Спеціальні системи нафтоналивних суден. Їх призначення та класифікація.

Для обеспечения сохранности нефтегрузов, их приема и выкачки с последующей очисткой танком нефтеналивные суда оборудуют специальными системами: грузовой, зачистной, подогрева вязких нефтепродуктов, зачистки и мойки танков.

Грузовая система служит для выкачки из танков основной массы груза, а зачистная остатков.

Система подогрева предназначена для снижения вязкости нефтепродукта до значения, обусловливающего нормальные условия его перекачки.

Подготовку судна к ремонту и приему другого сорта груза обеспечивает система зачистки и мойки танков.

1 Грузовая и зачистная системы

Рассмотрим примеры грузовой и зачистной систем современных речных танкеров. Наиболее типичными являются системы танкеров грузоподъемностью 600 т (с вставными баками) и крупнотоннажных танкеров грузоподъемностью 5000 т. На всех танкерах с вставными баками зачистная система отсутствует.

Грузовая система танкера грузоподъемностью 600 т (проект Р42)

Танкеры данного типа предназначены для одновременной перевозки светлых и вязких нефтепродуктов. Они имеют пять баков (рис. 1). Носовые баки I, II и /// используются для перевозки светлых нефтепродуктов, кормовые баки IV и V — для перевозки вязких нефтепродуктов и имеют подогрев.

 

Рисунок 1. Схема грузовой системы танкера грузоподъемностью 600 т

Трубопроводная грузовая система состоит из магистрали правого борта, объединяющей два кормовых бака, и магистрали левого борта, объединяющей пять баков.

На танкере установлены три грузовых насоса: винтовой 11марки НВВ-55 для перекачки вязких нефтепродуктов и два центробежных насоса 10 с самовсасывающим устройством марки ЦСП-57 для перекачки светлых нефтепродуктов. Насос НВВ-55 имеет подачу 45 м³/ч и напор 80 м, а насос ЦСП-57 — подачу 65 м³/ч и напор 110 м

Грузовые баки имеют конические днища с патрубками в центральной части для присоединения отростков труб, идущих от магистралей. При таком конструктивном оформлении узла грузовой бак — приемная труба грузовые насосы выкачивают груз полностью и надобность в зачистной системе отпадает.

От магистрали левого борта к бакам IV и V (для вязких нефтепродуктов) также подведены трубы, что позволяет в случае необходимости погрузить в них светлые нефтепродукты.

При выгрузке светлых нефтепродуктов должны быть открыты клинкеты 1, 7, 9 и один из клинкетов 5, а при выгрузке вязких нефтепродуктов — клинкеты 3, 12, 13 и один из клинкетов 6.

Так как насосы ЦСП-57 самовсасывающие, то танкер можно загружать, если это требуется, с помощью собственных средств, например из баржи у причала, во избежание простоя.

Для погрузки светлых нефтепродуктов собственными средствами к одному из клинкетов 4 присоединяется гибкий шланг, другой конец которого опускают в танк разгружаемого судна. Погрузка осуществляется насосами ЦСП-57 при открытых клинкетах 9, 8. 1. При загрузке кормовых баков IV и V должны быть открыты также клинкеты 2.

Грузовые насосы находятся в насосном отделении, которое размещено в выгородке машинного отделения.

Грузовая и зачистная системы танкера грузоподъемностью 5000 т (проект 558)

Судно имеет двойной корпус. Для размещения груза предназначены двенадцать танков: восемь средних и четыре бортовых При перевозке светлых легких нефтепродуктов загружаются все танки, а при перевозке темных нефтепродуктов с повышенным удельным весом — только средние.

На танкере (рис. 2) применена клинкетная грузовая система. Перепускные клинкеты, установленные в нижней части продольных и поперечных переборок, изображены на рисунке в виде заштрихованных прямоугольников. Римскими цифрами обозначены основные и бортовые танки.

