какое название для классификации изоляции танков современных газовозов является неверным

Конструктивные особенности грузовых танков

Газовозы некоторых типов весьма схожи с танкерами конструкцией корпуса. Отличительными особенностями являются высокий надводный борт и наличие в трюмном пространстве специальных резервуаров – грузовых танков, изготовляемых из хладостойкого материала с мощной наружной изоляцией. Тепловая изоляция грузовых танков позволяет снизить потери груза, вызванные испарением, что повышает безопасность судна.

При изготовлении оболочек грузовых танков газовозов обычно используют довольно дорогостоящие сплавы, такие как инвар (сплав железа с 36% никеля), никелевую сталь (9% никеля), хромоникелевую сталь (9% никеля, 18% хрома) либо алюминиевые сплавы. Конструктивно грузовые танки подразделяются на несколько типов: встроенные, вкладные, мембранные, полумембранные и грузовые танки с внутренней изоляцией.

Встроенные грузовые танки являются неотъемлемой частью корпусных конструкций газовоза. Сжиженные газы в таких танках, как правило, перевозятся при температуре не ниже – 10 ° С.

Вкладные грузовые танки – это автономные конструкции, которые опираются на корпус посредством опор и фундаментов.

Мембранные танки формируются из листового или гофрированного инвара, толщина которого достигает иногда 0,7 мм, а изоляция, на которую опираются мембраны, выполняется из вспученного перлита, помещенного в фанерные ящики (блоки). Число таких блоков на судне грузовместимостью около 135 тыс. куб.м. может достигать до 100 тыс. штук. Отдельные листы инвара соединяются контактной сваркой.

Полумембранные грузовые танки имеют форму параллелепипеда со скругленными углами и выполнены из алюминиевых безнаборных листовых конструкций. Такие танки опираются на корпусные конструкции только скругленными углами, за счет чего компенсируются и термические деформации.

Среди вкладных грузовых танков широко распространены сферические танки. Их диаметр достигает 37–44 м, поэтому они почти наполовину своего диаметра выступают над уровнем верхней палубы. Выполняют их безнаборными из алюминиевых сплавов. Толщина листов колеблется от 38 до 72 мм, экваториальный пояс достигает 195 мм. Такие танки имеют наружную изоляцию из полиуретана толщиной около 200 мм. Внешняя поверхность танков покрывается алюминиевой фольгой, а надпалубную часть закрывают стальными кожухами. Каждый танк сферического типа, масса которого в сборе достигает 680–700 т, опирается в экваториальной части на цилиндрический фундамент, установленный на втором дне.

Вкладные танки на газовозах также могут быть трубообразными, цилиндрическими, цилиндро–коническими, а также других форм, которые хорошо приспособлены к восприятию внутреннего давления. Если давление газа при его транспортировке незначительно, то применяют танки призматического вида.

Дата добавления: 2016-01-03 ; просмотров: 1687 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Изоляция грузовых танков

Чаще всего в качестве изоляции используют следующие материалы:

Передача тепла через изоляционный материал может происходить тремя путями:

• за счет радиации тепла,

• за счет теплопроводности твердых материалов изоляции,

• за счет теплопроводности воздушных барьеров или газов, находящихся в изоляции.

Использование большинства изоляционных материалов основано на теплоизолирующей способности неподвижно­го воздуха. Теплопроводность неподвижного воздуха составляет около 0,024 Вт/(мК).

В принципе все изоляционные материалы изготавливают так, чтобы воздух заполнял поры материала или нахо­дился между слоями различных материалов. Очень важно, чтобы воздух оставался неподвижным, поскольку его движение приведет к конвекции, т. е. передаче тепла. Поэтому основная задача при создании изоляционного мате­риала — заключить воздух в порах или так, чтобы тонкие волокна материала задерживали его молекулы.

Теплопроводность ячеистых, пористых или волокнистых материалов в значительной степени определяет общую теплопроводность изоляции. До тех пор, пока диаметр пор или ячеек материала будет больше, чем длина свободного пути, совершаемого молекулой газа, но меньше, чем требуется для возникновения конвекции, величина теплопро­водности материала данного газа будет постоянной.

