油船高效充惰方法

中海發(fā)展股份有限公司油輪公司 魏東兵

油船高效充惰方法

中海發(fā)展股份有限公司油輪公司 魏東兵

針對在油船上的日常充惰工作，對IGS中推薦的幾種充惰方法和幾次親身經(jīng)歷進行比較分析，總結(jié)出一種最大限度地利用可用惰氣的充惰方法，該方法可以在減少氣體浪費的同時給公司帶來相當可觀的效益。

船舶安全；惰氣系統(tǒng)；充惰；油船

在油船上為了保證安全，需要人為控制貨油艙內(nèi)的碳氫化合物的濃度或氧氣的含量，使貨油艙內(nèi)的氣體狀態(tài)處于可燃爆炸范圍之外，從而防止爆炸事故的發(fā)生。SOLAS74以及MARPOL73/78公約也強制規(guī)定使用原油洗艙的原油船和2萬t以上的新成品油船必須裝有惰氣系統(tǒng)。

惰氣是一種化學性質(zhì)不活潑、在常溫及常壓之下不能與其他物質(zhì)起化學反應的氣體，不能燃燒也無法助燃?，F(xiàn)在大部分油船上的惰性氣體主要是從鍋爐的排煙口引出煙氣送入洗滌塔的，在洗滌塔內(nèi)用水冷卻并清洗煙氣中的固體顆粒以及二氧化硫等成分，產(chǎn)生出合格的惰性氣體即惰氣。利用配套的裝置來產(chǎn)生惰氣的系統(tǒng)被稱為惰氣系統(tǒng)。

一、充惰

如果將惰氣加到含有碳氫化合物氣體和空氣混合氣體的油艙中，則油艙內(nèi)氧氣的體積百分比將降低，當惰氣充入油艙并使含氧量降到一定值時，此時即使有火種存在也無法燃燒，從而起到保護的作用。

充惰就是用含氧氣量為5%的惰氣把大艙中含氧量為21%的空氣置換（稀釋）成含氧量小于8%的混合氣體的過程。理論上需要充入的惰氣量為油艙中的氣體體積的2.3倍，即1倍的惰氣稀釋：（5+21）/ 2 = 13；2倍的惰氣稀釋：（13 + 5）/ 2 = 9； x 倍的惰氣稀釋：（5 x +9）/（1+ x ） <8，解得 x >1/3。在實際操作中并不是完全稀釋，而是帶有“吹氣”“驅(qū)趕氣”式的置換。由于油艙并非風筒式，也不能進行很充分的混合擾動，為保險起見，理論上的充惰量控制在3倍，即3倍的惰氣稀釋：（9+5）/2 = 7，也就是此后大艙中的含氧量為7%，但考慮到實際置換操作過程中惰氣的含氧量只有3%～4%以及惰氣壓力高一些，惰氣的使用量其實還是接近于2.3倍的量。

二、IGS參考書中的充惰方法與分析

根據(jù)IGS的參考書，充惰有三種方法。

第一種方法：氣體從貨油艙頂部進，排出的氣體也從頂部出，具體到船為：氣體從惰氣分路閥進入，從貨油大艙蓋或者觀察孔或道門或?qū)ｉT的吹氣管（PURGING PIPE，從減少成本角度來講，絕大部分公司的油船沒有裝設類似的管線）出。對于我司阿芙拉型的11萬t級油船（艙蓋未裝觀察孔）來說，由于惰氣分路閥離吹氣管較近，所以不能直接從吹氣管出而應選擇從貨油艙蓋出比較合適，從而達到稀釋艙內(nèi)氣體的目的。

這種方法操作比較簡單，但是相對整個作業(yè)過程來看，比較耗時，充入氣體的利用率很低，而且不容易掌握稀釋的時間，增加了船舶營運成本，因此適用于航線長的船舶。其優(yōu)點在于不必擔心貨油艙內(nèi)或者管線內(nèi)是否有殘水，在保持總管壓力一定的情況下，可以同時滿足3～4個貨油艙的充惰作業(yè)。