 

Рисунок 2. Принципиальная схема грузовой и зачистной систем танкера грузоподъемностью 5000 т

В насосном отделении установлены два центробежных грузовых насоса 1 марки 10НД-6Х1 с подачей каждый по 500 м³/ч при напоре 55 м и один зачистной поршневой 2 марки ЭНП-7/3, обеспечивающий подачу 68 м³/ч и напор 100 м.

Налив груза производится по приемному трубопроводу (мани-фольду) 14 в танки /// и IV. Выкачка груза осуществляется грузовыми насосами, которые забирают его из кормовых танков VII и VIII по коротким всасывающим трубам и подают по напорным трубам в раздаточный трубопровод 13, расположенный на палубе. При такой грузовой системе можно перевозить только один сорт груза за рейс.

Выкачка груза может производиться как при параллельном, так и при последовательном включении грузовых насосов. При параллельной работе грузовых насосов должны быть открыты клинкеты 6, 11 и 9, 12, а при последовательной — клинкеты 6, 3 и 12 или 9, 5 к 11. Между всасывающими (приемными) трубами грузовых насосов имеется перемычка с разобщительным клинкетом 4.

Для выкачки остатков груза используется зачистной поршневой насос 2. При его работе должны быть открыты клинкеты 7, 8 и 10.

В кормовой части танков VII и VIII в пределах высоты междудонного пространства сделаны специальные колодцы для заглубления приемников зачистной системы. Зачистка танков от остатков груза при дифференте на корму осуществляется практически насухо.

Приемные концы всасывающих труб грузового и зачистного трубопроводов оканчиваются раструбами (приемниками), вследствие чего уменьшаются скорость входа жидкости в приемник и глубина образующейся при этом воронки. При большой воронке возможно попадание воздуха во всасывающую трубу, что нарушает нормальную работу насоса. Расстояние от кромки приемника до днища корпуса составляет 30—50 мм у грузовых приемников и 15—20 мм у зачистных.

Чтобы исключить попадание внутрь насосов посторонних предметов, перед каждым из них на всасывающей трубе монтируется фильтр-ловушка.

Для подогрева вязкого груза в средних танках установлены змеевиковые паровые подогреватели.

Рисунок 3. Насосное отделение танкера грузоподъемностью 5000 т.

1 — грузовой насос; 2 — электродвигатель грузового насоса;

3 — электродвигатель зачистного насоса; 4 — зачистной насос.

Насосное отделение расположено за поперечной переборкой кормовых танков по правому борту (рис.3). Электродвигатели грузовых и зачистных насосов в целях пожарной безопасности вынесены в машинное отделение за газонепроницаемую переборку. Каждый электродвигатель соединен со своим насосом промежуточным валом. В месте прохода вала через переборку установлено газонепроницаемое уплотнение (сальник) с водяным охлаждением.

Гидравлические расчеты грузовой и зачистной систем выполняют исходя из условий налива и слива нефтепродуктов. Эти расчеты для трубопроводной и клинкетной систем имеют свои особенности. При трубопроводной системе гидравлические потери определяются трением по длине труб и местными сопротивлениями, а при клинкетной — трением при движении жидкости по днищу и местными сопротивлениями, причем для одного и того же танкера и нефтепродукта гидравлические потери в трубопроводной системе, как правило, больше, чем в клинкетной.

2 Система подогрева вязких нефтепродуктов

Танки наливных судов, предназначенных для перевозки вязких нефтепродуктов, или универсальных, т. е. транспортирующих любые виды наливного груза независимо от его вязкости, обычно оборудуют подогревательным устройством. В настоящее время применяют в основном поверхностные трубчатые паровые подогреватели. Система подогрева выполняется из стальных цельнотянутых груб. Соединения их в танках производят с помощью сварки.

Схема расположения труб подогрева в танках может быть различной, но наибольшее распространение получила схема змеевикового нефтеподогрева. Такой схемой оборудованы танкеры грузоподъемностью 5000т, у которых в каждом центральном танке расположены змеевики D_у 50 (рис. 4). Пар подводится ко всем змеевикам параллельно по трубопроводу D_у100, отвод кон­денсата в теплый ящик котельной установки или за борт осуществ­ляется по индивидуальным трубам D_y 25 от каждого змеевика.