Если заменить воздух каким-либо газом, теплопроводность которого меньше теплопроводности воздуха, получит­ся изоляционный материал с теплопроводностью ниже, чем теплопроводность неподвижного воздуха. Такие матери­алы получают при использовании различных пластмасс или полиуретана, где поры материала заполнены не воздухом, а парами фреона, у которого теплопроводность ниже, чем у воздуха.

Виды изоляционных материалов. Все материалы, которые используются в судостроении в качестве изоляции, можно разделить на три основных типа.

• Твердые материалы, которые могут выдерживать значительные нагрузки и использоваться в качестве поддержки танков в корпусе судна. Примером таких видов изоляции могут служить некоторые породы дерева, используе­мые в качестве изоляционного материала (бальса, азоб), или пластики с высокой плотностью. Все эти матери­алы должны выдерживать нагрузки, которые испытывает танк при термальных воздействиях.

• Эластичные материалы, такие как минеральная вата или пористые пластики низкой плотности. Их наносят на поверхность танка с помощью клея и (или) различного крепежа, который обеспечивает надежное крепление изоляции к поверхности танка или же ко вторичному барьеру.

• Изоляционные материалы в виде порошка (типа перлита), которым заполняют все пространство вокруг танка. При этом изоляционный материал, изготовленный в виде порошка, легко (как жидкость) заполняет весь объем трюмного пространства или же вторичного барьера. Материалы такого типа очень часто используются для изоляции танков на судах, перевозящих грузы под атмосферным давлением.

Минеральная вата. Название «минеральная вата» объединяет целый ряд различных органических и неор­ганических тонковолоконных материалов, которые можно также разделить на два вида: стекловата и горная вата. Минеральная вата поставляется и используется в виде листов или матов.

Горная вата изготавливается из некоторых минералов, которые плавятся при температуре около 1600° С. Произ­водство волокон из такой массы аналогично производству стекловолокна. В качестве скрепляющего материала также используется пластик. Плотность каменной или горной ваты — 40—50 кг/м 3 и более.

Пористые пластики. В мире существует очень много пористых пластиков, однако для изоляции грузовых танков на газовозах производители ограничиваются использованием полиуретана и полистирола.

Полиуретан состоит из изоцианидов и полиола. Оба этих вещества производятся в жидкой форме, изоциа-ниды больше походят на жирное масло, а полиол более напоминает лак. При их смешивании с добавлением воды начинается реакция с выделением большого количества теплоты. Атомы углерода, находящиеся в составе изоциани-да, объединяются с атомами водорода, находящимися в составе полиола, с выделением углекислого газа. Из-за большого количества выделяемого в процессе реакции тепла происходят нагрев углекислого газа и расширение матери­ала с образованием большого количества пены, причем на 90% эта пена содержит замкнутые ячейки, заполненные газом.

Полистирол. Материал, который используется для производства полистирольной изоляции. При расшире­нии он образует пену с огромным количеством ячеек (пузырьков), заполненных газом. Для заполнения пузырьков используются различные газы, которыми продувают полистирол.

Производство изоляции осуществляется в два этапа. На первом происходит образование в жидкости пузырьков диаметром 1—6 мм, т. е. предварительное расширение материала. На втором этапе через 2—4 дня материал заливают в формы, где его расширение продолжается. После отвердевания материала образуются блоки с зернистой структу­рой, где каждый пузырек газа заключен в свою собственную оболочку. Для того чтобы завершить процесс затверде­ния, необходимо подогреть пластик до необходимой температуры (произвести вулканизацию). Для этого используется перегретый пар или электрические нагревательные элементы.

Влажность изоляции. Атмосферный воздух содержит некоторое количество водяных паров, которые осаждаются на поверхностях с низкими температурами. Поэтому поверхность изоляции грузовых танков должна быть покрыта мате­риалом с очень низким коэффициентом диффузии, предотвращающим проникновение паров воды внутрь изоляции. Однако даже если таким материалом покрыть наружную поверхность изоляции, это не обеспечит 100%-ной задержки паров воды.

Известны следующие способы предотвращения попадания влаги в изоляцию танков.

• Покрытие изоляции полиэстерами, усиленными стекловолокном, однако такое покрытие легко разрушается и должно быть довольно толстым, чтобы выдерживать значительные нагрузки.

• Покрытие изоляции битумами или асфальтом с использованием слоев стеклоткани в качестве усиления.

