Система инертных газов

Противопожарные системы танкеров совершенствуются с учетом передового отечественного и зарубежного опыта. В последние годы Международная морская организация (ИМО) и Регистр СССР особое внимание уделяют той группе противопожарных систем, которые обеспечивают предупреждение пожаров или взрывов на танкерах. К ним в первую очередь можно отнести систему инертных газов для грузовых и отстойных танков и устройства для предотвращения проникновения пламени в танки.

Система инертных газов предназначена для активной защиты грузовых отсеков танкера от пожара и взрыва путем создания и постоянного поддержания в них инертной (невоспламеняющейся) микроатмосферы с содержанием кислорода по объему не более 8 %. В такой обедненной кислородом среде невозможно воспламенение углеводородных паров, выделяемых перевозимым грузом или его остатками на внутренних поверхностях грузовых танков.

Рассмотрим систему инертных газов современного танкера типа «Победа», где в качестве защитных инертных газов используются отработавшие дымовые газы одного из двух вспомогательных котлов. При тепловых нагрузках не менее 40 % котлы являются генераторами инертных газов с низким (до 5 % по объему) содержанием кислорода и температурой в районе отбора газов, не превышающей 533 К (260 °С); по достижении номинальной тепловой нагрузки температура газа возрастает до 638 К (365 °С).

Максимальное количество отбираемых из дымохода котла отработавших газов в 1,25 раза превышает суммарную подачу установленных на танкере грузовых насосов, что соответствует 7500 м³/ч или 30 % от общего количества дымовых газов, выбрасываемых в атмосферу через дымоход. С такими параметрами инертные газы поступают в систему технического кондиционирования и подаются в грузовые и отстойные танки.

Система работает следующим образом (рис. 5.55). За счет разрежения во всасывающем участке, создаваемого работающей газодувкой, инертные газы последовательно проходят через контактно-прямоточные охладители-очистители газов первой и второй ступени, конструкция которых приведена на рис. 5.56. Инертные газы охлаждаются за счет интенсифицированного контакта с забортной водой, подводимой в аппарат снизу через завихритель с лопатками. При температуре забортной воды 30 °С температура инертных газов на выходе из аппарата второй ступени составляет 35 °С.

Рис. 5.55. Принципиальная схема усовершенствованной системы инертных газов танкера
1 — дымоход вспомогательных котлов; 2 — устройство очистки клапана; 3 — контактнопрямоточные аппараты охлаждения и очистки газов; 4 — каплеотделитель; 5 — подача газа в танки; 6 — прием инертных газов с берега; 7 — палубный водяной затвор; 8 — кингстонный ящик; 9 — сублиматор; 10 — газодувки; 11 — слив за борт; 12 — насосы подачи воды к палубному затвору; 13 — прием воды от кингстонов МО; 14 — насос охлаждающей забортной воды; 15 — трубопровод от резервного насоса вспомогательных механизмов; Т — реле температуры; APT — аварийное реле температуры; РД — реле давления; ОРД — оперативное реле давления; РВД, РИД — реле верхнего и нижнего давлений; О, — дистанционный контроль кислорода; АВУ, АНУ — аварийные датчики верхнего и нижнего уровня; СВУ — сигнализатор верхнего уровня; ___ инертные газы; — — — груз; —· —· — забортная вода; —··—слив воды и дренаж; —X— хозяйственный пар

Рис. 5.56. Контактно-прямоточный аппарат охлаждения и очистки газов
1,2 — вход и выход газа;
3 — указательная колонка;
4 —  слив воды;
5 — подвод воды;
6 — дренаж;
7 — смотровой лючок;
8  — предварительный впрыск воды в охладитель I ступени

В системе предусмотрена двухступенчатая очистка газов от сажи, механических примесей и сернистых соединений. Наличие двух ступеней очистки увеличивает время активного контакта двухфазной среды (газы — вода) и тем самым способствует повышению эффективности этой операции. В результате из отработавших газов удаляется от 99,1 до 99,6 % сернистых соединений.

Охлажденные и очищенные инертные газы на выходе из активной зоны аппаратов подвергаются первичной сепарации содержащейся в них воды. Эта операция осуществляется в брызгоотбойнике с профилированными лопатками, где при движении газового потока центробежные силы разделяют газоводяную смесь на фазы; при этом вода удаляется из аппаратов за борт, а инертные газы поступают в каплеотделитель (рис. 5.57). В нем производится вторичная сепарация, основанная на принципах изменения направления потока влажных газов и центробежного разделения сред в завихрителе с профилированными лопатками. Отсепарированная влага удаляется за борт через общий сливной трубопровод, а инертные газы нагнетаются газодувкой в палубную распределительную магистраль через палубный водяной затвор. Последний предотвращает попадание углеводородных паров в судовые помещения через проходящие транзитом трубопроводы инертных газов при неработающей газодувке.

