СИСТЕМА ИНЕРТНОГО ГАЗА ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ САМОВОЗГОРАНИЯ НАВАЛОЧНОГО ГРУЗА НА СУДНЕ
INERT GAS SYSTEM TO PREVENT SPONTANEOUS IGNITION OF BULK CARGO ON SHIP DECK

Изобретение относится к системе инертизации грузовых трюмов в целях предотвращения самовозгорания груза в рейсе на действующих и проектируемых балкерах и сухогрузах, перевозящих склонные к самовоспламенению навалочные грузы, такие как железо прямого восстановления в виде мелочи, окатышей и брикетов, уголь и т.п.
Известна система пожаротушения инертным газом для снижения опасности возгорания и тушения пожара в защищенном помещении (RU 2506105, A62C 99/00, опубликовано 10.02.2014). Данная система содержит по крайней мере один газгольдер высокого давления, в котором хранится кислородовытесняющий газ. Газгольдер соединяется с магистральным трубопроводом через быстрооткрывающийся клапан, и при этом дополнительно имеется трубопровод для пожаротушения, который, с одной стороны, соединяется с магистральным трубопроводом через редукционное устройство, а с другой стороны - с форсунками для пожаротушения.
Недостатком этого устройства при применении в трюмах судов, перевозящих склонные к самовоспламенению навалочные грузы, является то, что среда с пониженным содержанием кислорода создается только в верхней части трюма. Поскольку азот имеет меньший, чем кислород, удельный вес, проникновение азота в толщу груза не происходит. Вместе с тем, нагревание и последующее тление и/или загорание происходит именно в толще груза. Кроме того, предлагаемая система предназначена для снижения концентрации кислорода до уровня, обеспечивающего не возникновение пламенного горения (от 11% объемных). В случае перевозки самовозгорающихся грузов важно предотвратить не только загорание, но и их тление. При этом должна обеспечиваться концентрация кислорода в объеме груза 5% и менее.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является система подачи и удаления инертного газа в грузовых трюмах (US 7004095, B63B 25/12, B63B 57/04, опубликовано 11.08.2005) (прототип), представляющая собой систему поддержания инертной среды в верхней области судовых цистерн, содержащих сырую нефть. В качестве инертной среды выступают выхлопные газы энергетической установки. Система включает трубопровод подачи инертного газа, имеющий выходные отверстия, сообщающиеся с каждой из цистерн. Система также включает вытяжной трубопровод с отверстиями, сообщающимися с каждой из цистерн. Каждый раз, когда нефть выкачивается из цистерны и ее уровень падает, инертный газ подается в цистерну с целью поддержания в ней газового давления, что препятствует притоку воздуха, а следовательно, и кислорода. Каждый раз, когда нефть поступает в цистерну и ее уровень в цистерне повышается, некоторое количество газа, присутствующего в цистерне, выпускается из нее через вытяжной трубопровод, после чего поступает в атмосферу или сжигается факелом.
Недостатки этой системы те же, что и отмеченные выше для системы пожаротушения инертным газом для снижения опасности возгорания и тушения пожара в защищенном помещении (RU 2506105). Кроме того, данная система приводит к повышению избыточного давления в трюме. В случае перевозки навалочных грузов необходимо осуществлять герметизацию трюма, которая выполняется с помощью строительной пены и липкой ленты. Данный способ герметизации предназначен для предотвращения попадания воды внутрь трюма в ходе рейса, но не обеспечивает герметичность при внутреннем избыточном давлении. Таким образом, известная система не позволяет качественно и надежно защитить навалочный груз от самовозгорания.
Задачей изобретения является создание в объеме загруженного трюма газовоздушной среды с содержанием кислорода менее 5% после погрузки навалочного груза и постоянное поддержание указанного содержания кислорода в ходе рейса, что позволит повысить надежность и качество защиты навалочного груза.
Это достигается тем, что, как и в прототипе, система инертного газа для предотвращения самовозгорания навалочного груза на судне включает в себя соединенные последовательно генератор инертного газа, компрессор, ресивер, блок управления генератором инертного газа и компрессором, а также трубопровод с разветвлением в трюме, установленный непосредственно на судне.
Отличие состоит в том, что она дополнительно содержит расходомер газа и два редукционных клапана, первый из которых установлен на трубопроводе после ресивера, для снижения давления инертного газа до безопасной величины, а второй редукционный клапан, предназначенный для понижения давления инертного газа до величины допускаемого давления в трюме, снабжен блоком управления давлением и расходом инертного газа и установлен на трубопроводе перед расходомером газа, который расположен на трубопроводе перед разветвлением в трюме, а управляющий вход первого редукционного клапана соединен через блок управления закрытием первого редукционного клапана с трюмом.
