13_sistem inertnog plina

TEHNI KI FAKULTET Sveu ili ta u Rijeci

SUSTAV INERTNOG PLINABrodski sustavi, Dio 13.

Sustav inertnog plina

Trening uklanjanja one i enja i spa avanje rtava pri eksploziji tankera, EMERCOM , Moskva, 07.06.2007.


Sudar tankera i kontejnerskog broda, Jebel Ali Port (UAE), velja a 2009.


Dijagram podru ja upaljivosti (eksplozivnosti)

Sustav inertnog plinaInertni plinovi i plemeniti plinovi nisu sinonimi za iste plinove premda se u nekim svojstvima podudaraju. Plemeniti plinovi nazivaju se inertnima samo u situacijama kada se promatraju jednoatomni ili vi eatomni plinovima s aspekta inertnosti u kemijskim reakcijama. Inertni plin je svaki plin koji nije reaktivan pod "normalnim" uvjetima. Za razliku od plemenitih plinova, inertni plin nije nu no elementaran i esto je smjesa vi eatomnih plinova. Sklonost plemenitih plinova da ne sudjeluju u kemijskim reakcijama potje e od valencija, koje su popunjene u najudaljenijoj elektronskoj ljusci, to je svojstvo i ostalih inertnih plinova. To je sklonost, ali ne i pravilo jer plemeniti i "inertni" plinovi pod odre enim okolnostima mogu reagirati i tvoriti nove spojeve. Premda se pojam "rijetki plinovi" ponekad koristi kao sinonim za plemenite plinove, oni se zaista rijetko pronalaze u Zemljinoj atmosferi (u zraku), s izuzetkom argona koji ima zna ajan udio u smjesi zraka, odnosno oko 0,934 %. Zbog svoje nereaktivnosti i relativne oskudnosti, plemeniti plinovi nisu bili poznati sve dok nije otkriveno da na Suncu ima helija u izobilju, to se dogodilo prije njegovog otkri a u Zemljinoj atmosferi. Helij i neon su jedini "pravi" inertni plinovi jer ne tvore nijedan (do sada poznati) kemijski spoj, za razliku od nekih te ih plemenitih plinova (argon, kripton, ksenon i radon). U primjeni u pomorstvu i brodskom strojarstvu, inertnim plinovima smatraju se plinovi s niskim sadr ajem kisika koji se koriste za popunjavanje praznog prostora u i oko tankova tereta zbog za tite od eksplozije. U uporabi su dvije vrste plinova koje se temelje na du iku ili dimnim plinovima.

Sustav inertnog plinaOp i zahtjevi za sustav inertnog plina Provjetravanje i odu ivanje tankova teku eg tereta vrlo je va no tijekom prijevoza te ukrcaja i iskrcaja tereta, a mo e se podijeliti na sljede e funkcije: odr avanje pretlaka ili podtlaka tijekom plovidbe broda (ispu tanjem manjih koli ina mje avine zraka i para) odr avanje pretlaka ili podtlaka tijekom ukrcaja ili iskrcaja tereta (ispu tanjem velikih koli ina mje avine zraka i para) Pretlak/podtlak u tankovima treba se odr avati u sljede im granicama: pretlak ne smije biti vi i od 0,2 bar od atmosferskog tlaka podtlak ne smije biti ni i od 0,07 bar od atmosferskog tlaka Za provjetravanje tankova i odu ivanje tijekom ukrcaja/iskrcaja mogu se koristii otvorene cijevi postavljene na visini ne manjoj od 4 m iznad palube. Umjesto otvorenih cijevi, mogu se koristiti posebni ventili za provjetravanje (P/V ventili Pressure/Vacuum) kroz koje brzina protoka ne smije biti manja od 30 m/s. U tom slu aju visina iznad palube ne smije biti manja od 1,8 m. Inertni plin za tankove tereta ne smije sadr avati vi e od 5% kisika po zapremini, za bilo koju koli inu dobave kroz glavni cjevovod inertnog plina Temperatura inertnog plina na ulazu u ti eni prostor mora biti: za tankove tereta - najvi e 65 rC za prostore za suhi teret - najvi e 50 rC


SOLAS konvencija zahtijeva da inertni plin bude doveden do tankova tereta u koli ini koja je barem 125% od najve eg ukupnog kapaciteta pumpi tereta, pri iskrcaju tereta, izra eno zapreminski. Zahtijeva se ugradnja dva ventilatora koji moraju biti u stanju ispuniti gornji zahtjev.

