для чего нужна система подогрева жидкого груза на танкерах
Система подогрева жидкого груза
Танкеры, перевозящие нефть или вязкие нефтепродукты, оборудуют системой подогрева груза, находящегося в грузовых танках. Система обеспечивает понижение вязкости груза, т. е. повышение его текучести, благодаря чему резко повышается производительность грузовых насосов при перекачивании груза и сокращается продолжительность погрузо-разгрузочных операций на танкере. Системы подогрева обязательны для танкеров, перевозящих крекинг-мазуты, мазуты марки 80 и парафинистые, обладающие высокой вязкостью. Для нормального перекачивания груза необходим подогрев мазутов до 60–70°С.
К системам подогрева предъявляются следующие основные требования:
1. Продолжительность подогрева груза до заданной температуры должна составлять не более 12 ч.
2. Подогреватели системы должны обеспечивать равномерный подогрев груза во всех танках.
3. Конструкция подогревателя должна обеспечивать свободный сток из подогревательных труб образующегося конденсата, а также продувание их сжатым воздухом.
4. Подогреватели должны быть надежны в эксплуатации и располагаться в грузовых танках в местах, удобных для их ремонта.
Система подогрева состоит из трубчатых подогревателей, укладываемых выше днища танкера на 100–200 мм, по которым проходит пар давлением 0,3–0,5 МПа. Пар в систему подводится от парогенераторов танкера. В зависимости от вида труб и их расположения относительно ДП танкера существует несколько разновидностей систем подогрева. Подогревательные трубы могут быть выполнены в виде секций или змеевиков, размещаемых вдоль или поперек судна. Исходя из этого на морских танкерах «применяются следующие системы подогрева: продольно-секционная, поперечно-секционная, продольно-змеевиковая и поперечно-змеевиковая.
Продольно-секционная система состоит из продольных секций прямых труб, расположенных вдоль судна по всей длине каждого грузового танка. С целью сокращения времени подогрева груза до 6–10 ч могут быть применены двухрядные продольно-секционные системы, в которых к нижнему ряду секций добавляется еще верхний, размещаемый выше днищевого набора танкера. Для надежного стока конденсата продольные подогревательные секции устанавливают в танках с уклоном в корму.
Поперечно-секционная система имеет поперечные секции труб, укладываемые в грузовых танках между флорными шпангоутами, соединительные трубы между которыми проходят поверх днищевого набора. Для обеспечения надежного стока конденсата из поперечных подогревательных секций их укладывают с уклоном в сторону одного из бортов судна, а при разгрузке создают искусственный крен в том же направлении. При использовании поперечно-секционной системы не надо устраивать вырезы в наборе корпуса судна.
Продольно- и поперечно-змеевиковые системы аналогичны по устройству секционным системам, но в них вместо секций установлены змеевики. Секционные системы в отличие от змеевиковых имеют короткие греющие трубы, вследствие чего более эффективно отдают теплоту грузу, но неравномерно продуваются сжатым воздухом. Змеевиковые системы более просты по устройству, хорошо продуваются сжатым воздухом, но сток конденсата в них затруднен и поэтому теплопередача ухудшена.
На рис. 102 показана схема устройства продольно-секционной системы подогрева груза на морском танкере. В каждом грузовом танке расположен с уклоном в корму продольно-секционный подогреватель 11. За его кормовым коллектором 13 установлен конденсатоотводчик 10, препятствующий выходу из подогревательных труб 12 несконденсировавшегося пара и обеспечивающий его полную конденсацию. В качестве конденсато-отводчиков могут применяться простейшие конденсационные горшки или конденсатоотводчики, рассмотренные в системе парового отопления (см. рис. 75). Свежий пар к распределительному коллектору 3 подводится по магистрали 1 от парогенератора. По распределительным трубам 5 он поступает к подогревателям 11. Конденсат от конденсатоотводчиков 10 отводится по трубам 15 и собирается в коллекторе 7, откуда по магистрали 6 возвращается в парогенератор.
