего воздуха осуществляется в верхней части помещения, а удаление воздуха – из нижней части вентилирующего помещения. На рис. 2, в показано общее расположение вентиляционных каналов в помещениях, ниже ПУ грузовыми операциями, на верхней палубе. Требуемый вентиляционный обмен воздуха в складе и в отсеке электромоторов грузовой системы должен быть не менее 40-кратного в час.

Система вентиляции туннельного киля газовоза должна обеспечивать не менее чем 10-кратный обмен воздуха в час (рис. 3). Продольный разрез вентиляционных каналов судна показан на рис. 3, а. Как можно видеть, забор воздуха происходит через приемный коллектор 8, расположенный внутри фок-мачты 9. У воздухозаборника 7 воздухопроводящие каналы развиваются. Один из этих отводов предназначен для вентиляции туннельного киля, другой – для носового коффердама и междудонного пространства, расположенного у форпиковой переборки. Схема движения воздуха по вентиляционным каналам кормового коффердама показана на рис. 3, б, носового – на рис. 3, г. Конструкции воздушных каналов, располагаемых в коффердамах, приведены на рис. 3, в. Здесь же показаны трубчатые воздухозаборные коллекторы 10 и 11, через которые удаляется воздух из коффердама.

Вентиляция туннельного киля газовоза
Рис. 3 Вентиляция коффердамов и туннельного киля газовоза

Каналы, обеспечивающие вентиляцию носового коффердама и туннельного киля, могут сообщаться между собой с помощью захлопки 13, установленной вблизи воздухозаборника 7. Находящаяся там же поворотная задвижка 12 позволяет регулировать приток воздуха в междудонное пространство, а также перекрывать Изготовление и монтаж судовой вентиляциивоздушный канал вентиляции туннельного киля. Тогда вентиляция последнего осуществляется по каналу вентиляции носового коффердама.

Загазованный воздух системы вентиляции туннельного киля выбрасывается через коллектор 1 над коффердамом МО на высоте около 4 м над уровнем верхней палубы газовоза. Как видно, каналы, по которым происходит выброс воздуха из пространства туннельного киля, отделены от канала, используемого для вентиляции кормового коффердама, и соединяются они только в районе горизонтального приемника 3 под платформой 2 первого яруса надстройки. Вентиляционные каналы 4, 5 и 6 предусмотрены в качестве промежуточных воздуховодов системы вентиляции туннельного киля.

Эффективность систем судовой вентиляции на газовозах оценивается посредством устройств обнаружения паров газа. Расположение стационарных устройств отбора проб газа зависит от вида перевозимых газов и возможности снижения их концентрации с помощью систем вентиляции или продувки помещения. Стационарная система обнаружения паров газа в воздушной среде, а также звуковая и световая сигнализации предусматриваются в грузовых насосных и компрессорных отсеках, помещениях электродвигателей грузовых насосов, помещениях ПУ грузовыми операциями судна и других закрытых пространств в газосодержащей зоне. Воздушная среда шлюзов, вентиляционных кожухов и каналов также контролируется системой обнаружения паров газа. Устройства обнаружения паров газа основаны на анализаторах, адсорбирующих свет в инфракрасном диапазоне спектра. Разлагающие инфракрасные газоанализаторы в совокупности с каталитическими способны контролировать атмосферные параметры воздуха и определять наличие в воздушной среде до 10-12 сортов газа.

Пробы воздуха должны периодически исследоваться на Свойства сжиженных газов и особенности их перевозки на судах газовозахсодержание паров газов стационарными газовыми анализаторами (рис. 4, а). Существуют точки забора 2 и 4 проб воздуха в МО у его носовой переборки, точки 1 и 3 в коффердам МО. Во внутренних межбарьерных пространствах забор проб воздуха происходит в точках 5-8 и 14-17 (рис. 4, а). В грузовом насосном отделении стационарные газоанализаторы устанавливают в точках 12 и 13, в электромоторном отсеке – 10 и 11. Отбор проб воздуха осуществляется в воздушном шлюзе отделения грузовых электромоторов и грузовых насосов (точки 18 и 19), в районе ПУ грузовыми операциями у воздухозаборника 20 и у вентиляционного канала 9 (рис. 4, б).

Отбор проб паров груза
Рис. Схема расположения точек отбора проб воздуха для анализа на содержание паров груза

Вспомогательные системы судна-газовоза рефрижераторного типаСтационарные газоанализаторы предусматриваются не только в ПУ грузовыми операциями газовоза, но и на его ходовом мостике, а также в местах несения постоянной судовой вахты. Если оборудование стационарных газоанализаторов находится в газобезопасном судовом помещении, то трубопроводы, необходимые для отбора воздуха, должны иметь запорные клапаны, чтобы в случае опасности можно было прекратить сообщение с загазованным помещением. Использованный в газоанализаторах газ выпускается в атмосферу через топы судовых мачт или через другие вентиляционные каналы. Трубопроводы, прокладываемые между газоанализаторами и устройствами отбора проб воздуха, не принято проводить через газоопасные помещения. Применение общих трубопроводов, используемых для отбора проб воздуха из различных судовых помещений газовоза, обычно не допускается.

На газовозах, перевозящих сжиженные газы в мембранных или полумембранных танках, межбарьерные пространства, трюмные помещения должны быть снабжены газоанализаторами, которые способны измерить концентрацию газа от 0 до 100 % по объему в воздушной среде этих помещений. Системы звуковой и световой сигнализации должны срабатывать при достижении концентрации паров газа, равной 30 % нижнего предела воспламеняемости газовоздушной смеси. Производительность стационарных газоанализаторов устанавливается такой, чтобы приборы обнаружения паров газа обеспечивали отбор и анализ проб из каждого места контроля воздушной среды последовательно через промежутки времени, не превышающие 30 минут.

Отбор проб воздушной среды и обнаружение паров газа ведется постоянно в вентиляционных каналах, расположенных в жилых и служебных помещениях, через которые проходит трасса трубопроводов, содержащих сжиженный или парообразный груз. На газовозах, предназначенных для транспортировки токсичных газов, межбарьерные пространства, трюмные помещения оборудуют стационарной системой трубопроводов, используемых для отбора проб воздуха. Интервал, с которым происходит отбор воздуха из этих помещений, обычно составляет 4 часа. Если в трюмном пространстве находится обслуживающий персонал, то интервал между анализами проб воздуха не должен превышать 30 минут.

На практике при транспортировке сжиженных газов морем допускается применять переносные газоанализаторы, прежде всего в грузовых насосных и компрессорных помещениях, помещениях электродвигателей грузовых систем, ПУ грузообработкой судна, в воздушных шлюзах, а также в других помещениях, расположенных в грузовой зоне газовоза. Переносное газоанализаторное оборудование следует ввести в действие за 30 минут до входа обслуживающего персонала в эти помещения и брать пробы воздуха не реже одного раза в 30 минут. На каждом судне предусматривается не менее двух переносных газоанализаторов.

Вспомогательные системы судна-газовоза рефрижераторного типаКонструкции газоанализаторов должны допускать их быстрое испытание и калибровку. Операции по тарировке газоанализаторов проводятся через регулярные промежутки времени (раз в полгода) с тем, чтобы содержать их в работоспособном состоянии. Газоанализаторы, предназначенные для эксплуатации в жилых и служебных помещениях, а также в помещениях ПУ грузовыми операциями, должны иметь диапазон измерения содержания газа в воздушной среде, соответствующий его предельно допустимым концентрациям.

В случае возникновения аварийной обстановки, т. е. при содержании газов сверх предельно допустимых норм, во избежание удушающего воздействия на экипаж судна, судовую надстройку нужно герметизировать, а систему противохимической вентиляции включить. Система противохимической вентиляции предназначена для подачи очищенного воздуха в жилые, служебные помещения, в помещения воздушных шлюзов, а также в МО. Она создает также воздушный подпор в вентилируемых помещениях и поддерживает необходимую температуру.

Подобные системы оборудуют фильтровентиляционными установками с охладителями воздуха. Электровентиляторы, фильтры-поглотители и прочее оборудование системы противохимической вентиляции размещают в пределах обслуживаемого контура в специальных выгородках надстройки. Очищенный воздух необходимо подавать во все обслуживаемые помещения. Для этого следует использовать штатные системы вентиляции и системы кондиционирования воздуха. Отработанный воздух из обслуживаемых помещений должен выводиться через перепускные устройства, позволяющие поддерживать необходимый избыточный напор.

Фильтровентиляционные установки системы противохимической вентиляции обычно содержат фильтры-поглотители, собираемые в колонки из двух-трех фильтров номинальной производительностью около 200 м3 с примерно одинаковым сопротивлением. Вентиляторы, входящие в состав противохимической вентиляции, обычно центробежного типа с производительностью примерно на 30 % больше требуемой воздухоподачи. На рис. 5 показана схема противохимической вентиляции, включающая две фильтровентиляционные установки. Одна из них, содержащая фильтр грубой очистки 7, фильтры-поглотители 6, вентилятор 5, а также тягонапорометры 8 и 9, обслуживает группу бытовых помещений. Очищенный воздух подается в одно из помещений, в другие воздух попадает через перепускные клапаны 4. Перепускные клапаны 3 обеспечивают сообщение с окружающей средой; они снабжаются электромагнитным клапаном. Привод такого же типа 1 имеет пневматический электрозамыкатель перепускного вентиляционного клапана 2 с приемным предохранительным наконечником импульсных труб. Судовые системы и трубопроводыТрубопроводы систем импульсных труб обеспечивают подвод воздуха к приборам контроля. Управляет работой перепускного клапана электрозамыкатель. Вторая фильтровентиляционная установка, содержащая влагоотделитель 12, два блока фильтров 10 и 13, а также общий вентилятор 11, соединена с системой кондиционирования воздуха и снабжает очищенным воздухом жилые и служебные помещения.

Противохимическая вентиляция газовоза
Рис. 5 Схема противохимической вентиляции газовоза

Система противохимической вентиляции МО, помещений вспомогательных дизель-генераторов имеет подачу очищенного воздуха от отдельных фильтровентиляционных установок. Эти установки должны быть рассчитаны на подачу достаточного количества воздуха в помещения, из которых при герметизации МО осуществляется забор воздуха, необходимого для работы главной энергетической и вспомогательных установок. Температура воздуха поддерживается воздухоохладителями. При расчете и проектировании систем противохимической вентиляции нужно учитывать рост сопротивления фильтров по мере их загрязнения.

Поступление очищенного воздуха при работе системы противохимической вентиляции должно быть таким, чтобы обеспечивался двукратный обмен воздуха в час, а избыточный подпор воздуха в обслуживаемых помещениях составлял не менее 0,15-0,30 кПа. Температура воздуха в вентилируемых помещениях не должна превышать при этом 40 °C. При определении аэродинамического сопротивления системы фильтров в целях учета их загрязненности коэффициенты запаса по сопротивлению принимают равными: для фильтро-поглотителей – 1,5, для фильтрующих секций – 2,0.

Читайте также: Энергетическая установка, системы и трубопроводы плавучей буровой установки

Контролируемыми параметрами системы противохимической вентиляции являются сопротивление очистных фильтров, производительность фильтровентиляционных установок, подпор воздуха, создаваемый системой в обслуживаемых помещениях. В качестве контрольных приборов применяют дифференциально-мембранные тягонапорометры.

Грузовые системы

Грузообработка газовозов – ответственная и опасная операция, которую часто осуществляют за 10-12 часов. При этом перекачке подлежит до 100-300 тыс. м3 сжиженного груза. Поэтому грузовые системы газовозов должны быть не только высокопроизводительными, но и надежными. Для достижения последнего предусматриваются аварийные Грузовые насосы газовозов – работа с погружными и центробежными насосамигрузовые насосы. Иногда вместо насосов можно использовать системы вытеснения сжиженного газа избыточным давлением, создаваемым компрессорами в грузовых танках. Для окончательного удаления груза из грузовых танков используются одно- и двухступенчатые компрессоры.

Для грузообработки газовозов применяются центробежные, вихревые и паровые прямоточные насосы. Грузовые насосы и компрессоры снабжают устройствами для их автоматического отключения в случае достижения установленного уровня сжиженного газа в грузовом танке. Отключаются грузовые насосы и в случае падения давления паров груза в грузовом танке до минимально допустимого значения. Если непосредственно у насоса или компрессора отсутствуют предохранительные клапаны, то должно быть, предусмотрено устройство, отключающее грузовые насосы и компрессоры при закрытии аварийного клапана на напорных трубопроводах. Предохранительные клапаны ставят на грузовых компрессорах и насосах, если давление нагнетания превышает допустимую величину, на которую рассчитана грузовая система. Если в составе грузовой системы есть насосы (из расчета по два независящих друг от друга на каждый грузовой танк), то аварийные насосы в таких случаях обычно не предусматривают.

Аварийная разгрузка газовозов с помощью создаваемого в грузовых танках избыточного давления возможна только в том случае, если грузовые танки спроектированы как сосуды давления. Для большинства сферических грузовых танков вкладного типа, применяемых на газовозах, допустимым давлением при плавании судна в море считается 0,19 МПа.

Конструкции грузовых танков газовозовПредохранительные клапаны сферических грузовых танков, в которых газ перевозится при атмосферном давлении, рассчитываются на избыточное давление, равное 9,025 МПа. Если оба грузовых насоса одного из сферических грузовых танков откажут в момент нахождения судна в порту при отсутствии динамических нагрузок, то можно создать избыточное давление до 0,215 МПа. Для беспрепятственного повышения давления в грузовом танке на его предохранительных клапанах предусматриваются дополнительные установочные приспособления.

В случае аварийной разгрузки за счет повышения давления в грузовых танках газовоза сжиженный груз испаряется в испарителях и снова вводится в грузовой танк. По мере возрастания давления в грузовом танке сжиженный груз перемещается либо в соседний порожний танк, либо в береговое хранилище. Если сжиженный газ подается в соседний порожний танк, то оттуда он перекачивается в емкости берегового хранилища грузовыми насосами. При передаче сжиженного груза сразу из аварийного танка в хранилище, расположенное на берегу, часть груза подлежит сожжению в основных или во вспомогательных котлах или установках производства инертных газов. Сжигать частично газ, подаваемый в береговые хранилища избыточным давлением внутри танка, приходится потому, что повышенное давление в грузовом танке вызовет повышение давления в емкостях береговых пунктов приема груза, на что они, как правило, не рассчитаны.