• Нанесение алюминиевой фольги непосредственно на пористый пластик.

Источник

Тепловая изоляция танка для перевозки спг

Владельцы патента RU 2513152:

Изобретение относится к области судостроения и морского транспорта, а более конкретно к конструкции грузовых отсеков судов, перевозящих сжиженный газ при низких температурах. Предлагается тепловую изоляцию выполнить в виде одной или нескольких оболочек, внутри которых размещается порошковый наполнитель и создается вакуум. При этом каждая из оболочек обеспечивает тепловую защиту одной или несколько стенок, формирующих геометрию отсека судна. Технический результат заключается в минимизации потерь сжиженного газа при его транспортировке на судне. 3 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области судостроения и морского транспорта, а более конкретно к конструкции грузовых отсеков судов, перевозящих сжиженный природный газ (СПГ) наливом при низких температурах.

К недостаткам указанных типов судов относится значительный объем испарения газа, достигающий 0.15% для конструкций сферических танков и 0.2% для призматических вкладных танков от всего объема перевозимого газа в сутки. Использование испаряемого газа в виде топлива или повторное охлаждение испарившихся газов (Патент США 5505232) требует дополнительного дорогостоящего оборудования. Кроме этого, для захолаживания грузовых танков в конце балластного перехода требуется оставлять в танках около 5% газа от грузовместимости газовоза.

Известна тепловая изоляция, представляющая из себя оболочку, выполненную из алюминиевой фольги, внутри которой размещается порошковый наполнитель и создается вакуум. Указанные оболочки выполняются в виде прямоугольных пластин с максимальным размером около двух метров. Указанный размер обусловлен технологическими проблемами изготовления и монтажа пластин (см. характеристики изоляции Vacupor NT на сайте )

К недостаткам указанной теплоизоляции относятся значительные теплопотери через торцевые участки пластин при тепловой защите значительных площадей.

Известна тепловая изоляция, представляющая из себя оболочку, выполненную из различных неметаллических пленок, внутри которой размещается порошковый наполнитель и создается вакуум (см. патент USA 20120118002А1)

К недостаткам указанной теплоизоляции относятся ограничения по температурным режимам из-за значительных тепловых деформаций оболочки при использовании при криогенных температурах. Кроме этого, при защите значительных площадей возникает технологическая проблема соединения отдельных элементов пленок.

Заявляемое изобретение направлено на создание тепловой изоляции корпуса отсека судна, обеспечивающей минимальные потери сжиженного газа.

Для достижения указанной цели предлагается тепловую изоляцию отсека выполнить в виде одной или нескольких оболочек, изготовленных из тонколистового свариваемого криогенного металла, внутри которых размещается порошковый наполнитель и создается вакуум. При этом каждая из оболочек обеспечивает тепловую защиту одной или несколько стенок, формирующих геометрию отсека. Оболочка может быть сформирована как отдельный объем, так и в виде оболочки, наружная стенка которой сформирована из стенок отсека судна.

Эффективность предлагаемого решения достигается за счет использования ограниченного числа оболочек, обеспечивающих минимальные потери через торцевые участи оболочек.

Сущность изобретения видна из рис.1, где показан общий вид предлагаемой конструкции изоляции судна-газовоза. На рис.2 показана конструкция изоляции, в которой роль наружной оболочки тепловой изоляции выполняет внутренняя поверхность отсека судна.

Предлагаемая конструкция формируется в отсеке корпуса судна 1, в котором размещается вкладной танк 2 для перевозки СПГ.

Тепловая изоляция танка в виде одной или нескольких оболочек. Каждая оболочка выполнена в виде внутренней пластины 3, наружной пластины 4, торцевых пластин 5 и 6 и торцевых пластин в поперечном направлении, образующих замкнутый объем теплоизоляционной оболочки. Каждая из оболочек обеспечивает тепловую защиту определенной плоскости или нескольких плоскостей отсека корпуса судна. Внутренние пластины, обращенные к танку СПГ, выполнены из криогенного материала, способного обеспечить работоспособность при температуре СПГ. Внутри оболочки размещается порошковый наполнитель 7 и через трубку 8 в оболочке создается вакуум. Для обеспечения формы оболочки используются вертикально расположенные пластины 9, выполненные из теплоизоляционного материала, закрепляемые к оболочке с помощью шурупов 10 и металлических уголков 11, прикрепляемых к оболочке с помощью сварки 12. В случае использования легкосжимаемого наполнителя форма оболочки фиксируется с использованием ящиков 13, выполненных из жестких теплоизолирующих материалов (например, фанеры).