Рисунок 4. Схема системы парового подогрева

Для продувания системы к ней сделан подвод сжатого воздуха. Продувание ведется по отдельным танкам, поэтому все змеевики имеют разобщительные клапаны. Для обслуживания системы подогрева установлены два паровых огнетрубных горизонтальных котла КВА-1,0/5 рабочим давлением 5 кгс/см² и паропроизводительностью 1000 кг/ч.

На танкерах грузоподъемностью 600 т в кормовых баках, в которых перевозят вязкие нефтепродукты, также установлены змеевиковые подогреватели. Пар в систему подогрева поступает от югнетрубного вертикального котла КОВ-4 с поверхностью нагрева 4,2 м² и рабочим давлением 2 кгс/см². Предусмотрен также прием пара в систему с берега.

Недостатком трубчатых паровых нефтеподогревателей является обводнение груза конденсатом при нарушении соединений труб и появлении свищей в них и попадание груза при этом в систему.

Для вязких нефтепродуктов может быть использован также электрический подогрев, осуществляемый путем непосредственного их контакта с токоведущими элементами. Этот способ свободен от недостатков трубчатого нефтеподогревателя, но имеет целый ряд своих. Так, для предотвращения оголения токоведущих шин необходимо сознательно оставлять определенный «мертвый» остаток в танках, что уменьшает полезную емкость судна и создает дополнительные трудности при зачистке. Возможны утечка тока на корпус, повышенная коррозия вследствие появления блуждающих токов и др.

В принципе могут быть и другие способы подогрева, например, выпускными газами дизелей, пропускаемыми через междудонное пространство, или путем подачи в танки через специальные сопла нефтепродукта, предварительно подогретого до 100—120°С. Однако эти способы, как и электрический, пока не получили распространения на речных танкерах.

Система подогрева монтируется таким образом, чтобы обеспечивалось поддержание температуры вязких грузов не ниже 60°С при наружной температуре воздуха не ниже -5°С и температуре воды +5°С. Расчеты различных систем нефтеподогрева изложены в работе.

3 Система зачистки и мойки танков

Перевозка нефти и нефтепродуктов на судах связана с перио­дической зачисткой и мойкой грузовых танков. Их производят при подготовке судна к ремонту и перемене сорта перевозимого груза.

При подготовке судна к ремонту главное внимание обращается на обеспечение пожарной безопасности, так как в большинстве случаев он связан с применением открытого огня (электросварки и др.). Наибольшую опасность представляют остатки грузов I и II классов. Необходимо полностью удалять из танков остатки нефтепродуктов и обрабатывать их поверхность так, чтобы исключить возможность возникновения опасных концентраций газообразных углеводородов в воздухе. Допустимая концентрация паров нефтепродуктов в воздухе не должна превышать 0,1 нижнего предела взрываемости.

При перемене сорта перевозимого груза обработку внутренних поверхностей танков выполняют в соответствии с требованиями ГОСТ 1510—60.

Остатки в танках отличаются от исходной нефти или нефтепродукта значительно большими вязкостью и удельным весом, повышенным содержанием механических примесей и воды.

На морских танкерах зачистка и мойка танков производятся обычно собственными средствами, т. е. автономно.

Речные танкеры, как правило, не имеют специального оборудования для автономной зачистки и мойки грузовых танков. На них есть только палубные горловины диаметром 350—400мм для ввода специальных моечных машинок в танки. Все работы по зачистке и мойке речных нефтеналивных судов выполняются плавучими зачистными (промывочными) станциями. Познакомимся в общих чертах с их оборудованием.

Выборка остатков, не откачиваемых грузовой и зачистной системами, может осуществляться переносным водяным эжектором, опускаемым в танки. Рабочая вода к нему подается по пожарному рукаву под давлением 6—7 кгс/см². Слив воды из эжектора осуществляется в отстойные емкости.

Моют танки горячей водой с добавлением керосина (или без него) или моющими средствами, растворенными в горячей воде.