Грузовые насосы погружного типа наиболее распространены на судах, предназначенных для транспортировки сжиженных газов. Такие насосы обычно располагают в грузовых башнях, достигающих в диаметре 3 м. Грузовые башни располагают или над сточными колодцами, или в центре грузовых танков, если они имеют, например, сферическую форму (рис.  6). Грузовая колонна 10 содержит в себе все трубопроводы, необходимые для грузообработки судна, а также трап спиральной формы 9 (рис. 6, а), используемый для осмотра колонны, трубопроводов, расположенных в ней, и для проведения мелкого ремонта. В грузовой колонне находятся следующие трубопроводы: системы наполнения грузового танка 1, системы опорожнения 2, трубопровод 3 указателя уровня наполнения танка сжиженным грузом, а также Судовые системы и трубопроводыгруппа трубопроводов 8, предназначенных для распыления сжиженного газа во время балластного перехода судна. Как известно, распыление груза в балластном рейсе необходимо для поддержания пониженной температуры в грузовых танках газовозов. Погружные центробежные насосы 11 с электрическим приводом достигают подачи 750-950 м3 при напоре, равном 1,2 МПа. На рис. 6, б видно, что труба наполнения грузового танка в нижней части грузовой колонны выходит за ее пределы и соединяется с торообразной трубой, окаймляющей грузовую колонну. Вытекание сжиженного груза через отверстия в торообразном трубопроводе обеспечивает равномерное безвихревое движение жидкости.

Грузовая колона газовоза
Рис. 6 Конструкция грузовой колоны

В куполе грузового танка, к которому примыкает грузовая колонна, есть расширительное соединение 4 между обшивкой купола и наружным покрытием 5 грузового танка. Изоляция 6 грузового танка укладывается не только по поверхности обшивки танка, но и вокруг купола, до уровня компенсационного соединения 4. Между куполом грузового танка и грузовой колонной укладывается слой тепловой изоляции 7, что позволяет достичь значительного перепада температуры по сравнению с температурой в грузовом танке.

Как уже отмечалось, Аварийные процедуры на СПГ газовозахаварийная система грузообработки газовозов используется только в случае отказа основных грузовых насосов (рис. 7). Основу аварийной грузовой системы составляет погружной электрический насос 10, опускаемый в сжиженный газ аварийного грузового танка только на время работы насоса. В нерабочем положении электрический насос 10 показан пунктиром. Как видно, аварийный грузовой насос центробежной крыльчаткой 2 перемещается внутри колонны 3 аварийного опорожнения грузового танка. Колонна 3 фиксируется на уровне. купола грузового танка 5. Для фиксации опущенного аварийного насоса внутри колонны предусматриваются направляющие 4. Уплотнительное соединение 1 позволяет обеспечить забор сжиженного груза через приемный фланец. Сжиженный газ, подаваемый аварийным грузовым насосом вверх по колонне аварийного опорожнения, удаляется из колонны через выпускной патрубок 7. Электроснабжение аварийного грузового насоса осуществляется с помощью проводки, проложенной внутри подъемной трубы 6. Эта же труба используется как тяга подъема и опускания аварийного грузового насоса.

Аварийная система грузообработки газовозов
Рис. 7 Аварийная грузовая система газовоза

В нерабочем состоянии системы аварийного опорожнения грузового танка газовоза, когда аварийный электрический грузовой насос 10 находится в верхнем положении, клапан 8 герметизации колонны аварийного опорожнения грузового танка закрыт. Патрубки 9 предусмотрены для продувки камеры хранения аварийного погружного электрического насоса инертными газами. Сальник 11 необходим для герметизации колонны аварийного опорожнения грузового танка. Подъемная труба 6 заканчивается распределительной коробкой 12, к которой подается Грузовые насосы газовозов – работа с погружными и центробежными насосамикабель энергоснабжения погружного аварийного насоса.

Насосы, не погружаемые в грузовые танки газовоза во время грузообработки судна, размещают в помещениях на верхней палубе, в пределах грузовой зоны. Электрические двигатели, приводящие в движение грузовые насосы или компрессоры, располагают в отдельном помещении, по соседству с насосным отделением. В местах прохода валов электрических двигателей грузовых насосов или компрессоров предусматриваются газонепроницаемые сальники. Оборудование грузовой системы должно находиться в помещениях грузовых насосных и компрессорных отделений и быть доступно для осмотра обслуживающим персоналом, облаченным в защитную одежду и снабженным автономными дыхательными аппаратами. Оборудование в насосных и компрессорных не должно затруднять эвакуацию из этих помещений пострадавших от воздействия газа и находящихся в бессознательном положении людей. Все клапаны, используемые при грузообработке судна, должны быть доступны в защитной одежде.

ПУ грузовыми операциями, за редким исключением, располагаются в помещениях на верхней палубе, в районе грузовых танков. В районе жилых и служебных помещений ПУ размещают только в тех случаях, если они отвечают требованиям, предъявляемым к газобезопасным помещениям. Система измерения параметров сжиженного груза при этом должна иметь структуру, позволяющую косвенно оценивать показания, а размещаемые в пределах ПУ газоанализаторы должны исключать возможность нарушения газобезопасности этого помещения.

Электрические приводы грузовых компрессоров и насосов снабжают устройствами автоматического отключения при закрытии быстрозапорных клапанов на трубопроводах грузовой системы. Погружные грузовые насосы автоматически отключаются при опорожнении грузового танка до заданного уровня, при понижении давления сжиженного груза на выходе из грузового насоса и при перегрузке электрических двигателей насосов. Электрические приводы погружных грузовых насосов блокируются так, чтобы исключался их пуск при дегазации, сушке и захолаживании грузовых танков. Электродвигатели компрессоров повторного сжижения испарившегося в течение рейса газа, как и электроприводы грузовых насосов и компрессоров, размещают в помещениях, отделенных от насосного и компрессорного помещений газонепроницаемыми переборками.

Грузовые операции на газовозах морского типаПринципиальная схема грузовой системы газовоза с четырьмя грузовыми танками призматического вкладного типа приведена на рис. 8. Каждый грузовой танк, отмеченный пунктиром на указанной схеме, снабжен двумя грузовыми насосами 1 погружного типа, каждый из которых расположен по обе стороны продольной переборки. Продольная переборка снабжена клапанами 2, управляемыми приводом 3, над куполом грузового танка. В случае неисправности одного из грузовых насосов грузообработку грузового танка можно вести с помощью насоса соседнего отсека, но при этом клапаны 2, обеспечивающие сообщение между обеими частями грузового танка, должны быть открытыми.

Грузовая система газовоза
Рис. 8 Схема грузовой системы газовоза

Грузовые танки 11 сообщаются с магистральными трубопроводами 10 на верхней палубе газовоза с помощью системы трубопроводов и фильтров 9. Разъемные фланцы магистральных трубопроводов 10 обращены к каждому из бортов судна. С их помощью сообщаются грузовая система газовоза с системами береговых газовых хранилищ.

Грузовая система, показанная на рис. 8, предназначена для приема нефтяных газов или аммиака. Загрязнение воздуха с судов и терминаловИспаряющиеся в процессе транспортировки газы таких сортов принято подвергать повторному сжижению. Оно осуществляется с помощью компрессора 5, сообщающегося с конденсатором 4 и фильтром 6. Фильтры обычно снабжаются устройством 7 отбора паровых функций сжижаемого груза для возврата его на повторное сжижение. Только незначительное количество несконденсировавшихся паров, груза, поступающих от предохранительных клапанов, может быть выброшено в атмосферу через вентиляционную мачту 8. Как показано на схеме, установок повторного сжижения три. Повторно сжиженный груз поступает в грузовые танки по трубопроводам 13, трубопроводы 12 служат для распыления сжиженного газа в грузовом танке во время балластного перехода судна. При наличии системы распыления сжиженного груза температурная подготовка грузовых танков к приему низкотемпературного груза требует значительно меньше времени, чем при отсутствии системы распыления. Распыление газа можно не проводить, если балластный переход судна не продолжителен и не превышает 36 часов.

Во время балластного перехода, например, метановоза через 36 часов с момента его начала температура паров груза возрастает по мере удаления от днищевого перекрытия грузового танка, на котором находится небольшое количество сжиженного груза (рис. 9). Сжиженный газ, оставленный в грузовом танке на время балластного рейса, помогает поддерживать пониженную температуру.

Грузовой танк в балластном рейсе
Рис. 9 Температурный градиент грузового танка в балластном рейсе

Суммарную Специальные системы газовозовпроизводительность грузовой системы газовозов выбирают в зависимости от грузовместимости судна. Как видно из рис. 10, суммарная производительность грузовой системы лежит в пределах двух аппроксимирующих прямых Q = 0,081W и Q = 0,101W, где W – грузовместимость газовоза. Точки на рис. 10 соответствуют производительности грузовой системы некоторых газовозов, взятых в качестве примера.

Производительность грузовой системы газовоза
Рис. 10 Производительность грузовой системы в зависимости от грузовместимости газовоза

Погрузочно-разгрузочные разъемные соединения грузовой системы располагаются на грузовых площадках левого и правого борта (рис. 11), обычно вблизи ПУ грузовыми операциями 8. Как показано на рис. 11, на грузовую площадку 10 выводятся фланцы магистральных грузовых трубопроводов 2, каждый из которых соединен с разъемами 1, предназначенными для продувки инертными газами. Туда же выводятся трубопроводы, служащие для снабжения с берега. Трубопровод 3 предназначен, например, для приема инертного газа из береговых хранилищ, нефтяное котельное топливо подается по трубопроводу 4, дизельное по трубопроводу 5. Судовые системы бытового водоснабженияСистема питьевой воды может быть пополнена с берега с помощью трубопровода 6. Трубопровод 7 позволяет подключить береговую пожарную магистраль к главной магистрали судовой водопожарной системы.

Трубопроводы грузовой системы газовоза
Рис. 11 Общий вид трубопровода грузовой системы газовоза со сферическими вкладными грузовыми танками

Переходной мостик 9 обеспечивает доступ экипажа к помещению ПУ грузовыми операциями, он устанавливается на уровне верхней части грузовых танков. Грузовая площадка располагается значительно ниже переходного мостика, между грузовыми танками. Палубу грузовой площадки во избежание ее повреждения от воздействия низкотемпературного пролившегося груза покрывают теплоизоляционными материалами. Грузозащитный козырек 11 устанавливают по краю грузовой площадки 10 так, чтобы пролившийся низкотемпературный груз не попал на палубу газовоза или его борт. Судовые системы и трубопроводыГибкие трубопроводы, подаваемые с берега для обслуживания судна, удерживают и подаются на борт к грузовой площадке легкими стрелами или набольшим краном 12, как это показано на рис. 11.

Как уже отмечалось, на большинстве газовозов на время балластного перехода оставляют небольшое количество груза – газа, который распыляют для поддержания пониженной температуры в грузовых танках. Однако это не означает, что в состав грузовой системы не следует включать оборудование для зачистки грузовых танков. Зачистная система газовоза предназначена для удаления небольших остатков сжиженного груза, а также для удаления паровой фракции груза из грузовых танков. Полное освобождение танков от груза необходимо, например, перед выводом грузовых танков из эксплуатации на случай ремонта, а также в тех случаях, когда поддержание пониженной температуры в грузовых танках во время балластного перехода выполняют установки повторного сжижения.

Все трубопроводы грузовых систем газовозов, заполняемые сжиженным грузом, в период их эксплуатации обычно отделяются от грузовых агрегатов, механизмов и грузовых танков предохранительными клапанами. Остатки сжиженного груза из емкостей предохранительных клапанов сливаются в грузовые танки, остатки сжиженного газа с предохранительных клапанов грузовых насосов – в приемную часть грузовых насосов. Остатки сжиженного газа из погрузочно-разгрузочных коллекторов и грузовых шлангов удаляют продувкой инертными газами. Специальные системы газовозовТрубопроводы погрузки и выгрузки сжиженного газа четко маркируют и снабжают, как правило, двумя клапанами, причем открытие их контролируется с ПУ грузовыми операциями и с ходового мостика. Вместо двух клапанов допускается установка одного на трубопроводах погрузочно-разгрузочных магистралей, если этот клапан имеет местное ручное управление, а также дистанционное не менее чем из двух различных мест, обычно с ходового мостика и со станции погрузки или ПУ грузовыми операциями. Система управления клапанов обычно снабжается аварийным приводом закрытия клапана, срабатывающим от повышения температуры. Плавкие предохранители, которыми оборудуется привод аварийного закрытия клапанов, имеют температуру плавления 90-104 °С+ их устанавливают в местах наиболее опасных при возникновении пожара, т. е. на куполах грузовых танков, в грузовых насосных отделениях и т. п., где возможно возникновение огня.

Привод дистанционно-управляемых клапанов грузовых систем обычно электромагнитный, что позволяет обеспечивать автоматическое закрытие клапана при выходе из строя привода или при прекращении его энергоснабжения. Автоматический дистанционный привод при срабатывании не должен препятствовать работе местного ручного привода.

Магистральные трубопроводы грузовых систем могут быть проложены в нос и в корму от грузовой зоны судна и отстоять от линии борта на расстояние не менее 760 мм. При этом их отдельные участки должны иметь только сварные соединения. На расстояние менее 760 мм к борту могут подходить только поперечные трубопроводы, к которым подсоединяются гибкие шланги, подаваемые с берега при грузообработке судна.

Все грузовые танки газовозов, а также их трюмные помещения, межбарьерные пространства и грузовые трубопроводы, которые могут подвергаться воздействию внутреннего давления, превышающего расчетное значение, снабжают системой защиты от повышенного давления. Устанавливают эту систему независимо от установки системы регулировки давления грузовых танков. Система защиты от повышенного давления грузосодержащих конструкций должна сообщаться с системой газоотводных труб и колонн таким образом, чтобы скопления паров груза на палубе газовоза были сведены до минимума, а также исключалась возможность проникновения паров груза в жилые и служебные помещения.