Razli iti proizvo a i opreme primjenjuju specifi ne pristupe i izvedbe ventilatora, koji su prihvatljivi sve dok ispunjavaju zahtjev od 125% kapaciteta iskrcaja tereta.

Neki brodovi imaju po jedan veliki i jedan manji ventilator, pri emu se ve i ventilator koristi kod ukrcaja, odnosno iskrcaja tereta, a manji ventilator samo za nadopunjavanje tankova tijekom plovidbe. Nedostatak gore opisane izvedbe pojavljuje se u slu aju kvara ve eg ventilatora, pri emu se koristi manji ventilator sve dok se ve i ventilator ne popravi. U tom periodu, kapacitet ukrcaja/iskrcaja tereta mora biti prilago en kapacitetu manjeg ventilatora na na in da budu zadovoljeni svi sigurnosni uvjeti.


est je slu aj da su u sustavu inertnog plina ugra ena po dva velika ventilatora jednakog kapaciteta koji rade naizmjence. U tom slu aju nema pote ko a ako se jedan od ventilatora pokvari.

Pri projektiranju ovih sustava potrebno je predvidjeti dovoljan prostor oko ure aja zbog njihovog i enja i odr avanja, potrebno je obratiti pozornost na odabir odgovaraju ih materijala, smje taj cijevi za drena u itd. Napor ventilatora mora biti dovoljan za svladavanje padova tlaka na pro i brtvi i pri strujanju kroz cjevovode do tankova tereta iva u, vodenoj


Sustav inertnog plina sastoji se od sljede ih osnovnih elemenata (faza): Proizvodnja inertnog plina inertni plin mo e se dobiti iz ispuha glavnih pogonskih motora, dimnih plinova brodskog generatora pare ili iz posebnog postrojenja za proizvodnju inertnog plina. Pro i avanje inertnog plina provodi se u pro i iva u koji pro i ava i hladni plinove trcanjem morske vode tijekom njihovog prolaska kroz ku i te pro i iva a. Plinovi napu taju ure aj kroz odvla iva na vrhu. Transport inertnog plina omogu uju ga dva ventilatora koja tla e inertni plin kroz nepovratni mehanizam. Ure aj za nadzor tlaka odr ava potreban tlak inertnog plina te isklju uje sustav u slu aju pojave kvara. Nepovratni mehanizam sastoji se od nepovratnih ventila i palubne koja sprje ava povrat ugljikovodika iz tankova tereta prema ispuhu pogonskih motora ili generatora pare. Od ove to ke, inertni se plin cjevovodima odvodi prema tankovima tereta.


Shema sustava inertnog plina


Shema kombiniranog sustava inertnog plina


Ure aj za proizvodnju inertnog plina





Sustav inertnog plinaPro i iva inertnog plina (eng. scrubber)