Раньше мойка танков осуществлялась с помощью ручных пожарных стволов. В настоящее время для этого используют моечные машинки (гидромониторы). Перемещение струи моющей жидкости у них достигается вращением головок с соплами вокруг двух взаимно перпендикулярных осей. Моечные машинки, как правило, приводятся во вращение с помощью турбинки за счет подачи части или всего моющего раствора. На рис. 5 показана схема установки моечной машинки в танке.

Рисунок 5. Схема установки моечной машинки в танке (шриховыми линиями изображено начальное положение моечной машинки)

В качестве моющих средств для обработки танков нефтеналивных судов применяют растворители и эмульгаторы.

Из растворителей широкое распространение получил керосин, добавляемый в горячую воду в количестве 0,5—1,0% с помощью дозатора, устанавливаемого на всасывающей трубе насоса, подающего воду к моечным машинкам. Мойка таким препаратом от­личается простотой технологии, однако качество отмывки недоста­точно высокое, к тому же удаляемые из танков остатки сильно обводняются (40—50%).

В основе использования эмульгаторов как моющих составов лежит эмульсионный метод. В результате теплового, механического и физико-химического воздействия моющего раствора на остатки нефтепродуктов образуется легкоподвижная, малоустойчивая эмульсия. Важно, чтобы стабильность эмульсии во времени правильно сочеталась с технологией промывки, т. е. обратный распад ее на нефтепродукт и воду должен происходить в отстойнике. В практике уже получили распространение моющие средства типа МЛ-2, МЛ-22 и МЛ-6. К преимуществам их следует отнести одновременное дегазирующее действие, а также малое содержание воды в отмытых нефтеостатках после распада эмульсии.

Для удаления ржавчины, грязи и жидкости, оставшихся на днище после обмывки танка и откачки из него груза, плавучие станции оборудуют пневмотранспортерной установкой. Она представляет собой пароструйный эжектор с приемными шлангами, снабженными щелевыми наконечниками, через которые засасывается ржавчина, грязь и т. п. Образующаяся смесь транспортируется в емкости, находящиеся на станции.

В эксплуатации находится зачистная станция, которая работает вместе с кренователем башенного типа, состоящим из двух секций и предназначенным для подъема (накренения) и подогрева со стороны дни­ща барж грузоподъемностью до 12 тыс. т. Все механизмы станции электрифицированы. Питание электроэнергией осуществляется с берега. Станция оборудована:

- котельной установкой паропроизводительностью 15 т/ч;

- водонасосной установкой для подачи моющего раствора к машинкам;

- установками для откачки остатков груза (на два приемника) и продуктов промывки (на четыре приемника);

- установкой для охлаждения и подачи инертных дымовых газов в танки обрабатываемых судов, а также в танки корпуса станции при работе с грузами I класса;

- компрессорной установкой для подачи сжатого воздуха на продувку понтонов кренователя при всплытии;

- централизованным пунктом дистанционного управления насосными установками;

- каскадными отстойниками для обработки продуктов промывки по замкнутому циклу;

- грузоподъемными устройствами для механизации подачи шлангов, приемников и переносного оборудования;

- пневмотранспортерной установкой для удаления ржавчины из промытых судов.

Станция работает у берегового причала, вследствие чего представляется возможность откачивать удаляемые из судов остатки нефтегрузов в емкости нефтебазы.

Работы по зачистке и мойке грузовых танков связаны со значи­тельными затратами средств. Чтобы сократить простои танкеров и уменьшить расходы на содержание зачистных промывочных станций, необходимо совершенствовать методы зачистки и мойки.

Вывод

Основным требованием, предъявляемым ко всем системам нефтеналывных судов, является их пожарная безопасность. Другие требования определяются специфическим назначением этих систем.

Грузовые и зачистные системы должны обеспечивать: прием и выкачку груза с заданной производительностью; рациональное осуществление операции зачистки в конце выкачка груза и доведение его остатка в танказ до минимума.

Система подогрева должна подготовить груз к выкачке в заданное время.

Система зачистки и мойки танков должна обеспечивать высококачественную подготовку судна для приема другого сорта груза в соответствии с требованиями ГОСТ 1510-60.