Грузовые танки вместимостью свыше 20 м3 снабжают двумя предохранительными клапанами, пропускная способность каждого должна соответствовать суммарной пропускной способности, необходимой для данного танка. Общие вопросы конструкции судов-газовозовПредохранительные клапаны устанавливают так, чтобы груз не скапливался в непосредственной близости от них или в корпусах клапанов. Клапаны связаны с системой сигнализации и оповещения, которые информируют о подрыве предохранительного клапана. Давление, на которое рассчитывают клапаны, не должно превышать расчетного для грузовых танков данного типа. Конструкция предохранительных клапанов должна быть такой, чтобы при температуре окружающей среды 0 °C в них не образовывались снежные пробки при срабатывании клапана, а также чтобы корпуса клапанов не обмерзли и не обледеневали. При профилактическом обслуживании и ремонте может быть отключен только один из двух предохранительных клапанов, обслуживающих данный грузовой танк. Последнее еще раз свидетельствует о важности системы предохранения грузосодержащих конструкций от повышенного давления в целях обеспечения безопасности эксплуатации газовозов.

Система понижения давления в грузовых танках предназначена для регулирования давления внутри грузосодержащих конструкций во время пожара. В состав такой системы входят предохранительные клапаны, оборудованные предохранительными плавкими элементами. Температура плавления этих элементов в пределах 98-104 °C. Энергообеспечение клапанов должно быть независящим от общесудовых энергетических систем. Пропускная способность дополнительной системы понижения давления в грузовых танках определяется зависимостью

Q=FG A0,82,          Форм. 1

где:

  • Q’ – минимально требуемая пропускная способность выпуска по воздуху, м3, при температуре 0 °C и давлении 0,103 МПа;
  • F– фактор, учитывающий воздействие пожара на грузовые танки (F = 0,5 – для изолированных грузовых танков, расположенных над палубой, F = 0,2 – для танков с тепловой изоляцией вкладного типа, расположенных в трюмах, F = 0,1 – для мембранных и полумембранных танков);
  • G’ – газовый коэффициент, определяемый по формуле

G=12,4zT/M/L+ρ mD.          Форм. 2

Здесь:

  • L – теплота парообразования груза в условиях разгрузки, кДж/кг;
  • ρ – относительная плотность жидкой фазы груза при пониженном давлении (ρ = 1,0 для пресной воды);
  • т – коэффициент, значения которого для различных газов приведены в табл. 1;
  • z – коэффициент сжижаемости выходящего через клапан газа, при оценочных расчетах можно принять z = 1;
  • D = 0,606 – постоянная, определяемая в зависимости от удельной теплоемкости газа;
  • T’ – температура при давлении, на которое установлен предохранительный клапан, K;
  • M – молекулярная масса газа;
  • A – площадь поверхности грузовых танков, имеющих форму тел вращения.

Для грузовых танков, не являющихся телами вращения, в качестве А принимается площадь поверхности грузового танка за вычетом площади поверхности днищевой части.

Таблица 1. Значение коэффициента m при давлении газа не выше 0,206 МПа
ГрузmГрузm
Азот400Пропан2 000
Аммиак безводный3 400Пропилен1 600
Бутадиен1 800Хлористый винил900
Бутан2 000Хлористый метан816
Бутилен1 900Этан2 100
Метан2 300Этилен1 500
Оксид пропилена1 550

 
Газоотводная система терминала для утилизации газовых смесей получаемых с танкераСистема защиты грузовых танков от вакуума призвана предохранять танки, рассчитанные на эксплуатацию при давлении не более 0,025 МПа. Такие грузовые танки обычно не способны выдержать максимально возможную разность давлений внутри него и снаружи, которая может возникнуть при максимальной производительности грузовых насосов, работающих на опорожнение грузового танка, или в случае прекращения возврата паровых фракций груза в танки. Если на судне имеется установка повторного сжижения груза или предусмотрена возможность сжигания испаряющегося газа в главной энергетической установке, то в состав системы защиты грузовых танков от вакуума предусматриваются не менее чем по два манометрических реле на каждый грузовой танк. Манометрические реле способны при понижении давления ниже установленного уровня остановить разгрузку танка или открыть доступ инертному газу или парам груза внутрь него в целях поддержания заданного давления. Пропускная способность перепускных клапанов, управляемых манометрическими реле, должна быть не менее чем подача грузовых насосов данного грузового танка. Если перепускные клапаны системы защиты грузовых танков от вакуума открывают доступ к грузовым танкам парам груза, то пары груза должны поступать из установок повторного сжижения, но ни в коем случае не из системы грузовых трубопроводов.

Грузовые танки обычно заполняются сжиженным газом не более чем на 98 % объема танков при спецификационной температуре груза. Если ρR и ρL – плотность сжиженного груза при спецификационной температуре или при температуре и давлении заполнения, то максимальная грузовместимость танка VL = 0,98 · V · ρRL, где V – объем грузового танка. На борту газовоза в системе судовой документации всегда есть перечень, в котором указаны пределы заполнения грузовых танков для каждого вида перевозимого груза, данные о возможных температурных условиях грузообработки судна, а также значения максимальных спецификационных температур различных грузов. В нем обычно указываются и значения давлений, на которые рассчитаны предохранительные клапаны грузовых систем.

Газоотводная система терминала для утилизации газовых смесей получаемых с танкераГазоотводная система, предусматриваемая на газовозах предназначена для удаления газовых фракций груза, поступивших через предохранительные клапаны из грузосодержащих конструкций. Выпускные отверстия газоотводных труб и колонн должны быть расположены над уровнем верхней палубы газовоза на расстоянии, равном большей из двух величин: 6 м или В/3, где В – ширина судна. Над площадкой рабочей зоны и над переходным мостиком выпускные отверстия газоотводных труб должны возвышаться не менее чем на 6 м. От ближайшего воздухозаборника выпускные отверстия должны быть расположены на расстоянии не менее ширины судна или 25 м в зависимости от того, которая из этих величин меньше. Другие отверстия газовыпускных труб, не связанных с предохранительными клапанами, но сообщающиеся с грузосодержащей системой, должны располагаться на расстоянии не менее 10 м от ближайшего воздухоприемника или отверстия в жилых и служебных помещениях, а также других газобезопасных помещений. Если газовоз приспособлен для транспортировки нескольких видов сжиженного газа, которые могут вступать в опасное взаимодействие друг с другом, то системы газоотводных труб, связанных с предохранительными клапанами, должны быть независимыми для каждого вида груза. Конструкция газоотводных труб должна исключать попадание в них воды, снега, дождя, а также посторонних предметов.

Предохранительные клапаны, устанавливаемые на грузовых танках, должны иметь пропускную способность, соответствующую производительности системы заполнения грузовых танков инертным газом. Давление в системе инертных газов должно быть выше давления, на которое установлены предохранительные клапаны. Пропускная способность предохранительных клапанов может быть рассчитана в зависимости от интенсивности образования паров груза при воздействии пожара на грузовые танки. Тогда минимальная пропускная способность клапана по воздуху

Q=FGA0,82,

где:

  • G – газовый коэффициент, равный;

G=12,4/LD·zT/M,

(здесь T – температура груза в градусах Кельвина при давлении в 1,2 раза большем, чем установочное давление предохранительного клапана).

Системы инертных газов

Организация безаварийной эксплуатации танкера-газовозаИнертный газ, используемый для судовых нужд, представляет собой газовую смесь, получаемую в процессе сгорания топлива в главной или вспомогательной энергетических установках или в установках, специально предназначенных для производства инертного газа. В среде инертного газа содержание кислорода сокращено до такой степени, что даже при наличии в ней углеводородов исключаются любые формы горения или взрыва. На рис. 12 представлена диаграмма взрывоопасных газовых смесей углеводородов с кислородом воздуха. Каждая точка диаграммы характеризует смесь газообразного углеводорода с кислородом воздуха и с инертным газом (в процентах по объему).

Образование взрывоопасных смесей в грузовых танках
Рис. 12 Диаграмма образования взрывоопасных смесей газообразных углеводородов с воздухом и инертным газом

Смесь воздуха с газообразным углеводородом при отсутствии инертного газа характеризуется прямой АВ, рис. 12. Прямая АВ показывает уменьшение концентрации кислорода по мере роста концентрации газообразного углеводорода в его смеси с воздухом. Участок диаграммы, расположенный слева от линии АВ, отвечает смесям газообразного углеводорода с кислородом. Наиболее высокой концентрации углеводорода во взрывоопасной смеси с воздухом отвечает на диаграмме точка D, наименьшей – точка С. По мере возрастания концентрации инертного газа в смеси изменяются, и пределы образования взрывоопасной смеси. Линии СЕ и DE окаймляют зону образования взрывоопасной смеси газообразного углеводорода и кислорода воздуха.

Изменение состава смеси углеводорода с воздухом, получаемой добавлением воздуха или инертного газа, определяется вдоль пунктирных линий, изображенных на диаграмме. Такие линии исходят из точки А, характеризующей чистый воздух. Линии могут исходить и от горизонтальной оси, отвечающей содержанию кислорода в воздухе. В качестве примера на диаграмме нанесены две такие линии АЕ и АН. Одна из них пересекает зону возможного воспламенения углеводорода, другая не пересекает указанную зону. Пунктирная прямая AG касается границы зоны воспламеняемости углеводорода, характеризуя тем самым критические соотношение между содержанием в смеси кислорода воздуха и газообразного углеводорода. Любая прямая, проходящая выше прямой AG, пересекает зону возможного воспламенения, заштрихованную на диаграмме, и означает критическое состояние смеси. Из диаграммы видно, что газовая смесь, содержащая менее 11 % кислорода по объему, не может воспламениться или взорваться даже при наличии открытого источника воспламенения. Учитывая Инертизация, продувка воздухом и замена груза в грузовых танкахважность процесса инертизации газовых сред на газовозах и обеспечения взрывобезопасности судна, большинство классификационных обществ ужесточают требования, предъявляемые к качеству инертного, используемого для судовых нужд. Считается, что в среде инертного газа должно быть не более 5 % кислорода по объему.

Инертный газ на газовозах используется для создания буферной среды между воздухом и парами груза (углеводородами) в период подготовки грузовых танков к эксплуатации, перед их заполнением сжиженным газом, а также в период вывода грузового танка из эксплуатации, например для ремонта. При замене одного вида сжиженного газа, транспортируемого на судне, другим инертным газом разбавляют паровые функции прежнего груза, которые затем удаляют из грузового танка компрессором. Если новый груз не совместим с воздухом или прежним грузом, то инертный газ используется для нейтрализации среды в грузовом танке перед загрузкой сжиженного газа нового вида. Инертный газ применяют также для очистки и продувки арматуры грузовой системы, как до начала ее эксплуатации, так и после нее. Продувке инертными газами подвергаются все грузосодержащие конструкции в случае проведения мелких ремонтных работ.

Хранят инертный газ обычно в отдельных емкостях, которые не используются для хранения груза. Система производства и расходования инертного газа на судне не должна загромождаться конструкциями, способными образовывать застойные зоны инертного газа. Если газ хранится при температуре ниже 0 °C, то следует предусмотреть конструктивные меры защиты корпусных конструкций от его воздействия, при этом температура конструкций не должна опускаться ниже пределов, допускаемых для материалов, из которого они выполнены.

Каждое судовое помещение, заполняемое в процессе эксплуатации судна инертным газом, выполняется независимым от соседнего, и регулировка давления инертного газа в каждом из них выполняется индивидуально. Клапаны на трубопроводах и оборудовании системы инертного газа устанавливают обычно невозвратного или невозвратно-запорного типа, что предотвращает попадание паров груза в систему инертных газов. Инертная среда в судовых помещениях поддерживается или с помощью генерируемого в специальных установках инертного газа, или с помощью инертного газа, хранящегося в судовых емкостях. В последнем случае запасы инертного газа должны быть определены из расчета нормального расходования не менее чем за 30 суток. Судовая система инертного газа должна иметь приемные трубопроводы, позволяющие подключать ее к береговым средствам подачи инертного газа на судно. Такие трубопроводы инертного газа следует предусмотреть, даже если на борту имеется установка по производству инертного газа.

Некоторые классификационные общества допускают использование вместо инертного газа сухого воздуха, имеющего при атмосферном давлении точку росы не выше -45 °C. Но и в этом случае на газовозе любого типа должна быть предусмотрена установка по производству инертного газа или емкость с газом, достаточным для заполнения наибольшего из судовых помещений, подвергаемых инертизации. Пространства, примыкающие к вкладным грузовым танкам типа С, эксплуатируемым при пониженной температуре, должны быть инертизированы сухим воздухом или инертным газом. Инертизация межбарьерных пространств, полностью заполненных изоляцией, обычно не требуется.

Предлагается к прочтению: Свойства сжиженных газов и особенности их перевозки на судах газовозах

Контролю эффективности инертизации грузовых танков отводится немаловажное значение в обеспечении безопасности транспортировки сжиженных газов морем. При подготовке грузовых танков к грузообработке на каждом из танков предусматривается отбор проб для контроля процесса продувки и дегазации.

Для поддержания инертной атмосферы в пустых, не связанных между собой грузовых танках служат автоматические устройства, поддерживающие „дыхание” грузового танка. При таком процессе в дневное время требуется удалять избыток инертного газа из грузового танка и пополнять в ночное.

Системы инертных газов, как известно, широко распространены на танкерах, однако состав этого газа отличается от состава газов, применяемых на газовозах (табл. 2).

Таблица 2. Состав инертного газа, используемого на газовозах и танкерах
ГазОбъем %
ГазовозТанкер
Кислород0,1-41,01,0-2,0
Оксиды серы10 ч./млн*10 ч./млн*
Двуоксид углерода1513
АзотОстальноеОстальное
* Количество частей газа, происходящих на миллион частей

 
Отличаются и их характеристики; так точка росы первых равна температуре производимого газа, а точка росы вторых – равна -45 °C. Инертные газы, необходимые для судовых нужд, получают обычно на борту газовоза сжиганием углеводородного топлива. Существуют в основном три типа установок получения инертных газов. Установки первого типа работают на топочном газе, используя Главная энергетическая установка буксирного суднавыхлопные газы главной энергетической установки или вспомогательных котлов. При этом выхлопные газы нагнетаются в скруббер, где подвергаются очистке и охлаждению. Установки второго типа – автономные низкого давления, где в специальной горелке сжигаются легкие сорта углеводородного топлива. Образующиеся при сжигании газы подвергаются охлаждению и очистке. К третьей группе относятся автономные установки высокого давления. В них выхлопные газы, отработавшие в газовое турбине главной энергетической установки или во вспомогательном турбогенераторе, используются для сжигания жидкого топлива. Может быть предусмотрено сжигание топлива в камере с открытым источником пламени или каталитическое. Инертные газы, полученные в установках высокого давления, также подвергаются очистке и охлаждению.

