Суднові системи інертних газів для утилізації котельних газів

Найпростіша суднова система інертних газів, що утилізує гази головних та допоміжних котлів, наведена на рис. 2.1. Це система інертних газів фірми «Фредрикстад мек. Веркстед».

Рис. 2.1 – Схема системи інертних газів фірми «Фредрикстад мек. Веркстед»

1 – димохід головного та допоміжного парових котлів; 2,5 – клапани з дистанційним керуванням; 3 – скруббер; 4 – нагнітач інертних газів; 6 – палубний водяной затвор; 7, 8 – безповоротно-запірні клапани; 9 – гідравлічний сифон (рециркуляційний трубопровід); 10 – гідравлічний сифон відливного трубопроводу; 11 – охолоджувальний насос забортної води; 12 – запорні клапани.

Принцип роботи цієї системи: охолоджування димових газів у спеціальних контактних тепломасообмінних апаратах-скрубберах, крізь які прокачується забортна вода. Скруббер (див. рис. 2.1) виготовлений з нержавіючої сталі та складається з камери попереднього охолодження і головного блока. У камері попереднього охолодження температура димових газів знижується від 400 до 100°С. Тут же здійснюється очищення газів від твердих частинок (сажі) та сірчистих сполук (діоксиду сірки та сірчистої кислоти), що сприяють хімічній корозії поверхонь вантажних відсіків, забортною водою. У головному блоку скруббера здійснюється подальше охолодження та осушення газів практично до температури забортної води (на 2…3°С вище), саме там забортна вода розбризкується до потоку інертного газу, що піднімається. Наявність керамічних наповнювачів сприяє збільшенню площі контакту тепломасообмінювальних середовищ. На виході зі скруббера встановлено циклонний сепаратор для виведення з газу краплинної вологи, а також сітчастий фільтр з синтетичних матеріалів для його остаточного очищення від твердих частинок. У скруббері досягається достатньо високе очищення газів (до 90%) від сірчистих сполук.

Охолоджений та очищений інертний газ за допомогою газодувок (напір 0,275 бар) спрямовується крізь палубний водяний затвор розподільним трубопроводом до вантажних танків. Сумарна продуктивність повітродувок складає 1,25 від продуктивності вантажних насосів. Система оснащена рециркуляційним трубопроводом, на якому розташований регулювальний клапан з дистанційним керуванням. При підвищенні тиску у напірній магістралі вище за встановлене значення частина інертних газів перепускається до нижньої частини скруббера за допомогою регулювального клапану. При зменшенні тиску охолоджувальної води або інертного газу у напірній магістралі спрацьовує світлова та звукова сигналізації. При надмірному зниженні тиску у магістралі охолоджувального середовища спрацьовує пристрій, що відключає повітродувку.

На суднах світового флоту використовуються різні конструкції систем утилізації котельних газів. Але усі вони мають аналогічні технологічні схеми обробки газів, відрізняючись конструкцією скрубберів, кількістю та типом газодувок, додатковими пристроями для більш глибокого очищення газів та ступенем автоматизації. На рис. 2.2 показано схему системи утилізації котельних газів фірми «Танк САПП» (Скандинавія), де передбачено додаткове охолодження газів та обробка нейтралізаторами сірчистих сполук.

Рис. 2.2 – Схема системи інертних газів «Холмес» фірми
«Танк САПП»

1 – скруббер; 2 – димохід котла; 3, 5, 8, 9, 13 – вимірники температури; 4, 23 – клапани, що керуються дистанційно; 6, 7 – патрубки відповідно підводу та відводу охолоджувальної води; 10 – газоохолодник; 11 – термостат; 12 – аналізатор вміщення кисню; 14, 24 – вимірники тиску; 15 – запірний клапан (палубний водяний затвор); 16 – допоміжна газодувка; 17, 20, 21 – патрубки підводу газу до танку; 18 – фильтр патрубку підводу повітря з атмосфери для дегазації вантажних танків; 19 – патрубок відводу газів до атмосфери; 22, 26 – реле тиску; 25 – головна газодувка; 27 – насос охолоджувальної морської води; 28 – патрубок відводу води за борт.

Потік гарячих газів з котла спрямовується до скруббера, проходить крізь водяний затвор та піднімається угору назустріч потоку води. Внаслідок інтенсивного тепломасообміну газ охолоджується та вивільнюється від твердих частинок (сажі). Спеціальна установка забезпечує подавання до скруббера каустичного розчину для уловлювання діоксиду під час спалювання у котлі високосірчистих мазутів. У скруббері газ охолоджується до температури на 1…2°С вищої за температуру забортної води та очищується від сірчистих сполук на 98…99%.

На виході зі скруббера газ осушується механічним способом до точки роси +10°С і двома газодувками нагнітається крізь водяний затвор до головної розподільної магістралі та вантажних танків. За підвищення тиску у танках передбачено перепуск частки газу до нижньої частини скруббера крізь рециркуляційний трубопровід. У ходовому режимі працює тільки одна повітродувка. У системі передбачено два охолоджувальні насоси. Один з них призначено для підтримки необхідного рівня води у палубному водяному затворі і в нижній частині скруббера. Робота системи інертних газів автоматизована.

Рис. 2.3 – Залежність вмісту кисню (за об’ємом) від коефіцієнта надлишку повітря a у димових газах суднових котлів

Головним недоліком системи утилізації котельних газів є високий вміст в них кисню, що пов’язано з високим значенням коефіцієнтів надлишку повітря у суднових котлах та газових турбінах. Як видно на рис. 2.3, вже при a = 1,3 об’ємна частка кисню складає близько 5%.

Дата добавления: 2014-12-26