Отличие состоит также в том, что генератор инертного газа, компрессор, ресивер и первый редукционный клапан расположены в мобильном модуле, размещенном на судне в съемном морском контейнере и подключаемом к системе трубопроводов, установленных непосредственно на судне.
Отличие состоит также в том, что генератор инертного газа выполнен в виде генератора азота мембранного типа.
Сущность изобретения поясняется  Фиг. 1, где представлена структурная схема механической части системы инертного газа (СИГ) для предотвращения самовозгорания навалочного груза на судне.
СИГ включает в себя соединенные последовательно генератор инертного газа, например азота 1, компрессор 2, ресивер 3, а также блок 4 управления генератором инертного газа и компрессором. СИГ содержит также расходомер 5 газа и два редукционных клапана 6 и 7, первый 6 из которых установлен на трубопроводе после ресивера 3 для снижения давления инертного газа до безопасной величины, а второй редукционный клапан 7, предназначенный для понижения давления инертного газа до величины допускаемого давления в трюме, снабжен блоком 8 управления давлением и расходом инертного газа и установлен на трубопроводе перед расходомером 5 газа, который расположен на трубопроводе перед разветвлением 9 в трюме 10. СИГ содержит также блок 11 управления закрытием первого редукционного клапана 6 от величины давления (концентрации инертного газа) в трюме 10.
В качестве инертного газа можно использовать азот, вырабатываемый из окружающего воздуха генератором мембранного типа, что обеспечивает независимость системы от работоспособности энергетической системы судна, т.е. повышает надежность системы.
Генератор инертного газа 1, компрессор 2, ресивер 3 и первый 6 редукционный клапан могут быть расположены в мобильном модуле, размещенном на судне в съемном морском контейнере и подключаемом к системе трубопроводов, установленных непосредственно на судне.
В связи с тем что при загрузке трюма часть перфорации может быть забита мелкодисперсной фракцией груза, на трубопроводной системе установлен расходомер 5 газа, задачей которого является выдача сигнала через блок 8 управления давлением и расходом инертного газа на второй редукционный клапан 7 для увеличения давления в системе для поддержания постоянного расхода, а следовательно, и требуемого времени заполнения трюма при перевозке груза с различным удельным весом, насыпной плотностью и дисперсностью.
2
Для оптимизации параметров трубопроводной системы установлено два редукционных клапана. Первый 6 установлен непосредственно после ресивера 3 и обеспечивает снижение давления азота до безопасной величины 5-10 кг/см. Второй 7-на входе в трюм, который понижает давление азота до величины допускаемого давления в трюме (порядка 0,1-0,3 избыточной атмосферы).
Система работает следующим образом.
Генератор инертного газа 1, например, мембранного типа вырабатывает азот из воздуха, который поступает на вход компрессора 2, повышающего его давление до требуемой величины. Компрессор 2 подает азот в ресивер 3. Блок управления 4 выключает компрессор 2 и генератор инертного газа 1 при достижении заданного давления в ресивере 3 и включает их при снижении давления на определенную величину (например, это может быть 10% от заданного давления). Азот из ресивера 3 подается на первый редукционный клапан 6, на выходе которого поддерживается постоянное давление. После этого клапана азот поступает на второй редукционный клапан 7, который понижает давление до необходимого для раздаточного трубопровода. После этого клапана азот, проходя через расходомер 5 газа, поступает на разветвление труб 9 в трюме 10. Здесь предусмотрен блок управления 8, который по сигналу с расходомера 5 газа регулирует давление после второго редукционного клапана 7, обеспечивая постоянный расход азота. Как вариант можно установить расходомер 5 газа не после, а перед вторым редукционным клапаном 7. В этом случае расходомер 5 газа будет работать на среде с постоянным давлением. В СИГ предусмотрен блок 11 управления закрытием первого редукционного клапана который подает сигнал на закрытие первого редукционного клапана 6 в случае достижения необходимой концентрации азота в трюме 10 (если этот клапан не запорный, то необходимо ввести еще дополнительный запорный клапан) и выключение всех работающих элементов.
Для экономии ресурса предусмотрена возможность подачи азота в трубопроводную систему, минуя высоконапорный компрессор 2 от стороннего источника азота при нахождении судна в порту погрузки.