Для передачи давления от танка к корпусу судна используются прокладки 14 и прокладки 15, выполненные из жесткого теплоизоляционного материала. Крепление оболочек к корпусу обеспечивается с использованием винтов 16, прикрепленных в наружной оболочке с помощью пластины 17, гаек 18 и прокладки 19. Вертикальные пластины навешиваются с помощью замка 20. Неточности в изготовлении днищевой пластины устраняются с помощью твердеющих веществ 21, в качестве которого может выступить цементный раствор.

Для уменьшения тепловых потерь в месте стыка оболочек формируется карман 22, вовнутрь которого засыпается порошковый теплоизолирующий материал 23.

Для предотвращения тепловых деформаций внутренние пластины оболочек имеют компенсаторы тепловых деформаций 24.

Для обеспечения осмотра танка во время перевозки СПГ танк покрывается изолирующим материалом 25, который позволяет поднять температуру в пространстве между танком и теплоизолирующей оболочкой до необходимого для осмотра уровня. Кроме этого указанная изоляция обеспечивает вторичный барьер танка СПГ.

Монтаж оболочек производится без верхней палубы 26. При этом сначала монтируется днищевая оболочка, затем бортовые оболочки, а затем устанавливается криогенная цистерна. Далее устанавливается палубная секция корпуса судна с палубной тепловой изоляционной оболочкой 27. Для монтажа теплоизолирующей оболочки может быть использована точечная сварка 28.

При обеспечении необходимого уровня технологичности (с точки зрения создания воздухонепроницаемых конструкций корпуса судна) наружная часть теплоизолирующей оболочки может быть выполнена из поверхности отсека судна (см. рис.2). В этом случае изготовление теплоизолирующих оболочек необходимо вести внутри отсека судна.

Таким образом, совокупность указанных теплоизолирующих оболочек, защищающих корпус судна от воздействия криогенных температур, позволяет резко увеличить теплоизоляцию вкладных танков с жидким природным газом. Кроме этого наличие днищевой секции с приподнятыми краями обеспечивает частичный вторичный барьер при возникновении трещины в танке СПГ.

1. Конструкция тепловой изоляции танка для перевозки сжиженного газа во вкладных цистернах, имеющая совокупность замкнутых оболочек, внутри которых размещается порошковый наполнитель и создается вакуум, отличающаяся тем, что с целью уменьшения теплопроводности за счет уменьшения количества тепловых мостиков тепловая изоляция выполняется в виде одной или нескольких теплоизолирующих оболочек, при этом каждая из оболочек обеспечивает тепловую защиту одной или нескольких стенок, формирующих внутреннюю геометрию отсека корпуса судна.

2. Конструкция тепловой изоляции танка для перевозки сжиженного газа во вкладных цистернах по п.1, отличающаяся тем, что внутренняя и торцевая часть теплоизолирующей оболочки изготавливается из листов тонколистового криогенного свариваемого материала и имеет компенсаторы тепловых расширений, а наружная стенка оболочки выполнена из листов тонколистового некриогенного свариваемого материала, для поддержания формы оболочки внутри оболочки размещаются теплоизолирующие пластины или ящики, изготовленные из теплоизолирующего материала.

3. Конструкция тепловой изоляции танка для перевозки сжиженного газа во вкладных цистернах по п.1, отличающаяся тем, что для передачи усилий от вкладной цистерны со сжиженным газом на корпус судна внутри оболочки размещаются жесткие теплоизолирующие вставки.

4. Конструкция тепловой изоляции танка для перевозки сжиженного газа во вкладных цистернах по п.1, отличающаяся тем, что наружная часть теплоизолирующей оболочки может быть сформирована из поверхности отсека судна.

Источник

Танкеры- газовозы

Загрузка и разгрузка танкеров-газовозов сложна, но унифицирована и занимают относительно немного времени, в среднем 12-18 часов.

На случай аварии СПГ-танкеры имеют 2-корпусную структуру, обеспечивающую недопущение утечек и разрывов.