Budu i da inertni plin nastaje izgaranjem goriva u lo i tima ili motorima, on je vru i sadr i ne isto e kao to su estice a e ili druge tetne tvari poput sumpornog dioksida. Premda je koncentracija kisika u nstalim dimnim plinovima niska i iznosi do 5% O2, oni u ovakvom stanju nisu pogodni za inertiranje tankova tereta. Dimni plinovi nastali izgaranjem dobro se operu morskom vodom u duguljastoj, vertikalno postavljenoj konstrukciji pro i iva u (scrubberu). U pro i iva u , morska voda struji prema dolje dok dimni plinovi struje prema gore. Pri ovakvom protusmjernom strujanju, morska voda otapa i ve e na sebe a u i sumporni dioksid te ujedno i hladi dimne plinove. U unutra njosti tog ure aja su gusto raspore ene mlaznice i perforirane plo e koje omogu uju intenzivni kontakt dimnih plinova i morske vode. Navedeni radni uvjeti zahtijevaju da pro i iva bude izra en od materijala koji je otporan na koroziju i djelovanje vru ih dimnih plinova. Nakon prolaska kroz pro i iva , dimni plinovi prolaze kroz odjeljiva vlage (demister) koji iz njih odvaja suvi nu vodu, odnosno kapljice. Sada su dimni plinovi spremni za nastavak puta prema ventilatoru koji e ih dalje potiskivati prema prostoru kojega treba tititi (tankovima tereta).


Pro i

iva inertnog plina


Palubna brtva

Sustav inertnog plinaPalubna brtva Palubna brtva je glavna za tita od povratnog strujanja plinova iz distribucijskih cjevovoda natrag prema generatoru inertnog plina. Palubne brtve se izra uju u tri izvedbe poznatije pod sljede im nazivima: mokra, polusuha i suha palubna brtva.

Mokra palubna brtva Slika na sljede oj stranici prikazuje mokru palubnu brtvu i njen princip rada. Op enito, mokra palubna brtva sastoji se od posude djelomi no ispunjene vodom te od dvije cijevi za dovod i odvod inertnog plina dok dvije cijevi manjeg promjera slu e za dovod i odvod vode za brtvljenje. U ovom tipu palubne brtve ugra eni su separatori za odvajanje kapljica vode iz struje inertnog plina. Lijeva skica prikazuje strujanje inertnog plina od generatora inertnog plina prema ti enim prostorima, dok desna skica prikazuje slu aj kada pod utjecajem povratnog tlaka plinovi iz tankova tereta nastoje strujati prema generatoru inertnog plina, ali ih u tome sprje ava vodena brtva.


Princip rada mokre palubne brtve

Sustav inertnog plinaPolusuha palubna brtva Konstrukcija i princip rada polusuhe palubne brtve prikazan je na slici ispod. Osnovna razlika u usporedbi s mokrom palubnom brtvom je uporaba venturijeve cijevi pomo u koje strujanje inertnog plina prema tankovima tereta povla i vodu u poseban spremnik. U slu aju povrata plinova iz tankova tereta, palubna se brtva napuni vodom i funkcionira na istom principu kao i mokra palubna brtva.

Sustav inertnog plinaSuha palubna brtva Ovaj tip palubne brtve potpuno eliminira prisutnost vode u palubnoj brtvi tijekom normalnoga rada, a koristi automatski ventil koji je ispuni vodom u slu aju povratnog strujanja iz tankova tereta. Nedostatak ove izvedbe palubne brtve je opasnost povrata plinova iz tankova tereta u slu aju kvara automatskog ventila.

U sustavu inertnog plina koristi se samo jedan od ovih tipova palubnih brtvi, a uz palubnu brtvu ugra uje se i mehani ki nepovratni ventil kao dodatna sigurnost.


P/V ventili

Sigurnosni ventil (P/V breaker)

Sustav inertnog plinaSigurnosni P/V ventil (P/V breaker) Kao dodatna mjera sigurnosti, na cjevovodu sustava inertnog plina mo e se ugraditi i sigurnosni P/V ventil iji je zadatak sprije iti porast tlaka ili potlaka, a u slu aju da drugi sustavi regulacije tlaka otka u. Osnovna karakteristika sigurnosnog P/V ventila je vrlo jednostavna konstrukcija i princip rada to ga ini vrlo jednostavnim za odr avanje. Na slici desno vidi se sigurnosni P/V ventil u presjeku. Sastoji se od posude otvorene prema atmosferi i napunjenje teku inom. Lako je zamisliti kako se podi e i spu ta razina teku ine s promjenom tlaka u cjevovodu i Tnastavku uronjenom u teku inu Porastom tlaka u cjevovodu, spu ta se razina teku ine sve do to ke ozna ene kao Break point. Nakon to teku ina prije e tu to ku, tlak je izbacuje iz posude i otvara se slobodan prolaz prema atmosferi te rastere uju tankovi. Sli na je situacija i s potlakom, pri emu mo e do i do povla enja teku ine iz posude u cjevovod.