Система подогрева груза со змеевиковыми подогревателями приведена на рис. 103. Из палубной магистрали 3 свежий пар по стоякам 6 подводится к змеевиковым подогревателям 8, на выходе из которых установлены конденсатоотводчики 9. Конденсат из подогревателей отводится по трубопроводам 10 в коллектор 12, из которого по магистрали 13 направляется в парогенератор для получения пара.
Для чего нужна система подогрева жидкого груза на танкерах
Системы подогрева и охлаждения груза
Многие грузы требуют определенной температуры при погрузке-перевозке-выгрузке, указанной в грузовых документах, температура может вирироваться. Например, груз можно в течении рейса держать с температурой ниже или выше, чем при выгрузке. Для выполнения этих требований суда оборудуются системами подогрева и охлаждения груза. Системы охлаждения не так сильно распространены, но все, же некоторые грузы требуют охлаждения
На рисунке представлена система обогрева груза с использованием грузового насоса и палубного подогревателя.
Груз подается в палубный подогреватель насосом, где нагревается под воздействием горячей воды, после чего возвращается в танк через дроп линию, перемешиваясь с холодным грузом. Постоянное перемешивание груза в танке позволяет добиться равномерного разогрева груза.
Более теплый груз поднимается в верхние слои, так как с увеличением температуры уменьшается плотность, а холодный груз оседает.
Одним из недостатков является наличие мертвых зон в танке, в которых груз не перемешивается, следовательно, и не прогревается, ведь любая жидкость стремится по короткому пути попасть обратно в насос после выхода из дроп линии, немного распыляясь в стороны под действием турбулентных сил. Балласт в танках двойного дна может существенно охладить груз в танке, поэтому балластировка производится максимум на 75%, оставляя воздушную подушку между танком и балластом, последующая балластировка проводится после выгрузки танка.
В преимущества этого метода можно отнести – отсутствие обогрева в самом танке.
Во время выгрузки груза, имеющего высокую температуру более 45°С, часть груза проходит через подогреватель и возвращается в танк как подпитка более горячей смесью насос, а часть выгружается на берег.
Примерно за один час до окончания выгрузки останавливают подогреватель, после чего прекращают циркуляцию груза через него, и продувают, что бы удалить остатки груза.
 |
На представленном рисунке обозначена общая схема подогрева груза горячей водой.
Пар поступает от судового котла в теплообменник, где нагревает пресную воду. Пресная вода циркулирует между палубными подогревателями и теплообменником. Температура груза регулируется следующими параметрами: температурой воды в подогревателе, скоростью протока груза через подогреватель
Использование термального масла для подогрева груза, значительно упрощает систему подогрева груза. Само масло подогревается от электрических тэнов, что позволяет устанавливать заданные параметры температуры масла в автоматическом режиме, используя термостат.
 |
Рассмотрим принцип работы теплообменника.
Холодный груз подается в часть “ A ” оттуда поступает через отдел “ D ” по трубкам в отдел “ B ”, в отделе “ B ” груз разворачивается и поступает через отдел “ D ” в “ C ”. Груз подогревается в отделе “ D ”, куда поступает пар (горячая вода или масло).
Не обязательно считать предыдущий метод основным, так же можно делать все наоборот. Груз подается в отдел “ D ”, а пар (горячая вода или масло) проходит через этот отдел, отдавая тепло грузу, по трубкам.
Охлаждение груза происходит по этой же схеме, только вместо горячей воды используют хладагент, который охлаждает груз до необходимой температуры
На рисунке представлена переносная система охлаждения, которая устанавливается в танке через моечный лючок, не требующая циркуляции груза насосом через подогреватель. 
Перед запуском системы, открывает подачу забортной воды для охлаждения хладагента, который по трубкам попадает в холодильник в грузовом танке. Охлажденный груз оседает, обеспечивая циркуляцию в танке. Охлаждение груза начинается после заполнения танка и останавливается с началом выгрузки или при возрастании температуры в рейсе.
 |
На судах, имеющих палубный подогреватели, подогрев паром установлен в слоп танках.
Пар от котла, поступает по трубкам в танк, отдавая тепло грузу, и возвращается обратно в виде воды. Увеличение температуры груза в танке производится увеличением давления пара.