Качество инертных газов, получаемых в судовых условиях, в значительной степени зависит от химического состава жидкого топлива (рис. 13). Так, например, при сжигании типичного тяжелого топлива, содержащего 86 % углерода C2, 11 % водорода H, 3 % серы S2, состав выхлопного газа в процентах, отнесенных к объему, обычно следующий: 14,22 % CO2, 74,75 % N2, 0,19 % SO2, 10,84 % H2O.

Характеристики инертных газов
Рис. 13 Сравнительные характеристики инертных газов, получаемых из тяжелых и легких сортов топлива

Двуоксид серы и вода сами по себе не являются агрессивными средами, но при смешивании образуют серную кислоту. Поэтому элементы системы инертных газов должны иметь надлежащую противокоррозионную защиту, особенно в тех местах, где возможен контакт оборудования системы с образующейся серной кислотой. Концентрация серной кислоты зависит от процентного содержания серы в сжигаемом топливе. В тяжелых сортах жидкого нефтяного топлива серы содержится около 3 %, в легких сортах топлива – всего 0,5-1,5 %. В природных газах, которые также могут быть использованы для производства инертных газов, содержание серы меньше, чем в легких сортах нефтяного топлива и составляет 0,3-0,5 %. При проектировании оборудования системы инертных газов эффективность противокоррозионной защиты устанавливают в зависимости от типа сжигаемого топлива.

Химический состав производимого в судовых условиях инертного газа зависит не только от типа сжигаемого топлива, но и от условий его сжигания, в частности, скорости подачи топлива и воздуха к горелке, степени смешивания распыляемого в горелке топлива с воздухом. Эти факторы определяют форму и конструкцию горелки. Наиболее перспективными считаются горелки тангенциального типа (рис. 14). Подача воздуха в ней осуществляется по касательной, проходящей к направлению подачи топлива, что приводит к закручиванию потока и более полноценному смешиванию распыляемого жидкого топлива с воздухом. Качественное смешивание сжигаемого топлива с воздухом ограничивает образование в процессе горения угарного газа CO, сажи, и двуокиси азота N2O.

Производство инертного газа
Рис. 14 Горелка установки для производства инертного газа

Газогенераторные установки производства инертных газов, как правило, имеют автономное исполнение и не требуют дополнительного оборудования (рис. 15). На общей фундаментной раме 5 устанавливают производительную башню 1, в которой сжигают топливо, затем подвергают очистке и охлаждению продукты сгорания, компрессор 6, насос 4 подачи жидкого топлива, газоанализатор 3, предназначенный для определения содержания кислорода в получаемых инертных газах. Щит управления 2 вместе с контрольными приборами также монтируют на общую раму 5. Топливные насосы золотникового типаТопливные насосы, применяемые в установках производства инертных газов, обычно винтового или зубчатого типа, насосы для удаления пресной воды – центробежного типа. Компрессор подачи воздуха создает избыточное давление 0,02-0,05 МПа, имеет паровой или электрический привод. Трубопроводы охлаждающего коллектора, по которому подается морская вода, изготавливаются из нержавеющей стали.

Установка для производства инертного газа
Рис. 15 Общий вид установки производства инертного газа

Приборы управления допускают автоматический и ручной контроль за содержанием кислорода в составе производимого инертного газа. К автономным установкам по производству инертных газов обычно можно подключать дистанционный управляющий орган и дистанционный прибор для контроля за содержанием кислорода, подаваемого в судовую систему инертных газов. Установки получения инертных газов автономного типа имею производительность от 250 до 30 000 м3 при давлении 0,02 МПа. Удельный расход жидкого нефтяного топлива в установках низкого давления составляет 0,08 кг/м3 газа, удельный расход воды – около 0,071 м3 воды на 1 м3 газа.

Принципиальная схема установки низкого давления для производства инертных газов показана на рис. 16. Как видно, воздух в камеру сгорания подается компрессором 3, жидкое нефтяное топливо – насосом 4. В горелке 6, куда по главному соплу 5 подается топливо, происходит их смешивание и сжигание. Камера сгорания размещается в верхней части производительной колонны 7. Пресная вода циркулирует по замкнутому контуру и подается насосом 2 для охлаждения рубашки камеры сгорания. Морская вода, подаваемая насосом 1 служит для охлаждения продуктов сгорания в нижней части производительной колонны 7. Уровень воды, стекающей в нижнюю часть этой колонны, регулируется посредством поплавкового регулятора 10, связанного с пневматическим приводом 11 клапана 12, предназначенного для сброса отработанной воды за борт. Фильтры 8 и 13 очищают инертные газы непосредственно в производительной колонне. Излишки его подаются в кожух дымовой трубы, из которой выбрасываются в атмосферу. В горелку зажигания 6 топливовоздушной смеси в производительной колонне подаются воздух и топливо только на время разжигания основной горелки при запуске установки производства инертных газов. Воздух, используемый для работы системы пневмоприводов клапанов, подается по автономной воздушной магистрали, не связанной с подачей топливного воздуха к основной горелке. Вспомогательные системы судна-газовоза рефрижераторного типаГазоанализатор 9, предназначенный для определения уровня содержания кислорода в получаемой смеси инертных газов, устанавливается на участке, расположенном перед арматурой, непосредственно распределяющей подачу инертного газа потребителю.

Производство инертного газа низкого давления
Рис. 16 Принципиальная схема производства инертного газа низкого давления

Температура производимого в установках низкого давления инертного газа обычно на 4-5 °C выше температуры забортной воды. Свойства сжиженных газовИнертные газы, производимые для судовых нужд газовозов, подлежат охлаждению. Для охлаждения инертных газов используются холодильные установки, работающие на фреоне (рис. 17).

Охлаждение инертного газа
Рис. 17 Схема системы охлаждения инертного газа

Установка содержит компрессор 2 для перекачивания фреона, теплообменник 1, охлаждаемый забортной водой, и теплообменник 3, в котором охлаждаются инертные газы, поступающие от установки, их производящей. Производительность холодильной установки рассчитывают исходя из того, что температура морской воды, поступающей в конденсатор 1, должна быть равна 32 °C. Понижение температуры инертного газа позволяет очищать газ и доводить его точку росы до -45 °C. Сушится инертный газ с помощью вентилятора 6 и влагоотделителя 5, которые подключены к емкостям 4 для хранения инертного газа. Температура инертного газа снижается до 4 °C, что позволяет конденсировать большое количество влаги, поступающей от установки, производящей инертные газы. Содержание воды в инертном газе зависит от его температуры (рис. 18), что учитывается при проектировании влагоотделителей инертного газа, используемых в системах охлаждения газов.

Содержание воды в составе газа
Рис. 18 Зависимость содержания воды в составе газа от его температуры

Установки высокого давления, используемые для производства инертных газов, иногда называют турбоинертными. Они представляют собой комбинацию газовой турбины и генератора инертного газа, в котором выхлопные турбины используются в качестве топочного воздуха (рис. 19). Газы, отработанные газовой турбиной, работающей при 100 %-ной загрузке, содержат 16 % по объему кислорода. Отработанный газ с таким содержанием кислорода и подается на генератор инертных газов. Установки высокого давления по производству инертных газов более экономичны, чем установки низкого давления. Расход топлива, идущего на сжигание в генераторе инертных газов, примерно на 25 % меньше, чем расход топлива в установках низкого давления. Это объясняется тем, что в установках высокого давления используется воздушная смесь с обедненным содержанием кислорода. При производстве инертных газов в генераторах низкого давления применяется чистый воздух. Генератор инертного газа в установках высокого давления принципиально не отличается от генератора в установках низкого давления. Жидкое топливо подается топливными насосами 7 и 8 в производительную колонну 9, а также к турбине 4 электрогенератора 3, посаженной на общий вал с главной газовой турбиной 5. Судовые системы бытового водоснабженияПресная вода, предназначенная для охлаждения рубашки производительной колонны 9, подается насосом 6. Воздушный эжектор 2 позволяет вентилировать инертным газом грузовые танки газовоза. Подача морской воды, необходимой для охлаждения инертных газов, вырабатываемых в производительной колонне, осуществляется насосом 1.

Схема установки по производству инертного газа
Рис. 19 Принципиальная схема установки высокого давления по производству инертного газа

Кислородный газоанализатор 10 связан с клапанами подачи топлива и клапанами выброса инертного газа в атмосферу. Это позволяет контролировать расход топлива в автоматическом режиме работы установки, а если требования к содержанию кислорода в инертном газе не соблюдаются, то производить выброс некондиционированного газа в атмосферу.

Поплавковый регулятор 11, пневматический привод 12 клапана 13 связаны между собой и обеспечивают поддержание заданного уровня морской воды в нижней части производительной колонны.

Читайте также: Самоподъемные плавучие буровые установки

Установки по производству инертного газа располагаются в МО, подача инертных газов, потребителю осуществляется посредством раздаточной магистрали. На газовозе в схеме системы инертных газов газовоза могут быть предусмотрены две установки по производству инертных газов (рис. 20). Установка 6 производит инертные газы, используемые для продувки магистральных трубопроводов грузовых систем. Инертные газы, получаемые в установке 6, охлаждаются в теплообменнике 5 и подаются в магистральные трубопроводы 10 системы инертных газов. Съемные коллекторы 7, располагаемые на трубопроводах 10, позволяют подсоединять гибкие шланги 11 и использовать инертные газы, производимые установкой 6 для аварийной продувки межбарьерного пространства грузовых танков газовоза.

Система инертных газов газовоза
Рис. 20 Общая схема системы инертных газов газовоза

Установка 1 по производству инертных газов обеспечивает штатную инертизацию грузовых танков и межбарьерных пространств. Инертный газ, произведенный в установке 1, проходя через охладитель 2, попадает в магистральный трубопровод 12, а от него инертные газы подаются в грузовые танки 17 и межбарьерные пространства 16 этих танков. Инертный газ, производимый установкой 1, может подаваться через гибкие рукава 8 к коллектору грузовой системы для продувки инертными газами коллектора 9 и всех магистралей грузовых систем.

Накапливается инертный газ в ресивере 4. Кислородный газоанализатор 3 выбрасывает в атмосферу инертный газ, полученный в установках 1 и 6, если содержание кислорода в нем превышает допустимую норму. Взаимосвязанные между собой клапаны 13 и 14 поддерживают давление инертного газа постоянным в межбарьерном пространстве в течение суточного колебания температуры окружающего воздуха. Предохранительный мембранный клапан 15 срабатывает в случае выхода из строя клапанов 13 и 14.

В качестве установок по производству инертных газов 1 и 6 могут быть использованы установки низкого и высокого давления. Установки, обеспечивающие получение инертных газов из топочных газов путем их очистки и охлаждения, обычно на газовозах не применяют. Причиной тому является сильно выраженная зависимость химического состава получаемого таким образом инертного газа от режима работы энергетической установки. Установки высокого давления предпочтительнее в тех случаях, когда в составе энергетического оборудования судна имеется газовая турбина или газовый турбогенератор.

Системы пожарной безопасности

Безопасность газовозов и источники воспламенения газовПожарная безопасность газовозов обеспечивается с помощью конструктивных мер, эффективных систем противопожарной защиты, а также организационных мероприятий по предупреждению возникновения огня и борьбе с ним. В число конструктивных мер по борьбе с огнем входит отделение трюмных помещений от МО коффердамами или огнестойкими переборками, расположение МО только в корме газовоза, а также отделение помещений, содержащих воспламеняемую среду, от смежных с ними помещений газонепроницаемыми огнестойкими и огнезадерживающими конструкциями.

Огнестойкими принято называть конструкции, образованные палубами или переборками, изолированными негорючими материалами так, чтобы средняя температура поверхности переборки или палубы на стороне, противоположной огневому воздействию, не повышалась более чем на 139 °С по сравнению с обычной (первоначальной) для данного помещения. И только в отдельных узлах огнестойких конструкций допускается повышение температуры на 180 °C. В зависимости от времени, в течение которого сохраняется приведенный уровень огнестойкости, конструкциям присваивают следующие обозначения: А-60 – в течение 60 минут, А-30 – в течение 30 минут, А-15 – в течение 15 минут, А-0 – указанное тепловое воздействие сказывается мгновенно. Однако распространение пламени и дыма вступает в конструкциях типа А-0 не ранее чем через 60 минут.

К огнезадерживающим конструкциям относят переборки и палубы, которые сохраняют непроницаемость для пламени и дыма в течение 30 минут. Им присваивается обозначение B-0. Конструкции В-15 снабжены тепловой изоляцией, способной обеспечивать в течение 15 минут среднюю температуру на стороне палубы или переборки, противоположной огневому воздействию, которая отличается от первоначальной не более чем на 139 °C.

Огнестойкими конструкциями на газовозах выделяют такие помещения, как ПУ грузовыми операциями, шахты и коридоры, предназначенные для эвакуации людей из МО на случай пожара. ПУ грузовыми операциями обычно отделяют от смежных с ними помещений огнезащитными конструкциями типа Ф-60, от коридоров и выгородок – конструкциями типа А-0. Жилые и служебные помещения отделяют от смежных с ними помещений МО конструкциями типа А-60, причем в них иллюминаторы или смотровые окна должны отсутствовать. Такими же конструкциями снабжают носовые переборки надстроек и рубок, а также наружные (бортовые) переборки, примыкающие к носовым переборкам на участках протяженностью не менее 3 м, отсчитываемых от места их соединения. Высота противопожарной конструктивной защиты типа А-60 на рубках или надстройках должна возвышаться над уровнем верхней палубы не менее чем на высоту трех ярусов. На носовых переборках рубок и надстроек и на участках, примыкающих к ним наружных переборок протяженностью 5 м, отсчитываемых в корму от Конструкция корпуса газовозовместа соединения переборок, устанавливают иллюминаторы только глухого типа.

Сварные газонепроницаемые переборки типа Ф-60 допускается ставить вместо коффердамов и топливных цистерн, отделяющих трюмные помещения газовозов от МО, на газовозах с грузовыми танками такого типа, для которых наличие вторичного барьера не требуется.