Оборудован холодильными установками для охлаждения газа.

Система хранения СПГ состоит из танка или резервуара для хранения, слоя изоляции, вторичной оболочки, предназначенной для недопущения утечек, и еще одного слоя изоляции.

В случае повреждения первичного резервуара вторичная оболочка не допустит утечки.

Все поверхности, контактирующие с СПГ, изготавливаются из материалов, стойких к чрезвычайно низким температурам.

Наибольшее распространение получили танкеры с резервуарами типа MOSS, составляющими ныне 41% мирового флота метановозов.

Moss Maritime предложила заменить внутреннюю изоляцию емкости полиуретановой пеной, но это пока не воплощено в жизнь.

Это достаточно дорогая технология с длительным временем постройки до 1,5 лет.

Кроме резервуаров газа танкеры оборудованы холодильными установками для охлаждения СПГ, работающими на газе.

Основными задачами судостроения на сегодняшний день являются увеличение грузовместимости при неизменных размерах корпуса и уменьшение стоимости изоляции.

Кроме сферического типа танка MOSS, этим требования удовлетворяют 3 основных вида 3-мембранных грузовых танков, используемых на 57% танкерах-газовозах:

— мембранный тип системы «Газ Транспорт № 96» (GT);

— мембранный танк системы Техникгаз Mark III(TG).

— внедряется система CS-1, которая является комбинацией вышеуказанных мембранных систем.

В мембранных конструкциях применяется существенно более тонкая мембрана, которая поддерживается стенками корпуса.

Система GazTransport включает в себя первичную и вторичную мембраны в виде плоских панелей из стали инвар.

В системе Technigaz первичная мембрана изготовлена из гофрированной нержавеющей стали.

В системе CS1 инварные панели из системы GazTransport, выполняющие роль первичной мембраны, сочетаются с 3-слойными мембранами Technigaz (листовой алюминий, помещенный между 2 мя слоями стеклопластика) в качестве вторичной изоляции.

В отличие от судов для перевозки СУГ (сжиженный углеводородный газ), танкеры газовозы не оборудуются палубной установкой для сжижения.

Ранее, сжигаемый отпарной газ (BOG) обходился судовладельцам бесплатно, так как из-за отсутствия установки сжижения отпарного газа (УПСГ) его не удавалось утилизировать и нужно было выбрасывать в атмосферу.

Сейчас на танкерах-газовозах устанавливают 2- топливные паровые турбины, способные работать как на судовом мазуте, так и на отпарном газе.

Предельно допустимое значение показателя испарения в кипящем слое составляет порядка 0,15% /сутки от объема груза.

Это удобно при прохождении, к примеру, Суэцкого канала и к причаливанию к большинству СПГ-терминалов.

Однако их корпус будет более широким и длинным.

В качестве движительной установки будет применяться более мощный 2-топливный газомазутный дизель.

Источник

Перевозка сжиженных газов

Танки различных групп изготовляют из специальных материалов. При этом наиболее важным фактором при выбо­ре материала является его структурная устойчивость к воздействию низких температур.

— сталь с содержанием никеля не ниже 9% или же сплавы алюминия, не теряющие свою прочность при очень низких температурах.

Мембранные танки изготовляют из волнистых пластин специальной нержавеющей стали (или из сплавов с нуле­вым коэффициентом термального расширения), что позволяет ей свободно сжиматься или расширяться.

При проектировании газовозов и выборе типа танка в расчет принимают следующие условия и параметры;

• давление внутри танка;

• динамические усилия, возникающие при движении судна;

• возникающие гидравлические удары внутри танка;

• изгибающие моменты судна;

• вес элементов конструкций танка и груза;

• вес изоляции танка;

• силу Архимеда, воздействующую на танк, если свободное пространство вокруг него заполнено водой;

• расстояние.от корпуса судна до внешней оболочки танка.
ИЗОЛЯЦИЯ ГРУЗОВЫХ ТАНКОВ

Чаще всего в качестве изоляции используют следующие материалы:

Передача тепла через изоляционный материал может происходить тремя путями:

• за счет радиации тепла,

• за счет теплопроводности твердых материалов изоляции,

Использование большинства изоляционных материалов основано на теплоизолирующей способности неподвижно­го воздуха. Теплопроводность неподвижного воздуха составляет около 0,024 Вт/(мК).