第二種方法：氣體從貨油艙的頂部進入后，從底部通過深入艙底1～2 m的吹氣管延伸管排出。但由于大部分油船還未安裝此吹氣管，故此方法在實際中使用較少。

第三種方法：氣體從貨油艙底部進，排出的氣體從上部出。對于我司的靈便型4萬t船舶，則可以選擇惰氣從惰氣總管通過貨油管線進入貨油艙（通過打開各艙的大艙閥），排出的氣體則從頂部的貨油大艙蓋或者觀察孔或道門或?qū)ｉT的吹氣管出來，從而達到稀釋艙內(nèi)氣體的目的。

對于我司的靈便型4萬t船舶或阿芙拉型的11萬t級船舶，使用這種方法存在很大的局限性。假設氣體通過大艙閥進入貨油艙，有一點值得注意，即如果大、小閥在集油井中，即使洗艙過程當中感覺艙底管線或者艙內(nèi)集油井被抽得很干凈，但是由于操作以及管線、閥本身存在的問題，不可能完全將管線或者集油井抽得很干凈，因此艙內(nèi)集油井完全可能有殘水存在。并且由于操作的原因，每個貨油艙內(nèi)集油井的殘水量也不盡相同，在船舶傾斜的情況下殘水完全可能淹沒大小閥（雖然一般設計情況為大閥離集油井底部15 cm左右，小閥5 cm左右）。由于每個貨油艙內(nèi)集油井的液位存在差異，在同等的條件下，氣體只從液位較低的集油井的貨油艙出，而液位較高的集油井的貨油艙肯定不會有氣體出來，因為惰氣的壓力本身就很低。所以，這種操作往往適用于大閥不在集油井的船舶，同時艙底水不可達到淹沒大閥的程度。

三、一種省時、節(jié)能的充惰方法

1. 總述

本文要介紹的就是IGS參考書中的第二和第三種方法的“融合與變通”：由于沒有裝設吹氣管線，但氣體還是從貨油艙頂部的惰氣管線進入貨油艙后，從貨油艙的大、小閥里出，通過艙底貨油管線到另外一只大艙（必須打開此艙的大艙閥），從此前部的一道門出氣。這種方法操作簡單，雖然換艙、調(diào)閥頻繁，但可以大大縮短充惰、除氣的時間，同時為公司節(jié)約航次營運成本。以阿芙拉型的11萬t級油船“楊林灣”為例，其貨油艙的艙容為COT 1W （8 441×2）/COT2W（10 408×2）/COT3W（10 470×2）/COT4W（10 470×2）/COT5W（10 470×2）/COT6W（9 907×2）/SLOPW （1 960×2），總共124 550 m3左右，而惰氣風扇的排風量只有11 250 m3/h，因此理論上至少需要惰氣風機滿負荷工作124 550×3÷11 250=33.2 h。而按照“融合與變通”操作方法進行充惰或者除氣，實際達到要求的時間不足20 h，比理論時間減少1/3多。

在保證含氧量低于5%的情況下，鍋爐保持較低負荷時，我司靈便型4萬t池字號成品油船充惰燃油消耗大約為0.6 t/h，穿梭型8萬t座字號成品油船充惰燃油消耗大約為0.7 t/h，阿芙拉型11萬t灣字號成品油船充惰燃油消耗大約為0.8 t/h。對于原油船舶，由于要完全換氣充惰的次數(shù)較少，應用此法節(jié)約的燃油也較少，但對于一條成品油船來講，每年的航次多達30～40次，且換油種洗艙抹艙后必然要充惰的次數(shù)每年也有10次左右，應用此法每條船舶換一次油種后充惰一般可節(jié)約7～8 t的燃油，一年就可節(jié)約70～80 t的燃油，可為公司節(jié)省一筆不小的開支。