Обогрев включают после заполнения танка и останавливают за час до окончания выгрузки или перед тем как груз прекратит его накрывать.
Регулировка температуры груза производится изменением давления пара в системе и положением клапана давления пара в танк, клапан возврата всегда находится в полностью открытом положении. Исключение при перевозке патоки ( Molasses ), когда температура груза регулируется клапаном возврата пара, а клапан давления пара всегда находится в полностью открытом положении.
Ситема подогрева груза
Многие нефтепродукты, особенно темные сорта, отличаются большой вязкостью и высокой температурой застывания (некоторые + 40° С и выше). Для возможности их откачки танки оборудуют специальной системой подогрева груза (рис. 188).
Получают распространение змеевики обогрева из алюминиевых сплавов; они хорошо противостоят коррозии, более легкие и имеют лучшую теплопроводность.
Рис. 188. Система подогрева груза:
Свежий пар поступает в систему от котла через редукционный клапан 1, где давление его снижается до 4-5 кгс/см2 (иногда допускается до 10 кгс/см2). Отдав тепло ‘змеевикам, пар превращается в конденсат, который через контрольную цистерну//отводится в питательную систему котла. Контрольная цистерна служит для наблюдения за тем, чтобы в конденсат не попадали нефтяные примеси.
При включении системы в работу важно проверить ее на герметичность, так как пропуски змеевиков могут привести к обводнению груза и заполнению самой системы нефтепродуктами. Для этого на выходном отростке от змеевиков предусматривается контрольный краник 7, который при пуске пара в змеевики держат открытым. Выход из краника чистой воды или пара без следов нефтепродуктов свидетельствует об исправности змеевика. Если же выходят нефтепродукты, змеевик следует отключить от системы до устранения дефекта. С помощью этого же краника проверяют подачу пара в змеевики, которую регулируют таким образом, чтобы в отводной трубопровод выходил только конденсат без пара. Этим обеспечивается наиболее полное использование теплоты пара и минимальный расход топлива на работу системы.
Температура подогрева груза зависит от его сорта и может доходить до 60-65° С. Продолжительность подогрева также зависит от конкретных условий. Система позволяет обычно разогреть груз до нужной температуры за 12-16 ч до выгрузки. Однако если забортная вода и наружный воздух имеют низкую температуру, а переход до порта выгрузки продолжителен, вязкие нефтепродукты часто подогревают в течение всего рейса, например, до 20-25° С, а перед выкачкой повышают температуру до нужной величины. Иначе нефтепродукты застывают в танках, и потом их трудно разогреть из-за плохой циркуляции. Температуру груза контролируют с помощью переносных или дистанционных термометров.
В целях противопожарной безопасности температура подогрева груза во всех случаях должна быть ниже температуры вспышки по крайней мере на 15° С.
После работы, особенно в зимнее время, система должна быть тщательно продута сжатым воздухом от остатков влаги и надежно отключена.
Грузовое устройство танкера
Содержание
На танкере все грузовые операции производятся грузовой системой, которая состоит из насосов и трубопроводов, проложенных по верхней палубе и в грузовых танках.
Грузовое устройство танкера представляет собой целый комплекс специальных устройств и систем. В него входят:
Трубопроводы
Для погрузки и выгрузки жидкого груза на нефтеналивных судах устанавливается специальная грузовая система, состоящая из приемной и разгрузочной магистралей (рис. 6.82).
Приемный (всасывающий) трубопровод прокладывается в грузовых танках. Каждый грузовой насос имеет отдельный магистральный трубопровод, от которого в определенную группу танков идут приемные отростки, запираемые клапанами или клинкетами. Такая проводка всасывающего трубопровода позволяет независимо принимать и откачивать несколько различных сортов нефтепродуктов.
Разгрузочный (напорный) трубопровод начинается у грузовых насосов вертикальными трубами, идущими на верхнюю палубу. Дальше магистраль прокладывается по палубе и от нее к бортам идут отростки, к которым при погрузке и выгрузке присоединяют подаваемые с берега гибкие шланги или стендера терминала. Палубные магистральные трубопроводы соединяются вертикальными трубами (стояками) с магистральными трубопроводами, проложенными в танках.