В принципе все изоляционные материалы изготавливают так, чтобы воздух заполнял поры материала или нахо­дился между слоями различных материалов. Очень важно, чтобы воздух оставался неподвижным, поскольку его движение приведет к конвекции, т. е. передаче тепла. Поэтому основная задача при создании изоляционного мате­риала — заключить воздух в порах или так, чтобы тонкие волокна материала задерживали его молекулы.

Теплопроводность ячеистых, пористых или волокнистых материалов в значительной степени определяет общую теплопроводность изоляции. До тех пор, пока диаметр пор или ячеек материала будет больше, чем длина свободного пути, совершаемого молекулой газа, но меньше, чем требуется для возникновения конвекции, величина теплопро­водности материала данного газа будет постоянной.

Если заменить воздух каким-либо газом, теплопроводность которого меньше теплопроводности воздуха, получит­ся изоляционный материал с теплопроводностью ниже, чем теплопроводность неподвижного воздуха. Такие матери­алы получают при использовании различных пластмасс или полиуретана, где поры материала заполнены не воздухом, а парами фреона, у которого теплопроводность ниже, чем у воздуха.

Виды изоляционных материалов. Все материалы, которые используются в судостроении в качестве изоляции, можно разделить на три основных типа.
• Твердые материалы, которые могут выдерживать значительные нагрузки и использоваться в качестве поддержки танков в корпусе судна. Примером таких видов изоляции могут служить некоторые породы дерева, используе­мые в качестве изоляционного материала (бальса, азоб), или пластики с высокой плотностью. Все эти матери­алы должны выдерживать нагрузки, которые испытывает танк при термальных воздействиях.

• Эластичные материалы, такие как минеральная вата или пористые пластики низкой плотности. Их наносят на поверхность танка с помощью клея и (или) различного крепежа, который обеспечивает надежное крепление изоляции к поверхности танка или же ко вторичному барьеру.

• Изоляционные материалы в виде порошка (типа перлита), которым заполняют все пространство вокруг танка. При этом изоляционный материал, изготовленный в виде порошка, легко (как жидкость) заполняет весь объем трюмного пространства или же вторичного барьера. Материалы такого типа очень часто используются для изоляции танков на судах, перевозящих грузы под атмосферным давлением.

Минеральная вата. Название «минеральная вата» объединяет целый ряд различных органических и неор­ганических тонковолоконных материалов, которые можно также разделить на два вида: стекловата и горная вата. Минеральная вата поставляется и используется в виде листов или матов.

Горная вата изготавливается из некоторых минералов, которые плавятся при температуре около 1600° С. Произ­водство волокон из такой массы аналогично производству стекловолокна. В качестве скрепляющего материала также используется пластик. Плотность каменной или горной ваты — 40—50 кг/м 3 и более.

Пористые пластики. В мире существует очень много пористых пластиков, однако для изоляции грузовых танков на газовозах производители ограничиваются использованием полиуретана и полистирола.

Полиуретан состоит из изоцианидов и полиола. Оба этих вещества производятся в жидкой форме, изоциа-ниды больше походят на жирное масло, а полиол более напоминает лак. При их смешивании с добавлением воды начинается реакция с выделением большого количества теплоты. Атомы углерода, находящиеся в составе изоциани-да, объединяются с атомами водорода, находящимися в составе полиола, с выделением углекислого газа. Из-за большого количества выделяемого в процессе реакции тепла происходят нагрев углекислого газа и расширение матери­ала с образованием большого количества пены, причем на 90% эта пена содержит замкнутые ячейки, заполненные газом.

Полистирол. Материал, который используется для производства полистирольной изоляции. При расшире­нии он образует пену с огромным количеством ячеек (пузырьков), заполненных газом. Для заполнения пузырьков используются различные газы, которыми продувают полистирол.

Производство изоляции осуществляется в два этапа. На первом происходит образование в жидкости пузырьков диаметром 1—6 мм, т. е. предварительное расширение материала. На втором этапе через 2—4 дня материал заливают в формы, где его расширение продолжается. После отвердевания материала образуются блоки с зернистой структу­рой, где каждый пузырек газа заключен в свою собственную оболочку. Для того чтобы завершить процесс затверде­ния, необходимо подогреть пластик до необходимой температуры (произвести вулканизацию). Для этого используется перегретый пар или электрические нагревательные элементы.