В случае пожара эвакуация людей из МО проводится через шахты, имеющие огнестойкое исполнение типа А-60. Сечение такой шахты, расположенной в МО газовоза, показано на рис. 21. Людей из МО выводят по вертикальным трапам 2, высота каждого из которых не должна превышать 8 м. Трапы ведут от нижней двери 1 МО к двери 5, расположенной над верхней палубой. На промежуточных платформах также имеются двери 3, предназначенные для эвакуации людей из помещений судовых электростанций, мастерских и пр. Теплоизоляционное покрытие 4 накладывается с наружной стороны шахты аварийной эвакуации МО. Толщина покрытия колеблется от 50 до 75 мм. В качестве такого теплоизоляционного материала используется обычно минеральная вата, зашиваемая стальной фольгой, толщина которой колеблется от 0,25 до 1,0 мм. Двери, расположенные в шахте, также теплоизолируют. Толщина изоляции на них 35 мм, толщина стальной фольги, покрывающей изоляцию, – 1,0 мм.

Эвакуационный выход из машинного отделения
Рис. 21 Аварийный выход из машинного отделения газовоза

Некоторые Конструкции, прилегающие к грузовым танкам газовозаконструктивные элементы тепловой изоляции судовых огнестойких перекрытий показаны на рис. 7.22. Изоляционные плиты могут крепиться клеевым способом к настилу палубы 6 и балкам подпалубного набора 4 (рис. 22, а). Декоративная зашивка, листовая 7 и коробчатая 5, удерживается на шпильках 2. К шпилькам 2 крепится полоса 3 (рис. 22, б) с помощью гайки 9, фланец которой развальцован в отверстии, проделанном в полосе 3, что позволяет гайке 9 вращаться относительно нее. Самонарезные винты 8 крепят за декоративные зашивки 7 и 5 к полосе 3. В качестве зашивки используют пластик, нанесенный на тонкий стальной лист. Зазор между тепловой изоляцией и декоративной зашивкой принимается не менее 20 мм.

Теплостойкие выгородки газовоза
Рис. 22 Конструкция теплоизоляции теплостойких выгородок

Еще один вариант крепления тепловой изоляции и декоративной защивки показан на рис. 22, в. Здесь тепловая изоляция 1 крепится к корпусным конструкциям на клею, а декоративная зашивка крепится к планкам, приваренным к набору 4. Листовая декоративная зашивка 7 прижимается к планкам 10 винтами 11, а коробчатая зашивка 5 крепится самонарезными винтами 12 к листовой зашивке 7.

Особенности крепления огнестойких и огнезадерживающих переборок и выгородок показаны на рис. 22, г-д. В одном случае переборка может быть заведена в верхней части подволока, к которому она крепится между ограничительными полосами 13, а в нижней части переборка крепится болтами 15 к полосе 14, приваренной к палубе (рис 22, г). Крепление переборки, устанавливаемой между двумя парами ограничительных полос, приваренных к палубе и к подволоку, показано на рис. 22, д. При монтаже переборка вставляется между верхними ограничительными полосами, поднимается вверх до полного сжатия стекловаты 16, уложенной между верхними полосами. Далее нижняя часть переборки заводится между нижними полосами, и вся переборка опускается до опирания переборки о палубу. Стекловата 16 постепенно распрямляется и заполняет пространство между верхним торцом переборки и подволоком. Если огнезадерживающая переборка не доходит до вышестоящей палубы, то верхние ограничительные полосы устанавливают на стальном листе-занавеси 18. Изготовление и монтаж изоляции корпусных конструкций суднаТепловая изоляция 17, изолирующая вышестоящую палубу, крепится к пояскам ограничительных полос (рис. 22, е). Общий порядок монтажа такой переборки подобен порядку монтажа, рассмотренному ранее (рис. 22, д).

Пожары на газовозах разделяют на три типа, для тушения каждого из которых предусмотрены различные огнегасящие средства. К первому типу относят пожары, возникающие при воспламенении твердых материалов, таких как постельные принадлежности, одежда, древесина, парусина и пр. Ко второму причисляют пожары, возникающие при воспламенении жидких горючих веществ, таких как химикалии, нефть, краска, к третьему типу – пожары, вызванные воспламенением сжиженного газа. Как показывает опыт, если пожар на газовозе не удается локализовать или подавить на начальных стадиях возгорания, то фронт огня быстро развивается, и уже не удается спасти судно и груз. Очевидно, что наиболее опасными являются воспламенения сжиженного газа, однако причин возникновения пожара может быть много и источник воспламенения может быть расположен в самых разнообразных местах судна. Чтобы не допустить возгорания сжиженного груза, необходимо располагать эффективными средствами борьбы с огнем в пределах всего судна и средств борьбы должны соответствовать разнообразным источникам воспламенения.

Пожары, возникающие при воспламенении твердых материалов, чаще всего возникают в жилых помещениях и кладовых. Средством тушения таких пожаров обычно является вода, подаваемая в спринклерную систему водораспыления или в систему водотушения. Кроме того, могут быть использованы переносные огнетушители. При своевременном обнаружении возгорания твердых материалов на судне тушение их особых затруднений не вызывает, но такие материалы могу повторно воспламеняться. Это надлежит учитывать не только при тушении воспламенившихся твердых материалов, но и при проектировании систем пожаротушения.

Большое количество воспламеняющихся твердых материалов используется на газовозах в конструкциях тепловой изоляции грузовых танков и трубопроводов систем грузообработки судна. Наличие твердых воспламеняющихся материалов следует учитывать на газовозах, находящихся в ремонте. В это время трюмные и межбарьерные пространства не заполнены инертными газами, и проведение ремонтных работ с применением открытых источников пламени может привести к воспламенению твердых материалов.

Возгорание жидкостей на газовозах связано с возгоранием горюче-смазочных материалов, и борьба с такими пожарами ведется средствами порошкового или пенного тушения. Пена подается в зону огня таким образом, чтобы ее можно было равномерно распределить по поверхностному слою возгоревшейся жидкости. Только очень небольшие очаги возгорания воспламеняющихся жидкостей, в том числе и тех, которые растворяются в воде или вступают с ней в реакцию, могут быть потушены водяным туманом, образуемым спринклерными системами. При воспламенении небольших количеств жидкостей, растворимых в воде, можно использовать системы водотушения с тем, чтобы снизить концентрацию возникающего при тушении раствора возгоревшейся жидкости и прекратить выделение воспламеняющихся паров.

Это интересно: Конструкции грузовых танков газовозов

Пожары, возникающие при воспламенении сжиженных газов, сопровождаются выделением горючих паров, которые способствуют быстрому распространению огня. Если небольшое локальное воспламенение сжиженного газа препятствует доступу к клапанам, способным прекратить передачу газа в зону горения, то для тушения пожара используют систему порошкового пожаротушения или систему водяного распыления. Источник поддержания пламени воспламенившегося груза должен быть локализован и уничтожен, перед началом тушения пожара, чтобы предотвратить образование облака огнеопасного газа, а также исключить возможность его повторного воспламенения. Если источник поддержания пламени нельзя изолировать по каким-либо причинам, то в целях локализации пожара следует охладить поверхность горящего газа и поверхности близлежащих корпусных конструкций. Если в борьбе с пожаром удалось сбить пламя, то основным средством борьбы, способным исключить повторное возгорание газа, является охлаждение судовых конструкций, расположенных вблизи источника возгорания. При тушении горящего сжиженного газа не используют пену, имеющую низкую степень расширения, или воду, поскольку при попадании пены низкой кратности или воды в сжиженный газ увеличивается парообразование, что способствует росту зоны огня.

Охлаждают корпусные конструкции при локализации пожара с помощью системы орошения или системы водяного пожаротушения путем разбрызгивания воды на судовые поверхности из брандспойтов. Производительность системы порошкового пожаротушения, используемой для борьбы с воспламенившимся сжиженным газом, ограничена запасами порошка на судне. Поэтому при проектировании системы порошкового пожаротушения следует учитывать масштабы потенциально возможных пожаров на судне.

Судовое электрическое оборудование часто является самостоятельным источником воспламенения и дополнительным, если оказывается в зоне огня. К числу первоочередных действий по борьбе с пожаром относится немедленное обесточивание электрический цепей, попавших в зону горения. После отключения электрических цепей можно использовать любые способы огнетушения. Если электрооборудование по каким-либо причинам не может быть обесточено, то для тушения пожара следует использовать только систему углекислотного или порошкового тушения. Агенты этих систем не проводят электрический ток.

На газовозах во всех помещениях, кроме тех, в которых полностью отсутствует горючая среда, должна быть предусмотрена автоматическая система обнаружения пожара. Морская сигнализация и связьИзвещатели противопожарной сигнализации должны срабатывать под влиянием теплового, светового или дымного воздействия на среду судовых помещений. Температурные извещатели, устанавливаемые в помещениях судовых рубок, надстроек и ПУ, где температура не поднимается выше 45 °C, должны срабатывать при температуре 57-74 °C. При этом нарастание температуры должно превышать 1 °С/мин. В камбузах и сушильных помещениях эксплуатационная температура значительно выше, поэтому извещатели таких помещений срабатывают при повышении температуры до 80-100 °C. Температурные извещатели, расположенные в пределах грузовой зоны, являются косвенными средствами сигнализации обнаружения пожара. Повышение температуры в грузовой системе или понижение температуры в трюмных помещениях свидетельствуют о нарушении эксплуатационных показателей и об их отклонении от нормы, что может привести к возникновению пожара.

Извещатели автоматической системы сигнализации обнаружения пожара размещают по одному в помещениях, площадь которых не превышает 37 м2. В помещениях большей площади извещатели устанавливаются равномерно на расстоянии 9 м друг от друга и на расстоянии 4,5 м от переборок и выгородок. Дымосигнальные оповещатели нужно расставлять таким образом, чтобы обеспечить подачу сигнала не более чем через 1,5 минуты с момента задымления помещения. Цистерны, трубопроводы и электрооборудование судовТрубопроводы для доставки воздуха к приемному устройству дымосигнальных оповещателей должны иметь диаметр не менее 12,5 мм. В случае обесточивания дымосигнальных оповещателей или выхода вентилятора из строя они должны подавать световой и звуковой сигналы, свидетельствующие об их отключении.

Извещатели ручной пожарной сигнализации устанавливают в МО, коридорах рубок и надстроек, ПУ грузовыми операциями, в складах, на открытых палубах в районе расположения фланцев грузовых трубопроводов. Извещатели ручной пожарной сигнализации можно подключать к лучам электропроводки автоматических систем противопожарной сигнализации, при этом к одному лучу нельзя подключать извещатели, установленные в помещениях, находящихся на разных бортах и на разных палубах.

Агентами огнетушения пожаров на газовозах являются сухой порошковый ингибитор пламени, огнегасящие парообразующие жидкости, пена, двуокись углерода, пар, вода. Сухой порошковый ингибитор пламени выбрасывается в виде свободно плавающего облака в очаг пожара. Эффективен порошковый ингибитор при тушении возгоревшихся жидкостей, в том числе и сжиженного газа. Он не проводит электрический ток и может быть использован при тушении электрических систем, находящихся под напряжением. Однако этот ингибитор имеет непродолжительный срок воздействия на пламя горящего сжиженного газа, поэтому неэффективен при защите от повторного воспламенения сжиженного газа. Некоторые типы сухих порошков, используемых в качестве агента системы порошкового пожаротушения, способны разрушать пену, применяемую одновременно с порошком при тушении горящего сжиженного газа. Поэтому при проектировании систем порошкового и пенного пожаротушения следует учитывать химическую совместимость их агентов.

В качестве газового носителя порошка принято использовать инертный газ. Система порошкового пожаротушения приводится в действие не более чем за 30 секунд. Количество порошка, вмещаемого резервуарами для его хранения, рассчитывают, исходя из условия, что все стволы порошкового пожаротушения должны работать одновременно в течение не менее 45 секунд. Расход порошка на каждый ручной ствол должен быть не менее 3,5 кг/с, а длина струи порошка, извергаемого из ручного ствола, должна быть не менее 8 м. Лафетные стволы принято проектировать с подачей 10, 25 и 45 кг/с. Длина струи при этом должна быть не менее 10, 30 и 40 м соответственно. На газовозах обычно предусматривается один лафетный ствол, предназначенный для пожарной защиты Грузовая система СПГ танкераколлектора грузовой системы. Управление лафетными стволами осуществляется дистанционно.

Система порошкового пожаротушения состоит как минимум из двух независимых станций. Количество инертного газа-носителя должно быть достаточным для однократного выпуска всего порошка из резервуара. В систему порошкового пожаротушения (рис. 23) входят два резервуара 29, вмещающих примерно по 1 500 кг порошкового ингибитора пламени. Резервуары 29 снабжены предохранительными клапанами 8 и 10, горловиной 9, предназначенной для загрузки порошкового ингибитора пламени, а также клапаном наддува 27. Резервуары 29 соединены между собой общей распределительной магистралью 13. От нее отходят путевые трубопроводы 17, в каждый из которых порошок поступает после открытия клапанов 14. Эти клапаны имеют пневматический привод 15, управляемый сжатым инертным газом, поступающим по пневмоуправляющим магистралям 16.

Порошковое пожаротушения
Рис. 23 Система порошкового пожаротушения

Резервуары порошкового ингибитора пламени 29 соединены через клапаны 5, 7 и пневматический редуктор 6 с батареей баллонов 1 сжатого инертного газа, который является носителем порошкового ингибитора по магистралям 13 и 17. Манометры 11 и 12 позволяют контролировать давление воздуха в батарее баллонов 1 и в магистрали пневмоуправления. Подача инертного газа-носителя может быть осуществлена с помощью электромагнитного привода 2 или вручную посредством рычага 3, который, подвигая тягу 4, открывает всю батарею баллонов 1 одновременно.

Грузовые операции на газовозах морского типаИнертный газ входит в состав и пневмоприводной системы, приводящей в действие клапаны 14. В состав каждой магистрали, подведенной к пневмоприводам 15, входят фильтры 24, невозвратные клапаны 25, предохранительные клапаны 23. Пневмомагистраль 16 связана через редуционный клапан 20 с разобщительным приводом 19 клапана 18. Путевые трубопроводы соединены с гибкими не сминающимися шлангами 22 и распылительным стволом 21. Давление в пневмоуправляющей магистрали регулируется редукционным клапаном 26, в пневмоприводах подачи порошкового ингибитора в распределительную магистраль – клапаном 28.