На танкерах устанавливаются различные системы грузовых линий, однако следует отметить основные три системы:
Насосные отделения располагаются обычно в средней части танкера. Используются, как правило, поршневые насосы. Недостатком системы является множество перемычек и трудность при зачистке танков, расположенных в корму от насосного помещения, при дифференте танкера на корму.
На всех этапах перегрузочных операций необходимо управлять движением груза по судовым трубопроводам. Это управление осуществляется с помощью клинкетных задвижек или клапанов. Наибольшее распространение на танкерах получили клапаны системы баттерфляй, с вертикальной или горизонтальной осью поворота тарелки.
Трубопроводы и клапаны подвергаются гидравлическому испытанию на непроницаемость давлением воды, равным полуторному рабочему давлению, подъем его производят медленно грузовым насосом. Отсутствие течи свидетельствует о герметичности трубопроводов и клапанов.
Управление грузовыми клапанами, как правило, осуществляется дистанционно с применением гидравлических систем, получивших широкое применение.
Грузовые насосы
В качестве насосов, подающих сырую нефть к моечным машинкам грузовых танков, должны использоваться грузовые насосы или насосы, специально предусмотренные для этой цели.
Система подогрева груза
Система подогрева груза (рис. 6.86). Нефтеналивные суда, перевозящие вязкие нефтепродукты, имеют систему подогрева груза. Подогрев нефтепродуктов производится для понижения вязкости, что облегчает их перетекание. Система подогрева имеет вид змеевиков из стальных труб, по которым пропускают пар. Змеевики укладываются по всему днищу танка на высоте около 10 см от него. Клапаны для управления системой подогрева груза выведены обычно на палубу.
Система мойки танков сырой нефтью
Система мойки танков сырой нефтью состоит из:
Мойка всех или части танков необходима перед сменой груза, перед постановкой танкера в док, для проведения ремонта. Также мойка танков производится под чистый балласт, с которым судно приходит в порт погрузки и который может быть слит за борт в портовых водах.
Мойку танков производят специальными моющими машинками с вращающимися соплами. Машинки для мойки танков сырой нефтью должны быть стационарными и иметь конструкцию, одобренную Регистром (рис. 6.87). Включение каждой машинки должно осуществляться с помощью запорного клапана. Число и расположение моечных машинок должно обеспечивать эффективную мойку всех горизонтальных и вертикальных поверхностей танков.
Существует два типа моечных машинок:
Машинки с двумя насадками не программируются и всегда выполняют за определенное время полный цикл работы. Машинки для мойки танков приводятся в действие нефтью от грузовых насосов, которая воздействует на лопастное колесо, поэтому для эффективной мойки необходимо обеспечить правильное давление в линии. Для зачистки предпочтительнее использовать эжектор.
Программируемые машинки с одной насадкой могут быть настроены на мойку определенных участков танка за 4 цикла и позволяют изменять угол подъема или опускания сопла с дискретностью 1.2, 3 и 8.5°.
Для мойки танков могут использоваться и переносные моечные машинки. Для подсоединения переносных моечных машинок к моечной магистрали используют специальные резиновые шланги. Машинки опускаются в танк через специальные моечные лючки, расположенные в верхней части танка. Эти машинки могут устанавливаться на различной высоте танка и весьма эффективны на завершающей стадии мойки танка.
Мойка танков осуществляется по замкнутому циклу, т. е. моечную воду собирают в одном или двух отстойных танках (Slop Tanks). Длительность мойки, а также необходимость использования горячей воды и химикатов, определяют согласно Руководству по мойке танков (Tank Cleaning Guide).
Мойка сырой нефтью допускается только при исправно работающей установке инертных газов. Ни один танк не может быть промыт сырой нефтью без заполнения его инертным газом с содержанием кислорода не более 8% по объему.
После мойки танков сырой нефтью необходимо весь моечный трубопровод промыть забортной водой в отстойный танк, затем вентиляцией довести содержание кислорода до 21%, снизить до требуемых уровней концентрации взрывоопасные и отравляющие вещества/газы.