Влажность изоляции. Атмосферный воздух содержит некоторое количество водяных паров, которые осаждаются на поверхностях с низкими температурами. Поэтому поверхность изоляции грузовых танков должна быть покрыта мате­риалом с очень низким коэффициентом диффузии, предотвращающим проникновение паров воды внутрь изоляции. Однако даже если таким материалом покрыть наружную поверхность изоляции, это не обеспечит 100%-ной задержки паров воды.

Известны следующие способы предотвращения попадания влаги в изоляцию танков.

• Покрытие изоляции полиэстерами, усиленными стекловолокном, однако такое покрытие легко разрушается и должно быть довольно толстым, чтобы выдерживать значительные нагрузки.

• Покрытие изоляции битумами или асфальтом с использованием слоев стеклоткани в качестве усиления.

• Нанесение алюминиевой фольги непосредственно на пористый пластик.

ОСНОВНЫЕ СИСТЕМЫ ГАЗОВОЗОВ

Конструктивно все грузовые системы предназначены минимизировать протечки груза из танков и трубопроводов. Это обеспечивается следующим:

• Выбором необходимых материалов для их изготовления и контролем.

• Всесторонней проверкой танков и главных составляющих оборудования.

• Соответствующим расположением систем и оборудования.

Системы трубопроводов. Сжиженные газы грузят на борт и выгружают на берег при помощи судовых грузовых трубопроводов. Системы трубопроводов позволяют также обеспечить вентиляцию и инертизацию грузовых танков, нагрев и охлаждение груза. Системы полностью закрыты. Не допускаются протечки газа из трубопроводов или же попадание воздуха внутрь них. Системы трубопроводов могут сообщаться с атмосферой только при помощи специаль­ных фланцевых соединений или клапанов (соединения с вентиляционной мачтой).

Все трубопроводы, предназначенные для транспортировки газов под давлением, оборудованы специальными пре­дохранительными клапанами пружинного типа (рис. 41), которые позволяют стравливать избыточное давление в них на вентиляционную мачту.

Все трубопроводы и фланцевые соединения изготавливают из легированной стали, содержащей никель, что по­зволяет им выдерживать низкие температуры при транспортировке грузов, предусмотренных конструкцией судов.

Грузовые трубопроводы имеют температурные компенсаторы, во избежание чрезмерных нагрузок при термальном сжатии или расширении грузовых танков и самих трубопроводов. Трубопроводы, предназначенные для грузовых опе­раций, можно объединить в следующие группы:

• для жидкой фазы груза;

• охлаждающей системы (забортной воды);

• для инертного газа и вентиляции танков;

• различных вспомогательных систем.

Системы грузовых трубопроводов могут быть также разделены на судне на две группы или более. Это означает, что судно может перевозить два и более грузов одновременно. Такая система (если необходимо) может быть разделена на несколько групп с помощью специальных съемных проставок с фланцами — «катушек». Разъединить систему придет­ся, если судно готовится к перевозке нескольких партий груза одновременно. Этот вид разобщения грузовых магистра­лей исключает смешение грузов в процессе их погрузки—выгрузки и транспортировки.

Основные грузовые магистрали (манифолды или кроссоверы) располагаются в средней части грузовой палубы судна, отдельно для паров и отдельно для жидкости. Жидкостная грузовая магистраль соединена с погрузочной маги­стралью каждого танка, а также с грузовыми и бустерными насосами.

Газовая магистраль соединена с системой газоотвода грузовых танков и с системой охлаждения груза.
Рис. 41. Схема стравливания избыточного давления (газоотвода) с помощью предохранительных клапанов.
На судах, перевозящих грузы при полном давлении, грузовая система очень проста. Обычно она состоит из погрузочно-разгрузочного трубопровода и трубопровода газоотвода. На судах такого типа нет системы охлаждения груза или грузовых насосов, поскольку груз перевозят при температуре окружающей среды, а выгрузку осуществляют выдавливанием груза за счет избыточного давления в танке. Создание необходимого давления производится либо судовым, либо береговым компрессором.