2. 操作步驟

第一步：開始充惰前關閉所有貨油艙惰氣分路閥（除了左邊2號艙外），打開貨油艙底3條管線的聯(lián)通閥，打開左右2號艙艙內(nèi)大小閥（其他貨油艙內(nèi)大小閥保持關閉），將右邊2號艙貨油艙最前部的一道門打開。惰氣從左邊2號艙的惰氣分路閥進入，然后從左右2號艙大艙閥進入右邊2號艙，排出的氣體從右邊2號艙最前部的道門出來。充惰過程中，保持惰氣總管壓力處于400 mmH2O左右，測量惰氣總管氧氣含量保持在3%～4%之間，對于阿芙拉型的“楊林灣”來說，左右2號貨油艙每個艙容為10 470 m3，而惰氣輸送風扇排量為11 250 m3/h，按照2.3～3.0倍的艙容置換要求，需要置換的時間為2.2～2.8 h。事實上當2.5 h左右時，左邊2號艙實際測氧合格（含氧量7%以下），此時右邊2號艙氧氣含量肯定沒有達到8%以下，但是由于被左邊2號艙含氧量小于21%的氣體置換（尤其是被第一倍量氣體的置換開始后），實際測量右邊2號艙的氧氣含量僅為10%～11%。

第二步：打開右邊2號艙惰氣分路閥，關閉左邊2號艙大小閥和惰氣分路閥（此時左邊2號艙結(jié)束充惰），開啟右邊3號艙大小閥，關閉右邊2號艙貨油艙道門，將右邊3號艙貨油艙最前的道門打開的同時把右邊2號貨油艙最前的道門關閉，這樣惰氣從右邊2號艙進入，通過右邊2號艙和右邊3號艙的大艙閥進入右邊3號艙，從右邊3號艙最前部的道門排出，僅50 min左右，測量右邊2號艙的氧氣含量已經(jīng)低于7%，此時右邊3號艙的含氧量實測也只有15%～16%。這樣最多3.5 h，左右邊兩艙就充惰完畢且含氧量都在7%左右。

第三、四步的方法同第一、二步，逐個換艙、調(diào)閥、開關道門。而且在第三步中的第一個艙室內(nèi)的含氧量肯定是小于21%的，故而又要少于第一個艙的2.5 h的充惰時間，一般只需要2 h左右就處理好第三艙。一般來說，20 h以內(nèi)全部貨油艙可完成充惰。

3. 此方法與IGS推薦法的比較

如果按照IGS介紹的方法，全部貨油艙充惰合格最起碼需要33 h以上甚至更久。而這種“融合與變通”充惰方法的優(yōu)點在于不僅不用擔心氣體非正常流通，而且由于惰氣總體比空氣重，氣體進入貨油艙時，不但可以達到最大的擾動，還可以有效地將空氣或者與惰氣的混合體壓進出氣的貨油艙，并且出來的氣體絕大部分是空氣或者少量的惰氣混合氣體。出氣的艙室在排氣的同時也得到相應的充惰時間，這比氣體直接從充惰艙排出的效果要好很多。因為當進氣的艙室氧氣含量合格時，出氣的艙室底部一半空間的含氧量已經(jīng)基本合格，也就是說，排氣的貨油艙也在間接充惰。進氣艙的含氧量合格后，出氣艙轉(zhuǎn)換成進氣艙，依次進行，否則如果要等到出氣的貨油艙合格就會浪費惰氣。筆者曾經(jīng)在一航次較緊并做好了充分準備的情況下16 h就完成了充惰工作。

四、結(jié)束語

由于每條船惰氣分路閥以及P/V閥的布局不同，操作時應盡可能將進氣處與排氣口遠離，這樣氣體在貨油艙中可以達到充分擾動。充惰時，一定要保持各貨油艙存在一定正壓，特別是排出氣體的貨油艙，以保證艙室內(nèi)適當?shù)膲毫蜌怏w有效、充分擾動。這種“融合與變通”的操作方法對于驅(qū)氣、除氣也同樣有效。其實充惰沒有一個固定的模式，我們可以在日常工作中不斷摸索，總結(jié)經(jīng)驗，最大限度地利用可用惰氣，在減少氣體浪費的同時也給公司帶來相當可觀的效益。