Каждый пост порошкового пожаротушения состоит из ручного ствола, несминаемого гибкого рукава длиной не более 33 м и баллонов, необходимых для дистанционного пуска системы. Все перечисленное оборудование поста хранится в водонепроницаемом ящике или шкафу. Ручной ствол обычно оборудован устройством подачи порошкового ингибитора пламени. Площадь сечения ствола такая же, как и площадь проходного сечения гибкого рукава. Все трубопроводы и арматура системы порошкового пожаротушения не должны иметь сужений и резких изменений проходных отверстий, что позволит избежать образования в этих местах порошковых пробок. Изгиб труб, несущих порошковый ингибитор пламени, выполняется равным не менее 10 диаметрам трубопровода.

Места расположения шкафов, предназначенных для хранения гибких рукавов системы порошкового пожаротушения, показаны на рис. 24, а. Число таких мест колеблется от 10 до 15. Поскольку длина гибких рукавов достигает обычно 30-33 м, то принято располагать один ряд шкафов, предназначенных для хранения гибких рукавов, на уровне переходного мостика, другой – на уровне верхней палубы. И те и другие шкафы установлены вблизи ДП судна. Длина гибких рукавов должна быть достаточной для распыления порошкового ингибитора пламени на оба борта. Диаметр гибких рукавов обычно равен 32 мм.

Гибкие рукава порошкового пожаротушения
Рис. 24 Схема расположения гибких рукавов системы порошкового пожаротушения

Рассмотренная система пожаротушения довольно надежна. Порошковый ингибитор пламени должен храниться в контейнере, к которому доступ влаги невозможен. При попадании влаги порошковый ингибитор пламени слеживается, что приводит к отказу Безопасность и эксплуатация морских газовозовсистемы порошкового пожаротушения. Контейнеры для хранения 4 и 6 порошкового ингибитора принято располагать в выгородке кормовой надстройки, на уровне верхней палубы так, как это показано на рисунке. Контейнеры 4 и 6 соединены коллектором 5 с площадью проходного отверстия, равной суммарной площади сечения магистральных трубопроводов 7, подключаемых к коллектору.

Шкафы постов порошкового пожаротушения, установленные на уровне верхней палубы, размещают по левому борту, а расположенные на уровне ходового мостика – по правому (рис. 24, б). По возможности шкафы постов системы порошкового пожаротушения 1, 3 и 8 устанавливают вблизи трапов 9, связывающих верхнюю палубу е переходным мостиком. Ствол поста порошкового пожаротушения 2, расположенного вблизи платформы 10 грузового коллектора, имеет лафетное исполнение и управляется дистанционно.

К огнегасящим жидкостям, используемым при тушении пожаров на газовозах, относятся бромистый этил, бромистый метил и бромтрифторметан (галлон). Эти агенты составляют основу систем жидкостного пожаротушения. При разбрызгивании перечисленные жидкости образуют пары тяжелее воздуха, не поддерживающие горение, что позволяет их применять при инертизации воздушной среды помещений, содержащих воспламененные вещества. Сами парообразующие жидкости слегка токсичны, но при попадании в зону огня они образуют токсичные пары. Поэтому люди, входящие в судовые помещения, в которых применялись парообразующие жидкости для тушения пожара, должны быть снабжены автономными дыхательными аппаратами и одеты в химически защитные костюмы. Поскольку проектирование систем жидкостного пожаротушения принципиально не отличается от проектирования подобных систем на судах другого типа, то подробнее системы жидкостного пожаротушения не будем описывать.

На газовозах имеется система водотушения, однако ее никогда не используют при тушении пожаров, вызванных возгоранием сжиженных газов. Ее применяют для тушения твердых возгоревшихся предметов, а также для охлаждения корпусных конструкций, расположенных вблизи источника пожара.

Водопожарная система газовозов лишь незначительно отличается от применяемой на судах других типов. Давление воды у любого пожарного рожка должно быть не менее 0,5 МПа, длина мягких пожарных рукавов на открытых палубах не должна превышать 33 мм, на пожарных магистралях и перепускных трубопроводах в районе грузовой эоны через каждые 40 м следует устанавливать отсечные клапаны.

Читайте также: Разборка судовых технических средств

Система орошения призвана охлаждать купола грузовых танков, переборки грузового насосного, электромоторного отделений, переборки ПУ грузовыми операциями, а также носовую переборку кормовой надстройки. Кроме того, она предусматривается для охлаждения выступающих частей грузовых танков, грузовых танков, расположенных над уровнем верхней палубы, грузовых коллекторов, а также для всех помещений, расположенных над верхней палубой в районе грузовой зоны. Площадь орошаемой поверхности, расположенной в районе коллектора грузовой системы должна быть не менее площади поддонов, предохраняющих палубу от пролитого газа. Интенсивность подачи воды в систему орошения зависит от ориентации орошаемой судовой поверхности. Для горизонтальных поверхностей расход воды составляет 10 л/мин на 1 м2, для вертикальных – 4 л/мин на 1 м2. Для конструкций, не имеющих явно выраженных горизонтальных или вертикальных поверхностей, расход воды, подаваемой в систему орошения, определяется из расчета 10 л/мин на 1 м2 горизонтальной проекции судовой конструкции или 4 л/мин на 1 м2 вертикальной проекции. Расчетной принимается интенсивность орошения, при которой расход воды получается большим. Интенсивность распылителей, расположенных на нижних ярусах вертикальных корпусных конструкций, может быть рассчитана с учетом стока воды, подаваемой распылителями верхних ярусов.

Погрузка груза в грузовые танки СПГ газовозаГлавная магистраль оборудуется отсечными клапанами, необходимыми для отключения отдельных поврежденных участков. Вместо этого система может быть разбита на несколько отдельных секций, управление которыми осуществляется из помещений кормовой надстройки. Вода может подаваться в систему орошения насосами водопожарной системы, но при этом подача насосов должна быть такой, чтобы можно было бы обеспечить одновременную работу обеих систем. Водопожарная система соединяется с системой орошения через запорный клапан, расположенный за пределами грузовой зоны. На рис. 25, а показан пример трассировки трубопроводов системы орошения на газовозе с призматическими грузовыми танками. Как видно, система орошения куполов грузовых танков спроектирована по линейному принципу. Вода, предназначенная для орошения носовой переборки жилой надстройки, подается по отдельному трубопроводу 1, что позволяет орошать надстройку независимо от орошения куполов грузовых танков газовоза. Купола грузовых танков орошаются распылителями 2, 3 и 5, 6, переборки ПУ грузовыми операциями – распылителем 4, платформа коллекторов грузовой системы – распылителем 7. Как видно из рис. 25, б, переборки ПУ грузовыми операциями орошается со стороны грузового коллектора, располагаемого на уровне платформы 7.

Орошительная система газовоза
Рис. 25 Общий вид орошения газовоза

Общий вид системы орошения жилой надстройки газовоза показан на рис. 26, а. Трубопроводы системы располагаются горизонтально с таким интервалом, чтобы одна горизонтально расположенная магистраль орошала не более двух ярусов надстройки. Раструбы распылителей устанавливают с интервалом 1,5 м, и только на уровне ходового мостика расстояние между раструбами распылителей сокращено до 1320 мм. Трубопроводы распылителей отстоят от орошаемой поверхности на 450 мм. Угол распыления воды, обеспечиваемый раструбом распылителя, составляет 120° (рис. 26, б). Ось распылительного раструба наклонена к горизонту на 10° так, чтобы раструб был слегка направлен вниз. Если орошаемая поверхность имеет небольшой, до 10° угол наклона (рис. 2, в), то ось распылителя может быть ориентирована горизонтально. Положение распылителей в горизонтальной плоскости иллюстрирует рис. 26, г. Как видно, расстояние между раструбами выбирается таким, чтобы на орошаемую поверхность надстройки вода поступала равномерно. При размещении распылителей на расстоянии 450 мм от поверхности рубки расстояние между распылителями можно принимать равным 1,5 м. Бели с наружной стороны рубки установлена вентиляционная колонна, которая, например, образует уступ на орошаемой поверхности, то распылители должны быть ориентированы так, чтобы боковая поверхность орошалась равномерно (рис. 26, г).

Орошительная система надстройки газовоза
Рис. 26 Система орошения надстройки газовоза

Общий вид системы орошения куполов грузовых танков призматического типа показан на рис. 27, а. Здесь пунктиром показана горизонтальная проекция поверхности, орошаемой при распылении воды в районе купола грузового танка. Раструбы распылителей установлены на трубе, окаймляющей комингс купола грузового танка, и отстоят от него на расстояние 350 мм. Распылители находятся на расстоянии друг от друга примерно 2,5-2,8 м. Распылители в районе комингсов несколько отклонены от вертикального положения, что позволяет орошать комингс Покрытия для грузовозов и балкеровпокрытия купола грузового танка и значительный участок верхней палубы в непосредственной близости от него (сечение А-А). Возвышение трубопровода системы орошения куполов грузовых танков над уровнем верхней палубы составляет 1,0 м, что соответствует высоте покрытия купола грузового танка, отсчитываемой от уровня верхней палубы газовоза.

Орошительная система куполов грузовых танков
Рис. 27 Система орошения куполов грузовых танков и грузового коллектора

Распылители в районе коллектора грузовой системы (рис. 27, б) устанавливают по каждому борту в районе соединительных фланцев. Высота установки распылителей, измеряемая в ДП судна, колеблется от 2,5 до 3,0 м над уровнем верхней палубы. На рис. 27, в пунктиром очерчена площадь палубы, орошаемая тремя распылителями, расположенными на расстоянии 2,5 м друг от друга. Как видно, в зону орошения попадают соединительные фланцы трубопроводов грузовой системы и маховики запорной арматуры.

Орошение куполов грузовых танков
Рис. 27 Система орошения куполов грузовых танков и грузового коллектора (Продолжение)

В системе пенотушения в качестве огнетушащего агента используется воздушно-пенная суспензия, получаемая при смешивании пенного концентрата с водой. Воздушно-пенную суспензию различают в зависимости от кратности пенообразования. В пене низкой кратности соотношение воды и пенообразователя 10:1, в пене средней кратности это соотношение на уровне 100:1, в пене высокой кратности – соотношение 1 000:1. Пена низкой кратности на газовозах практически не применяется. Пенообразователи средней и высокой кратности должны образовывать воздушно-пенную суспензию на основе морской воды.

Производительность систем пенотушения определяется в зависимости от площади поверхности, на которую должна быть нанесена пена, кратности пенообразователя, интенсивности подачи пенной эмульсии и от продолжительности работы системы. Подача пенного ствола в лафетном исполнении должна быть не менее 3 л/мин пенного раствора на 1 м2 площади палубы. Дальность полета пенной струи – не менее 40 м, причем сорокаметровой отметки должно достигать не менее 50 % всего подаваемого одним стволом количества пены.

Это интересно: Палубные покрытия

На магистральных трубопроводах системы пенотушения через каждые 30 м в легкодоступных местах устанавливают отсечные клапаны. В обычных условиях эксплуатации судна эти клапаны открыты. Перед каждым отсечным клапаном ставят сдвоенные пожарные краны, предназначенные для подсоединения к ним гибких рукавов, заканчивающихся воздушно-пенными стволами. Если в системе пенотушения используется пена средней кратности, то перед каждым отсечным клапаном размещают клапанные коробки с пожарными кранами. Пожарные краны используют для подсоединения пожарных рукавов диаметром не менее 70 мм с воздушно-пенными стволами.

Оборудование, обеспечивающее работу пеногенераторов, должно получать энергоснабжение от основного и аварийного источников питания. Подача эмульсионного раствора из системы пенотушения в МО должна быть равна не менее чем 1 л/мин на каждый квадратный метр покрываемой пеной площади. При этом система пенотушения MQ должна обеспечить пятикратное заполнение всего объема помещения. Система пенотушения МО обычно стационарная (рис. 28). Водоснабжение ее осуществляется от водопожарной магистрали путем заполнения емкости 5, откуда вода подается насосом 1.

Система пенотушения газовоза
Рис. 28 Схема системы пенотушения машинного отделения газовоза

Подключаемый параллельно центробежному насосу 1 эжекционный насос 2 позволяет отсасывать пенообразователь, хранящийся в емкости 3. Смесь воды и пенообразователя подается в пеновыделяющие коллекторы 4 и 6, где они смешиваются с воздухом и образуют высокократную пену, поступающую в МО.

Системы паротушения, порошкового пожаротушения, а также системы углекислотного и жидкостного пожаротушения имеют автономное исполнение. Другие Противопожарные системы буксирных судовпротивопожарные системы, в которых одним из агентов пожаротушения является морская вода, имеют общий комплекс насосных установок, взаимозаменяемых при работе различных систем (рис. 29).

Водоснабжение противопожарной системы газовоза
Рис. 7.29. Схема водоснабжения противопожарных систем.
I – трубопровод к водопожарной системе жилых помещений; II – то же к системе орошения надстройки; Ill – то же к водопожарной системе верхней палубы; IV – к системе орошения верхней палубы; V – к системе повторного сжижения; VI – к генератору инертного газа; VI – к водопожарной системе МО

Безопасность газовозов и источники воспламенения газовГлавный пожарный насос 1 подачей около 150 м3 работав при давлении 1,0 МПа. Параллельно ему подключен общий обслуживающий насос 2, производительность которого в четыре раза меньше главного. Эти насосы обеспечивают подачу воды к водопожарной системе МО и к водопожарной системе верхней палубы и жилых помещений, а также к системе орошения надстройки. Как видно из схемы, приведенной на рис. 29, к водопожарной системе верхней палубы может быть подключен и резервный насос 6. Группа насосов охлаждающей системы установок повторного сжижения (насос 3), установки по производству инертного газа (насос 5), а также резервный насос 4 могут быть подключены к системе орошения верхней палубы. Магистральные трубопроводы упомянутых систем снабжаются водой, подаваемой через распределительную коробку клапанов, располагаемую в центральной пожарном посту.

Системы утилизации и повторного сжижения газа

В процессе транспортировки сжиженные газы обычно испаряются, что приводит к повышению давления в грузовых танках. Не испаряется сжиженный газ в том случае, если он перевозится при высоком давлении и температуре, соответствующей температуре окружающей среды. Однако таким образом экономически целесообразно транспортировать не горючие газы, а только высокотоксичные. Давление в грузовых танках должно контролироваться специальными системами.