Рис. 5.57. Каплеотделитель
1,4 — патрубки входа и выхода газов;
2 — дренаж;
3 — слив влаги;
5 — указательная колонка;
6 — смотровой лючок

Принцип работы водяного затвора (рис. 5.58) основан на гидравлическом закрытии трубопровода инертных газов при неработающей газодувке, а при ее работе — на отжатии уровня воды за отражатель для прохода инертных газов. Этим предотвращаются переток пожароопасных углеводородных паров в судовые помещения и унос воды из затвора в грузовые отсеки при установившемся режиме работы системы. Для этой цели затвор оборудован специальным поворотным устройством, состоящим из заслонки с противовесом, к которому крепится открытый конец гибкого шланга, служащего для удаления воды из водяной полости затвора и обеспечения непрерывной циркуляции в ней воды при работающей и неработающей системе инертных газов. Циркуляция воды в затворе осуществляется двумя центробежными насосами, один из которых является резервным. Вода из затвора сливается за борт через кингстон, расположенный в грузовом насосном отделении. Затвор снабжен смотровыми стеклами, водоуказательной колонкой, паропроводом обогрева водяной полости и средствами автоматического контроля уровня и температуры воды.

Рис. 5.58. Схема действия палубного водяного затвора: а — газодувка не работает; б — подача газов в танки
1, 3 — патрубки входа и выхода газов; 2 — заслонка; 4, 6 — слив и подвод воды; 5 — гибкий сливной шланг

Из палубного водяного затвора через установленный за ним невозвратно-запорный клапан инертные газы поступают в палубную распределительную магистраль и подаются в грузовые отсеки, на ответвлениях к которым также установлены невозвратно-запорные клапаны.

Система инертных газов работает в следующих случаях: при первоначальном заполнении грузовых отсеков инертными газами перед приемом груза;
во время перехода танкера с грузом или балластом, при погрузке танкера для поддержания заданного избыточного давления инертных газов от 2 до 8 кПа и периодической их подкачки в танки при падении давления ниже указанного значения;
при выгрузке нефтепродукта для замещения его инертными газами;
во время мойки танков стационарными средствами, в том числе сырой нефтью;
при вентиляции грузовых отсеков инертными газами и дегазации танков наружным воздухом.

Газо- и воздухообмен в грузовых танках обусловливается режимами работы системы инертных газов (рис. 5.59). Для эффективного осуществления этого процесса каждый грузовой танк имеет палубный ввод инертных газов, продувочную трубу и автономную газоотводную систему. Колонки продувочных труб и газоотвода (рис. 5.60) снабжаются автоматическими газовыпускными устройствами, обеспечивающими скорость газовоздушного потока не менее 30 м/с на всех режимах работы, что исключает проникновение пламени в танки и загазованность палубы судна и способствует улучшению условий труда членов экипажа.

Рис. 5.59. Схема размещения газоотводного оборудования и продувки танков
1 — продувочная труба; 2, 3 — газовыпускные колонны продувочных и газоотводных труб; 4 — магистраль инертного газа


Рис. 5.60. Газовыпускная колонна газоотводных труб
1 — лючок удаления наполнителя из огнепреградителя; 2 — огнепреградитель; 3 — щит напоромера; 4, 6 — рукоятки привода ручного открытия газовыпускного устройства и вакуумного Клапана; 5 — автоматическое высокоскоростное газовыпускное устройство; 7 — вакуумный клапан; 8 — пламепрерывающая сетка; 9, 10 — лючки досыпки и заполнения наполнителем огнепреградителя

Трубопровод подвода инертных газов и продувочная труба разнесены как по длине танка, так и от ДП, чем обеспечивается эффективный газообмен, способствующий ускорению создания равномерной низкой концентрации кислорода или близкой к атмосферному воздуху по концентрации кислорода среды после дегазации. Для продувки (в случае необходимости) инертными газами грузовой системы между ней и системой инертных газов предусмотрена перемычка, снабженная по условиям безопасности запорными органами и воздушной головкой.