Зачистная система
Под зачисткой грузовых танков понимают процесс удаления с днища, стенок и набора слоя нефтеостатков после того, как слит основной груз. После выгрузки нефтепродуктов в танках остается около 1% груза, что зависит от грузовой и зачисткой систем, наличия подогрева, конструкции судна.
Существуют три способа очистки поверхностей грузовых танков нефтеналивных судов:
Это разделение условно, так как при каждом из этих способов используют в той или иной мере ручной труд.
Механизированный способ осуществляется водой, которая в танки подается под давлением через специальные моечные машины. Мойка осуществляется в основном забортной водой различной температуры или растворами моющих средств.
Зачистная система включает насосы объемного типа, центробежные самовсасывающие насосы или эжекторы; должна быть оборудована клапанами, позволяющими отключать любые танки, не подвергающиеся зачистке.
Для эффективного контроля работы зачистной системы предусмотрены индикаторы уровня и средства ручного замера уровня в танках.
Газоотводная система
Если во время приема балласта, загрузки либо внутренних перемещений балласта или груза внутреннее давление поднимается выше контрольного уровня, то танк может разорвать. Если внутренне давление падает ниже атмосферного, то танк может сложиться внутрь, что приведет к таким же катастрофическим последствиям.
Газоотводная система снабжается дыхательными клапанами (давление/вакуум), работающими в автоматическом режиме (рис. 6.89). Назначение этих клапанов — поддерживать определенное давление в танке. До начала погрузки дыхательные клапаны газоотводной системы (давление/вакуум) должны открываться.
По окончании грузовых операций дыхательные клапаны устанавливаются в автоматический режим. Для предотвращения попадания паров нефтепродуктов в судовые помещения необходимо перед погрузкой иллюминаторы, двери, ведущие в эти помещения, плотно закрыть. Систему кондиционирования воздуха переключить на работу по замкнутому циклу.
Системы инертного газа (СИГ)
Литература
Для чего нужна система подогрева жидкого груза на танкерах
Грузовое устройство танкера представляет собой целый комплекс специальных систем. В нее входят:
Всасывающий трубопровод
Для погрузки и выгрузки жидкого груза на нефтеналивных судах устанавливается специальная грузовая система состоящая из приемной и разгрузочной магистралей. Приемный или всасывающий трубопровод прокладывается в грузовых танках.
Каждый грузовой насос имеет отдельный магистральный трубопровод от которого в определенную группу танков идут приемные отростки, запираемые клапанами или клинкетами. Такая проводка всасывающего трубопровода позволяет независимо принимать и откачивать несколько различных сортов нефтепродуктов. Всасывающийся трубопровод выполняется из стальных труб диаметром 300—500 мм, которые имеют отличительную окраску — одно широкое кольцо коричневого цвета. Чтобы обеспечить более полную откачку груза, нижний конец приемных отростков заканчивается колоколообразным раструбом или специальным приемником.
Вся арматура всасывающего трубопровода имеет дистанционное управление с верхней палубы. По всасывающему трубопроводу нефть, проходя грязеотстойник попадает в сам грузовой насос.
Грузовые насосы
Для выгрузки груза имеется три центробежных грузовых насоса, они расположены в нижней части помпового отделения. Само отделение находится между машинным отделением и грузовыми танками. Производительность каждого насоса составляет от 3 до 4 тыс. куб. метров в час.
У каждого насоса имеется грязеотстойник (mud box) с фильтром грубой очистки, который предотвращает попадание твердых частиц во вращающиеся части насоса. Также здесь имеется вертикальная труба доходящая до уровня палубы, снабженная невозвратным (non-return valve) и выпускным (discharge valve) клапанами. Рассмотрим процесс работы насоса: при работе насоса его ротор или крыльчатка вращаются с большой скоростью и прогоняют жидкость через насос. Жидкость поступает во вращающийся ротор через отверстие в центре. Ротор гонит жидкость к периферии насоса. Скорость преобразуется в нарастание давления внутри корпуса насоса.