Регулировать давление паров сжиженного газа можно путем их повторного сжижения, используя испаряющийся газ для судовых нужд или для работы главной энергетической установки или сжигая газ в установках утилизации излишней тепловой энергии. В установках утилизации избыточной энергии обычно сбрасывается в атмосферу водяной пар, образующийся при сжигании избытка испарившегося в грузовых танках сжиженного газа. В редких случаях допускается использовать систему поддержания заданного давления в грузовых танках, которая временно повышает давление и температуру газа до определенного уровня. Такие системы применяют на газовозах, работающих на коротких линиях. В этом случае грузовые танки и тепловую изоляцию рассчитывают на повышенное давление, в некоторые краткосрочные периоды эксплуатации судна.

На метановозах допустимым способом поддержания заданного давления в грузовых танках является выброс паров груза в атмосферу. Поскольку природный газ легче воздуха, то при его выбросе не возникает удушающего эффекта. Но такой способ крайне расточителен; с ростом грузовместимости судов и стоимости природных газов их утилизация является экономически оправданной. По этой причине испаряющийся при транспортировке сжиженный газ используется в качестве топлива в котлах, генераторах инертного газа, двигателях внутреннего сгорания. Для того чтобы приспособить Энергетические установки плавучих доковсудовые энергетические установки для сжигания парообразного груза, серьезных преобразований не требуется. Важно обеспечить конструктивную защиту МО от воздействия парообразного груза при его подаче и использовании в качестве топлива. По мере роста вместимости судов и стоимости газообразного топлива целесообразность повторного сжижения испарившегося природного газа становится очевидной и на метановозах.

Выбор типа установки повторного сжижения перевозимого газа зависит от его физико-химических и термодинамических свойств, от грузовместимости газовозов, а также от уровня специализации судна по роду перевозимых на нем грузов. Установки повторного сжижения, действующие по прямой схеме сжижения, применяются на газовозах грузовместимостью до 12-15 тыс. м3, предназначенных для транспортировки СНГ и аммиака, могут быть использованы и на метановозах грузовместимостью до 75 тыс. м3. Установки повторного сжижения, действующие по непрямой схеме сжижения, применяют на этиленовозах небольшой грузовместимости. В них вторичным хладагентом служат фреон или азот. Циркуляционные контуры конденсируемого газа выполняются как насосными, так и безнасосными.

Установки, действующие по комбинированной схеме сжижения, используют на многоцелевых универсальных газовозах вместимостью свыше 12-15 тыс. м3, а также на метановозах грузовместимостью 125 тыс. м3 и более.

Метановозы большой грузовместимости чаще оборудуют регенеративными турборасширительными машинами, работающими по циклу Брайтона с природным газом или азотом или по модифицированным циклам Брайтона.

Установки повторного сжижения газа на судах-газовозах могут работать в разных условиях, которые и определяют методы повторного сжижения. Так, при температуре до -42 °C сжижению подвергаются такие нефтяные газы, как бутан, бутадиен, моновинилхлорид, пропан, пропилен и аммиак. Второй температурный уровень соответствует — 104 °C, при этой температуре сжижению подвергаются этилен и этан. Третий температурный уровень достигает -163 °C, когда сжижению в судовых условиях подвергается метан. Техническая сторона сжижения испарившегося газа в судовых условиях на первом температурном уровне хорошо изучена, на втором и третьем уровне температур (-104 и -163 °C), которые стали осваивать сравнительно недавно, в связи с появлением специализированных судов-этиленовозов, менее исследована.

Выбору вида установок должен предшествовать их технико-экономический анализ.

Предлагается к прочтению: Типы и свойства различных пленкообразователей для судовых ЛКМ

Метод прямого сжижения реализует обратный термодинамический цикл сжижения испаряющегося из грузового танка газа. Метод непрямого, или косвенного, сжижения предусматривает конденсацию испарившегося газа без сжатия на поверхности, охлаждаемой вторичным хладагентом. Вторичный хладагент циркулирует в замкнутом контуре паровой или газовой холодильной машины. Комбинированный метод сжижения, или каскадный, предусматривает использование в нижнем каскаде разомкнутого контура испарившегося газа, а в верхнем – паровой или газовой холодильной машины.

Каждая из перечисленных схем сжижения обладает своими преимуществами и недостатками. Наиболее компактна конструкция установок повторного сжижения, действующих по методу прямого сжижения. Такие установки имеют наиболее низкую первоначальную стоимость и не требуют вахтенного обслуживания. Сжижение газов происходит при повышенном давлении в конденсаторе, охлаждаемом забортной водой. После этого газ дросселируется и возвращается в грузовой танк. Наличие повышенного давления в системе повторного сжижения, работающей по прямому методу сжижения, создает потенциальную опасность утечки газа и образования взрывоопасных газовых смесей. Устройство компрессоров, повышающих давление испарившегося газа в процессе сжижения, должно исключить контакт газа со смазочными маслами. Некоторые газы, например бутадиен, при контакте с маслами образуют смолистые осадки, которые засоряют арматуру, клапаны компрессоров, в результате чего выходят из строя приборы, действующие в автоматическом режиме.

Основным недостатком прямого метода сжижения является большая чувствительность к химическому составу перевозимого груза, изменяющегося при наличии трудноконденсируемых примесей, например этана. Так, если чистый пропан сжижается при температуре -42 °C и при атмосферном давлении, то пропан с содержанием в жидкой фазе 5 % этана начинает сжижаться при температуре -44 °С и завершается процесс только при -63 °С. Компрессоры, которыми оснащаются установки повторного сжижения, работающие по прямому методу сжижения, рассчитываются на максимальное содержание этана в жидкой фазе пропана, равное примерно 7 %. Для удаления трудноконденсируемых компонентов из газов в состав установки повторного сжижения вводят отделитель газов, действующий по принципу фракционной конденсации высококипящих компонентов, содержащихся в газовой смеси. Несконденсировавшиеся примеси выбрасываются через дроссель в атмосферу или сжигаются в факеле.

Установка вторичного сжижения газа на судах-газовозах рефрижераторного типаУстановка повторного сжижения, работающая по прямому методу (рис. 30) может быть использована на многоцелевых газовозах, используемых для транспортировки сжиженных нефтяных газов, и на метановозах для частичного сжижения испаряющегося в процессе рейса природного газа. В целях упрощения схемы установки на рис. 30 не показаны теплообменники очистки от неконденсирующихся газов и участок промежуточного отбора пара после дросселирования. Последний используется при сжижении нефтяных газов.

Установка повторного сжигания
Рис. 30 Общая схема установки повторного сжижения, работающая по прямому методу сжигания

При работе установки в режиме полного повторного сжижения нефтяного газа пары газа отсасываются через регенеративный теплообменник 5, где они нагреваются потоком конденсата. После сжатия в дожимающем компрессоре 11 пары газа засасываются и сжимаются в одном из дожимающих компрессоров 1 или 4. Компрессор 4 выполняет функции резервного. В дожимающем компрессоре 1 газ сжимается с промежуточным охлаждением до давления конденсации. Значение давления конденсации зависит от количества, содержащегося в газе этана и от температуры забортной воды. Конденсаторы водяного охлаждения 2 и 3 служат для конденсации газа, после чего газ поступает в теплообменник повторного сжижения 5 и накапливается в ресивере 6. Затем газ дросселируется и возвращается в грузовой танк 7. Котел 8 может работать как на жидком топливе, так и на газообразном, он производит пар для паротурбинного привода 12 поджимающего компрессора 11. При транспортировке СНГ в котел 8 подается жидкое топливо.

Если Грузовые операции на СПГ газовозахустановка повторного сжижения, схема которой приведена на рис. 30, используется для частичного сжижения природного газа, то примерно 35 % газа по массе может быть возвращено с ее помощью в грузовые танки. Сжижение природного газа происходит за счет регенерации холода, заключенного в потоке газа низкого давления, отсасываемого из грузовых танков. Засасываются пары груза компрессором 11 через трехноточный теплообменник 10. Пары газа при этом сжимаются до давления, при котором возможна подача газа в топку котла 8. Примерно 55% газа направляется в топку котла 8, остальная часть сжимается компрессорами 1 или 4 до давления, равного 4,2 МПа. Под таким давлением природный газ проходит регенеративный теплообменник 10, где частично конденсируется и переохлаждается, а затем дросселируется до давления 0,2 МПа. Образующаяся при этом жидкость скапливается в ресивере 9 и повторно дросселируется до давления, соответствующего давлению паров в грузовом танке. Парообразный газ, сконденсировавшийся после первого дросселирования, направляется на регенерацию в теплообменник 10, а затем в топку котла 8. Выброс газа в атмосферу допускается только при очень высоком содержании азота в парах несконденсировавшегося природного газа.

Установки повторного сжижения, работающие по прямому методу сжижения, имеют широкий диапазон регулирования холодильной мощности. Их легко приспособить к различным проектным условиям за счет изменения числа ступеней сжатия путем исключения из схемы поджимающего компрессора 11, за счет изменения частоты вращения вала турбины 12, за счет гидравлического регулятора, а также за счет параллельного включения обоих дожимающих компрессоров. Гидравлическим регулятором обычно снабжают дожимающий компрессор.

Установки повторного сжижения, действующие по схеме непрямого сжижения, более безопасны, чем рассмотренные выше. Они имеют довольно ограниченное применение на газовозах небольшой вместимости, предназначенных для транспортировки этилена, моновинилхлорида и пр. В их схеме нашли применение два варианта циркуляторных контуров конденсируемого груза – насосный и безнасосный. В насосном варианте сжиженный газ, находящийся в теплообменнике, посредством насоса возвращается в грузовые танки. Теплообменник обычно располагают вблизи горловины грузового танка с тем, чтобы избежать тепловых потерь, возникающих при перемещении сжиженного груза по трубопроводам.

Безнасосный вариант предусматривает расположение охлаждающих змеевиков в верхней части грузового танка. На наружной поверхности змеевиков конденсируется испарившийся груз.

Установки повторного сжижения, работающие по комбинированной, или каскадной, схеме сжижения, наиболее сложны и дороги. Применяют их на газовозах, предназначенных для транспортировки сжиженных нефтяных газов грузовместимостью свыше 30 тыс. м3. В схему установки такого типа (рис. 31) помимо конденсатора-испарителя 3 и фреонового конденсатора 9 включен конденсатор груза 11, используемый для повторного сжижения нефтяного газа, благодаря чему установку легко приспособить к эксплуатационным условиям. В качестве вторичного хладагента используется фреон. При сжижении газов, например бутана, для которых не требуется высокая степень сжатия, можно отключать конденсатор-испаритель 3 и использовать при этом только нижний каскад. Газовозы. Грузовые компрессорыГазовый компрессор 2 нагнетает пар в конденсатор груза 11, где груз конденсируется, дросселируется и затем подается в грузовой танк 13.

Установка повторного сжигания каскадного типа
Рис. 31 Схема установки повторного сжигания, работающая по каскадному методу сжигания

Газ, испаряющийся в грузовом танке 13, поступает в отделитель жидкой фракции 1, откуда жидкий газ насосом 18 возвращается в грузовой танк. Пары газа отсасываются из отделителя 1 с помощью газового компрессора 2 нижнего каскада, где и сжимается. Далее пары газа попадают в конденсатор-теплообменник 3, где часть газа конденсируется и возвращается в танк 13, часть парообразного газа дросселируется и направляется в отделитель неконденсирующихся газов 17. Из отделителя 17 парообразная фракция газа поступает в отделитель жидкости 1 и снова попадает в компрессор 2, а жидкая фракция через конденсатоотводчик 16 и дроссель 15 подается в грузовой танк. Не сконденсировавшиеся газы могут быть направлены в топку или выброшены в атмосферу. Грузовые операции на газовозах морского типаПодача сжиженного груза с береговых хранилищ осуществляется через фильтр-грязевик 12.

Верхний каскад установки повторного сжижения содержит фреоновый компрессор 8, фреоновый конденсатор 9, ресивер 10, а также регенеративный теплообменник 7. Верхний каскад установки повторного сжижения замыкается на конденсаторе-испарителе 3, где происходит конденсация испарившегося груза. Обычно газовозы загружаются береговыми средствами, однако не исключается возможность загрузки судна при помощи установки повторного сжижения и судовых грузовых насосов. Наиболее напряженными являются условия работы установки повторного сжижения при погрузке из береговых хранилищ, если сжиженный газ находится в них под давлением и температуре, равной температуре окружающей среды. При этом газ поступает в грузовые танки под действием разности давлений, однако температура газа должна быть понижена дросселированием. Образующиеся при этом пары груза значительно превышают количество паров, образующихся в течение рейса, когда парообразование происходит за счет теплопритоков из внешней среды. Пар, образующийся при дросселировании отсасывается компрессором 2, сжижается повторно и возвращается в грузовой танк 13. В связи с этим холодильную мощность установки повторного сжижения, работающей по каскадному методу сжижения рекомендуется определять с учетом необходимого сокращения времени погрузки, что позволяет приспособить газовозы рефрижераторного типа к грузообработке, в том числе и береговыми хранилищами, обладающими различными условиями хранения сжиженного газа.

При разгрузке газовоза откачиваемый грузовым насосом 14 сжиженный газ замещается парами груза, поступающими в танк по уравнительной магистрали. Парообразный груз подается от береговой установки или образуется в испарителе 4, обогреваемом морской забортной водой. В зимних условиях при низкой температуре забортной воды может быть подключен дополнительный конденсатор-испаритель 5. Тогда пар из испарителя 4 засасывается компрессором 2 и нагнетается в конденсатор-испаритель 5, где парообразный груз конденсируется со значительно более высокой температурой, чем температура морской воды, подаваемой в конденсатор. Пройдя дроссель 6, паровая фракция поступает в танк 13. Аналогичным образом может быть подогрет груз в процессе разгрузки газовоза, если береговые хранилища сжиженного газа рассчитаны на более высокую температуру хранения груза, чем температура транспортировки.

Читайте также: Монтаж судовых воздушных компрессоров

Судовые установки повторного сжижения метана дороги и энергоемки, однако при современных ценах на природный газ и протяженности рейса газовоза грузовместимостью свыше 100-125 тыс. м3 более 7 суток применение установок повторного сжижения на метановозах становится целесообразным. Как показывают расчеты (рис. 32), применение установки повторного сжижения на метановозе грузовместимостью 125 тыс. м3 приводит к повышению стоимости судна на 8-12 %, но повторное сжижение природного газа позволяет довольно экономично решать вопрос снабжения судна инертным газом. Зависимости, приведенные на рис. 32, построены из расчета суточного испарения груза, равного 0,25 % грузовместимости судна.