Грузовая система на судах, перевозящих грузы частично под давлением, более сложная. Помимо системы охлаж­дения фуза, она включает еще грузовые насосы и систему подогрева груза в море или во время выгрузки и т. д.

Суда, перевозящие полностью охлажденные грузы, имеют почти такую же грузовую систему, как и суда, перево­зящие газы под частичным давлением. Однако некоторые системы, кроме систем охлаждения груза, на них не ис­пользуются.

Система охлаждения груза. Большая разница температур между грузовыми танками и окружающим их простран­ством обусловливает приток теплоты от окружающей среды в грузовые танки. В результате груз закипает и начинает испаряться. Если выхода паров груза из танка нет, то давление над поверхностью жидкости будет повышаться, так же как и температура груза. Дополнительная теплота, поступающая в танк, будет использована на нагрев жидкости.

Если конструкция танка выдерживает высокое давление, процесс нагрева груза будет продолжаться до тех пор, пока его температура не сравняется с температурой окружающей среды. Например, если пропан в танке нагреть до +30°С, то давление в нем поднимется до 11 бар. Однако многие танки не выдерживают столь высокого давления, Чтобы удержать давление и температуру в них в пределах нормы, необходимо удалить пары газа, образовавшиеся при его кипении, сконденсировать их и вернуть обратно в танк. Такой процесс возможен при наличии на судне системы повторного сжижения газа или установок непрямого охлаждения.

Система повторного сжижения газов. Сущность работы установки повторного сжижения газа (охлаждения и конденсации выпара) сводится к отводу излишнего тепла из грузового танка и передаче его охлаждаю­щему агенту при помощи теплообменника. Такая операция позволяет избежать потерь груза при его транспортировке.

При этом груз охлаждается не за счет сброса конденсата (конденсат после дросселирования имеет ту же температуру, что и груз в танке), а за счет понижения давления в танке и, следовательно, понижения температуры кипения груза.

Состав и принцип работы установки повторного сжижения газа зависит от размеров судна и типа грузов, для перевозки которых газовоз предназначен. В основном используются два вида систем повторного сжижения:

• каскадные системы сжижения.

(См. раздел «Установки повторного сжижения газов»).

Установки непрямого охлаждения. Основное отличие системы непрямого охлаждения в том, что сам груз не используется как охлаждающий агент. Обычно это системы закрытого типа, где в качестве охлаждающего агента в системе сжижения используется R22 или этанол.

Рис. 42. Насосная (а) и безнасосная (б) установки непрямого охлаждения груза

На газовозах обычно используются следующие виды непрямого охлаждения груза:

• охлаждение внешней поверхности грузового танка с помощью специальной системы;

• охлаждение жидкого груза при помощи палубных теплообменников.

Установки повторного сжижения, действующие по схеме непрямого охлаждения, более безопасны, чем установки с прямым сжижением. В настоящее время используются насосные и безнасосные установки (рис. 42). В первых груз с помощью насоса прогоняется через теплообменник и возвращается в танк, во вторых охлаждающие змеевики распо­лагаются в верхней части танка или же снаружи.

Система инертного газа. Инертный газ на борту судна может быть получен при помощи эффективного сжигания дизельного топлива в так называемом генераторе инертного газа (рис. 43) с образованием минимального количества серы в выхлопных газах. При таком сжигании содержание кислорода в выхлопных газах очень мало — около 0,5%, и основные составляющие инертного газа — азот (84—85%) и углекислый газ (14—15%).

Под инертным газом понимают смесь газов или газ, которые не вступают в химическую реакцию с взрывоопасными парами и не поддерживают процесс горения.

Инертный газ содержит также небольшие количества сажи, паров воды и окислов азота и серы. Для очистки его отсажи и окислов серы он должен пройти через специальные фильтры и систему охлаждения — промывочную башню или скруббер (рис.44)

Взаимодействуя с водой, окислы серы образуют серную кислоту, которая вымывается из газа вместе с конденса­том. Однако содержание кислорода в инертном газе после прохождения промывочной башни несколько увеличивается из-за наличия в воде свободных молекул кислорода.

После прохождения инертным газом фреонового холодильника его точка росы может снизиться до —20°С. Такая осушка газа необходима, чтобы избежать образования льда в системах и грузовых танках при погрузке грузов с низкой температурой транспортировки.

Источник