Напорный трубопровод
Под действием избыточного давления, создаваемого насосом груз далее попадает в разгрузочный или напорный трубопровод. Он начинается у грузовых насосов вертикальными трубами, идущими на верхнюю палубу. Дальше магистральные трубы выводятся из помпового отделения и прокладываются по палубе. От них к бортам идут хвостовики, к которым при погрузке или выгрузке присоединяются береговые стендера или гибкие шланги. На манифолдах танкера имеется две трубы для отдачи испарений груза при выгрузке, три трубы для приема бункера и непосредственно четыре грузовых линии.
Палубные магистральные трубопроводы соединяются вертикальными трубами, называемыми стояками, с магистральными трубопроводами проложенными в танках. Стояками пользуются в тех случаях, когда погрузка нефти производится береговыми средствами. В таком случае груз попадает в грузовые танки минуя судовые грузовые насосы.
Система подогрева груза
Для перевозки вязких нефтепродуктов нефтеналивные суда имеют систему подогрева груза. Подогрев нефтепродуктов производится для понижения вязкости, что облегчает их перетекание. Система подогрева имеет вид змеевиков из стальных труб, по которым пропускают пар давлением 3-5 атмосфер. Подогреватели уложены по днищу танков так, чтобы обеспечивать подогрев нефтепродуктов у приемных отростков.
Система мойки танков
Для очистки танков от остатков нефтепродуктов нефтеналивные суда имеют систему мойки танков сырой нефтью. Мойку танков производят специальными моющими машинками. Существует два типа моечных машинок: программируемые с одной насадкой и непрограммируемые с двумя насадками. Программируемые машинки с одной насадкой могут быть настроены на мойку определенных участков танка.
С целью экономии времени верхние части танка моют в процессе выгрузки. Типичный начальный угол мойки может меняться от 140 до 30 градусов. Поскольку основная часть остатков собирается в нижней части танка, то ее мойка может происходить в два этапа: 1-й от 60 град. до 0 и второй от 30 град. до 0. Эти машины требуют программирования при каждой мойке. Их производительность обычно находится в пределах от 110 до 170 тонн в час. Машины с двумя насадками не программируются и всегда выполняют за определенное время полный цикл работы. Машинки для мойки танков приводятся в действие нефтью от грузовых насосов, которая воздействует на лопастное колесо.
Для зачистки используют эжектор, он не содержит движущихся частей, но требует подачи груза под определенным давлением. Также широко используют зачистные насосы и вакуумные системы.
Система инертных газов
До 2-й мировой войны была известна под назв. система Харкера. Широкое распространение получила в 60-х гг. с появлением крупнотоннажных танкеров и газовозов. Газы отбираются от дымоходов главного и вспомогательного котлов (реже от дымоходов дизелей) или вырабатываются в автономных генераторах. Очистка и охлаждение газов производятся забортной водой в контактных аппаратах (скрубберах с орошаемой насадкой, циклонно-пенных и др.). Для улучшения очистки газов от окислов серы к забортной воде могут добавляться щелочные растворы. На газовозах после очистки и охлаждения дымовые газы обрабатываются с помощью холодильных машин и адсорбентов, что исключает замерзание влаги в грузовом пространстве.
Некоторые понятия и определения из Конвенции SOLAS:
Газоотводная система
Интенсивное испарение нефтепродуктов особенно легких сортов, изменения объемов груза при резких колебаниях температур воздуха и воды, а также операции по приему или перемещению груза или балласта может вызвать образование либо избыточного либо пониженного давления внутри танка, что может привести к его разрушению. Наличие этих факторов обуславливает необходимость оборудования грузовых танков газоотводными системами.
Существует два вида газоотводных систем: отдельно для каждого танка и групповая система. К первой относятся дыхательные клапана давления в вакуум или как их еще называют PV-клапана, работающие в автоматическом режиме. Назначение этих клапанов – поддерживать определенное давление в танке. Обычно они должны срабатывать по давлению превышающему 1400 мм водного столба и по вакууму превышающему 350 мм водного столба.
Групповая газоотводная система снабжается общей магистралью, к которой подходят трубы из каждого грузового танка, отводящие газы из верхних точек отсека. Общая магистраль заканчивается вертикальной трубой проложенной вдоль мачт или колонок и отводящей пары нефтепродуктов в атмосферу.