Sigurnosni P/V ventil (P/V breaker)

Sustav inertnog plinaPrekotla ni ventil (P/V breaker) Koli ina teku ine u posudi ovisi o tlaku i podtlaku koje treba odr avati u zadanim granicama, o radnim karakteristikama sustava inertnog plina, pode enosti razli itih alarma itd. Teku ina koja se koristi za prekotla ne ventile je naj e i glikola u uvjetima niskih temperatura okoline. e namjensko ulje ili mje avina vode

Osim na mogu nost smrzavanja teku ine u spremniku prekotla nog ventila, posebnu pozornost treba usmjeriti na razinu teku ine jer to direktno utje e na vr ni tlak ili podtlak u sustavu inertnog plina. Ta se razina mo e mijenjati zbog isparivanja ili razlijevanja teku ine, prodora morske vode i sl.


Inertiranje tankova


Ure aj za dobivanje du ika iz zraka

Sustav inertnog plinaOdvajanje du ika od ostalih plinova iz zraka odvija se prolaskom komprimiranog zraka kroz porozna vlakna. Ta su vlakna proizvedena iz sinteti kih materijala izlo enih kombiniranom djelovanju temperature, tlaka i specijalnih otapala. Ovisno o potrebnoj koli ini izdvojenog du ika, vlakna se grupiraju u snopove koji se smje taju u metalna ku i ta.

Presjek membranskog separatora zraka


Prolaz plinova kroz polupropusnu membranu

Sustav inertnog plinaPri prolasku komprimiranog zraka kroz porozna vlakna, plinovi od kojih se zrak sastoji, difundiraju kroz vlakna razli itim brzinama, ovisno o njihovoj molekularnoj strukturi. Kisik kroz vlakna difundira ve om brzinom od du ika te zbog toga br e napu ta unutra njost vlakana koja je pod vi im tlakom i prelazi izvan poroznih vlakana, u unutra njost metalnog ku i ta.

Brzina prolaza pojedinih plinova kroz polupropusnu membranu


Brzina prolaza pojedinih plinova kroz polupropusnu membranu

Sustav inertnog plinaKvaliteta komprimiranog zraka koji ulazi u ure aj za dobivanje du ika vrlo je va na za besprijekoran rad ure aja. Da bi se sprije ilo o te enje poroznih vlakana, zrak se prije ulaza u ure aj mora osu iti te se iz njega moraju izdvojiti eventualne kapljice ulja. U slu aju da je zrak kontaminiran uljem, ulje e bokirati pore u vlaknima te e se smanjiti u inkovitost ure aja. Potpuno blokirana i kontaminirana vlakna su uni tena i ne mogu se regenerirati te se moraju zamijeniti.

Za dobavu komprimiranog zraka ure aju za dobivanje du ika, pogodni su vij ani kompresori. U usporedbi s klipnim kompresorima, vij ani kompresori nemaju zna ajnije mehani ko tro enje te odra uju i do 50.000 radnih sati prije zna ajnijeg popravka u okviru redovitog odr avanja.

Ure aj za dobivanje du ika nema mehani kog i kemijskog tro enja. Pri ispravnoj ugradnji te pravilnoj eksploataciji, radni vijek mo e biti i do 30 godina. Tro kovi odr avanja su iznimno niski te se svode samo na odr avanje kompresora za dobavu komprimiranog zraka.


Smje taj otvora za ulaz inertnog plina i u inkovitost izmjene sastava plina u tanku


Smje taj otvora za ulaz inertnog plina i u inkovitost izmjene sastava plina u tanku

13_sistem inertnog plina

Documents