Судовые установки повторного сжижения метана
Рис. 32 Зависимость мощности привода установок ЛГ повторного сжижения природного газа (1), этилена (2) и нефтяных газов (3) от грузовместимости газовоза W

Эффективная по энергетическим и технико-экономическим показателям эксплуатации установок повторного сжижения возможно при использовании следующих холодильных машин: каскадных паровых регенеративных дроссельных, работающих на нескольких хладагентах; дроссельных, работающих на многокомпонентных смесях; работающих по обратному циклу Сирлинга; газовых регенеративных турбо-расширительных, работающих по циклу Брайтона и его модификации.

Перечисленные Ремонт холодильного и технологического оборудования суднахолодильные машины считаются наиболее перспективными для работы в судовых условиях, их производительность по повторному сжижению природного газа составляет около 26-28 (л/сут)/кВт.

В судовой установке повторного сжижения, работающей по циклу Брайтона (рис. 33), испарившийся в грузовых танках природный газ отсасывается компрессором 5 нижнего каскада и проводится через рекуперативный теплообменник 6, водяной охладитель 4. Проходя конденсатор 3, газ дросселируется и накапливается в сепараторе-ресивере 9, откуда жидкая фракция груза с помощью насоса 8 поступает в грузовой танк 7. Парообразная фракция груза, проходя рекуперативный теплообменник 6, направляется или на установку сжижения инертного газа, или в котел, работающий на жидком и газообразном сортах топлива.

Сжигание топлива по циклу Брайтона
Рис. 33 Схема установки повторного сжижения, работающей по циклу Брайтона

Контур верхнего азотного каскада с конденсатором 3 может быть рассмотрен как установка повторного сжижения, действующая по схеме непрямого полного сжижения. Поджимающим является многоступенчатый азотный турбокомпрессор 1 верхнего каскада, дожимающим – турбокомпрессор 15, работающий совместно с турбодетанатором 10, охладителем 13 и рекуперативным теплообменником 11. Поджимающий турбокомпрессор 1 работает совместно с охладителем 2, использующим морскую воду. Устройство регулирования холодильной мощности верхнего каскада состоит из буферной емкости 12, автоматического регулятора давления 14 в грузовом танке 7 и автоматически управляемых клапанов. Буферная емкость с клапанами соединяет две магистрали: одну, идущую от компрессора 15 и охладителя 13, и другую, идущую от конденсатора 3 к теплообменнику 11. Азотный турбокомпрессор верхнего каскада снабжается байпасом 16.

Установки повторного сжижения природного газа могут функционировать по модифицированному циклу Брайтона. В этом случае в схему установки включается контур верхнего азотного каскада отделения и частичного сжижения азота. Концентрация азота в сжиженном природном газе не превышает 0,7 %. Установки повторного сжижения, работающие в соответствии с модифицированным циклом Брайтона, могут иметь разное исполнение – отделяющие сжиженный азот и неотделяющие азот от сжиженного газа. Азот поступает в установки повторного сжижения вместе с парами природного газа. В замкнутом контуре (рис. 34) газообразного азота предусматривается его двухступенчатое сжатие с последующим охлаждением морской водой в охладителях 2 и 3. Сжатие осуществляется компрессорами 1 и 4. После того как азот пройдет через теплообменник 6, газ расширяется в турбине 5, где и охлаждается. Механическая энергия, образующаяся при вращении расширительной турбины 5, используется для вращения компрессора 4, что определяет достаточно высокую экономичность установки повторного сжижения рассматриваемого типа. В конденсаторе 7 предварительно сжатый компрессором 9 Физические свойства СПГ, подготовка к перевозке моремприродный газ, охлаждаемый в охладителе 10 и в теплообменнике 8, отдает теплоту конденсации жидкому азоту. Азот же подогревается в теплообменнике 6 перед его подачей в компрессор 1. Если требуется отделить жидкий азот, то эти функции выполняет сепаратор 11.

Сжигание газа по модифицированному циклу Брайтона
Рис. 34 Схема установки повторного сжижения природного газа, работающая по модифицированному циклу Брайтона

Часто повторно СПГ подается в грузовые танки совместно со сжиженным азотом. Если азот необходимо отделить от сжиженного газа, то он частично конденсируется и используется для удовлетворения судовых нужд, таких как инертизация трюмных помещений и межбарьерных пространств, продувка грузовых трубопроводов и пр. Газовая фракция несконденсировавшегося азота выпускается в атмосферу. Специальные устройства переохлаждения позволяют избежать отрицательного влияния импульсного эффекта при возвращении сжиженного газа и азота в грузовые танки.

Установки повторного сжижения, работающие по модифицированному циклу Брайтона, могут быть использованы для сжижения и нефтяных газов. Пропускная способность установки на метановозах вместимостью 125 тыс. м3 – примерно 5 т/ч, содержание азота в сжиженном природном газе – до 1,2 %, температура на входе в установку -125 °C, мощность установки – 5,8 МВт. Такие установки полностью автоматизированы, имеют сравнительно небольшой расход мощности, используют дешевый и распространенный хладагент.

Если необходимые судовые запасы жидкости азота пополнены, то установки повторного сжижения могут выделенный азот выбрасывать в атмосферу. При этом конденсируется только необходимое количество азота, а избыток снова испаряется, поглощая тепло. В упомянутом выше примере снабжения метановоза вместимостью 125 тыс. м3 мощность установки повторного сжижения при равноценном выделении паров того же состава снижается до 4,75 МВт.

Установки повторного сжижения природного газа могут быть использованы при захолаживании грузовых танков перед приемом сжиженного груза. При этом предполагается, например, что в порту выгрузки танки будут освобождаться от газообразного метана. Конструкции грузовых танков газовозовПространство грузовых танков при этом заполняется сжиженным азотом. При нагревании грузовых танков метановоза до температуры -133 °С включается холодильная машина, работающая на азоте, и указанная температура поддерживается на протяжении всего последующего балластного перехода. Среди достоинств такого варианта захолаживания грузовых танков усматривается безопасность судна в балластном рейсе, а также возможность использования в качестве привода холодильного турбокомпрессорного агрегата отработанного авиационного газотурбинного двигателя.

Заключение

Надежность транспортировки сжиженных газов морем зависит от безопасности эксплуатации конструкции судна и его грузосодержащих систем, причем в процессе всей эксплуатации необходим контроль за навигационной обстановкой в море, движением в портовых акваториях и при швартовке, а также за соблюдением правил грузообработки судна.

Безопасная эксплуатация газовозов во многом обусловливается подготовленностью экипажа к борьбе за живучесть судна. Для этого разрабатывают планы мероприятий по спасению аварийного судна. После объявления учебной тревоги экипаж приступает к реализации таких планов, т. е. к проверке сигналов оповещения экипажа об аварии, сбору аварийных команд, включению аварийного оборудования и генераторов, а также к подготовке спасательных шлюпок к спуску.

В каждом отдельном случае перечень аварийных мероприятий четко регламентирован. Так, например, при столкновении судов в число мероприятий входит следующее: сбор, аварийной группы и при необходимости выдача спецодежды и дыхательных аппаратов, развертывание постов по борьбе с пожаром, осмотр всех поврежденных отсеков, закрытие всех водонепроницаемых дверей, определение остойчивости судна и степени повреждения грузосодержащих конструкций и систем. В числе необходимых мер – реализация аварийного плана по борьбе с пожаром, с просачиванием воды в трюмные или межбарьерные пространства, ликвидация разрывов трубопроводов, предотвращение пролива сжиженного груза и пр.

Особого внимания заслуживают аварийные мероприятия по предотвращению течи в грузовом танке и сбросу груза в море в критической ситуации. Утечка сжиженного газа из грузового танка обнаруживается с помощью газоанализаторов. Располагая данными о температуре в непосредственной близости от грузового танка и давлении в трюме, можно установить интенсивность утечки сжиженного груза. После обнаружения значительной утечки груза необходимо провести следующие основные аварийные мероприятия: перекачать сжиженный груз из поврежденного грузового танка, его межбарьерного и трюмного пространства в неповрежденный грузовой танк, если он не заполнен до предельного состояния и если груз, находящийся в нем, совместим с перекачиваемым грузом, подогреть корпус, чтобы избежать трещин в судовых конструкциях, включить в действие установку повторного сжижения с тем, чтобы уменьшить давление в грузовом танке и не допустить попадания в него воздуха, способного образовывать взрыво- и огнеопасные смеси.

Читайте также: Классификация морских газовозов

Если повреждения грузового танка серьезны, а перекачать груз, находящийся в нем, некуда, то предпочтительнее сбросить остаток груза аварийного танка за борт, приняв во внимание окружающую обстановку. Сброс груза за борт проводится грузовой коллектор системы грузообработки судна, до кормовой части гибкие шланги, которые раскатывают от средней части судна, где обычно находится грузовой коллектор системы грузообработки судна, до кормовой части судна. Перед этим необходимо герметизировать все судовые помещения, исключить потенциально возможные источники воспламенения, привести в состояние готовности средства пожаротушения. В момент сброса груза за борт газовоз должен двигаться против ветра с максимальной скоростью. Естественно, что другие суда, находящиеся поблизости, должны быть заранее предупреждены о предстоящей операции. Меры по сбрасыванию сжиженного газа являются крайними и выполняются только тогда, когда уже становится очевидным, что в противном случае может погибнуть судно с грузом, а это нанесет значительно больший ущерб судовладельцу и окружающей среде.

В числе серьезных аварий газовозов – пожары, вызываемые возгоранием груза при столкновении с другими судами и при работе неисправных механизмов, взрывы при проведении ремонтных работ с привлечением сварки. Вообще серьезные аварии, происходящие с газовозами, принято разделять на три категории или группы; первая – это пожар, взрыв, столкновение, посадка на мель, навал на причальное сооружение, повреждения в штормовую погоду или в ледовых условиях; вторая – аварии, сопряженные с гибелью людей, независимо от нанесенных повреждений судну; третья — аварии, связанные с загрязнением окружающей среды.

Общеизвестно, что последствия аварий газовозов для экипажа и окружающей среды в десятки раз выше, чем последствия аварии любого другого судна. Аварии судов, перевозящих сжиженные газы могут оказать тяжелое воздействие на людей. Так, даже сравнительно небольшой выброс паров СНГ может оказать удушающее или сильное наркотическое действие. Поэтому уровень риска при критическом повреждении грузосодержащих систем и конструкций, систем грузообработки судна должен быть ниже, чем уровень риска всего судна в целом, и составлять 5 % последней величины. Иными словами, безопасность газовоза лишь в минимальной степени должна зависеть от работы систем, связанных с транспортировкой и переработкой груза.

Уровень риска судна оценивают, исходя из условий транспортировки сжиженного газа, общепризнанного уровня безопасности мореплавания, статистических данных о столкновениях судов и посадке их на мель, а также исходя из жесткости требований классификационных обществ к обеспечению безотказности судовых систем. По зарубежным данным, вероятность разлива сжиженного газа в течение рейса, например в порту Нью-Йорк, составляет 1,5 · 10-7. при 50 рейсах в год (аварийный год) вероятность разлива составит уже 7,5 · 10-6. Отсюда допустимый уровень риска для грузосодержащих систем и конструкций составит 7,5 · 10-6 · 0,05 = 3,75 ·10-7. Вероятность посадки газовоза на мель в течение одного рейса составляет 2,0 · 10-7, а уровень риска повреждения изоляции грузосодержащих систем 1,0 · 10-7. Безопасность газовозов и источники воспламенения газовСмертельные случаи на газовозах встречаются с вероятностью, равной 1,0 · 10-3 в год. Частота серьезных повреждений газовозов характеризуется отношением серьезных аварий на газовозах к числу дней, в течение которых осуществляется перевозка сжиженных газов морем, что составляет примерно 8,7 · 10-3. Частота потерь газовозов исчисляется подобным образом и составляет около 1,3 · 10-3.

Таким образом, при общей надежности газовоза, равной 0,995, уровень риска 5 · 10-4, при расчетном сроке эксплуатации судна, равном 20 годам, ежегодный риск для судна 5 · 10-4/20 = 2,5 · 10-5. Следовательно, уровень риска грузосодержащих систем и конструкций, принимаемых к проектированию и разработке, должен составлять не более 1 · 10-7.

Очевидно, что вероятность аварии газов определяется произведением условных вероятностей, таких, как ежегодная вероятность потери судна с грузом во время перехода морем, вероятность пролива груза, вероятность выброса облака паров груза и его возгорания.

Авторы настоящей книги, проанализировав общие вопросы проектирования газовозов, конструкции грузовых танков, а также технико-экономического обоснования проектных решений, которые, несомненно, могут быть полезны при совершенствовании конструкций не только газовозов, но и судов других типов, пришли к мнению, что перед судостроителями еще имеется множество нерешенных проблем в области морских перевозок газов. Среди них проблемы, связанные с использованием неметаллических грузовых танков, а также грузовых танков с внутренней изоляцией, проблемы корпусостроения газовозов ледового плавания и совершенствования грузосодержащих систем в целях снижения потерь сжиженных газов при их испарении в грузовых танках.

Ждет своего решения и такая важная проблема, как экологическая чистота и надежность всех грузосодержащих систем газовозов. Как отмечено в книге, загрязняют окружающую среду установки, производящие инертные газы, поэтому их эксплуатация в период нахождения судна в портовых акваториях запрещена. Несовершенны еще и судовые установки повторного сжижения, допускающие выброс газов в атмосферу, или сжигания трудносжижаемых фракций газа. Очевидно, что и эти проблемы ждут своего решения. Однако главенствующей остается защита окружающего пространства от выхода из-под контроля человека такого энергонасыщенного комплекса, как газовоз в целом.

Сноски
Sea-Man

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Май, 04, 2022 270 0
Добавить комментарий

Читайте также

Текст скопирован
Пометки
Избранные статьи
Loading

Здесь будут храниться статьи, сохраненные вами в "Избранном". Статьи сохраняются в cookie, поэтому не удаляйте их.

Статья добавлена в избранное! Перезагрузка...