Низкая температура кипения перевозимого СГ требует выполнения ряда мероприятий на газовозах полурефрижераторного и рефрижераторного типов. Для предотвращения возникновения низкотемпературных напряжений корпусных конструкций и интенсивного испарения СГ грузовые емкости и трубопроводы подвергают охлаждению (захолаживанию) с помощью специальных систем охлаждения. Процесс захолаживания осуществляется перед вводом грузовых емкостей в эксплуатацию, приемом жидкого груза и во время балластных переходов.
Рис. 1. Схема размещения датчиков контроля в районе грузоврй цистерны:
1 – датчик давления на напорном патрубке грузового насоса; 2 – датчик давления на напорном патрубке циркуляционного насоса; 3 – индикатор уровня подпора; 4 – дыхательный клапан; 5 – платковый термометр; 6 – индикатор уровня трюмных вод: 7 – патрубки отбора газа; 8 – индикатор уровня жидкого груза; 9 – датчик давления трюмного пространства; 10 – датчик давления в грузовой емкости
На полурефрижераторных газовозах возможны различные схемы систем охлаждения. Первая предполагает захолаживание грузовых емкостей судна береговыми средствами, однако при этом увеличивается стояночное время судна у погрузочного терминала. По второй схеме охлаждение осуществляется путем распыления СГ внутри грузовой емкости. Распылители позволяют равномерно распределять жидкий груз по внутренним поверхностям емкости и охлаждать их. Испарившийся СГ повторно сжижается в УПСГ и вновь поступает в грузовую емкость. Возможно применение комбинированной схемы, когда во время балластного перехода захолаживает-ся только часть грузовых емкостей, а остальные захолаживаются береговыми средствами в процессе загрузки этой части емкостей в порту. Эта схема имеет те преимущества, что позволяет сократить энергозатраты на повторное сжижение и уменьшить почти вдвое количество фуза, оставляемого на балластный переход. Параметры работы системы охлаждения зависят от принятой схемы и вида загружаемого СГ.
Рис. 2. Принципиальная схема системы охлаждения полурефрижераторного газовоза:
1 – грузовая цистерна; 2 – цистерна со сжиженным газом; 3 – конденсатор; 4 – компрессор
На рефрижераторных газовозах (метановозах) захолаживание грузовых емкостей начинают примерно за сутки до погрузки. Если грузовая емкость вводится в эксплуатацию впервые, то перед ее захо-лаживанием производятся троекратное вентилирование и просушка. Грузовая емкость просушивается за счет подачи воздуха с точкой росы -25 °С. Когда выходящий воздух имеет точек росы, равную -20 °С, грузовая емкость считается просушенной, и начинается инертиза-ция емкости инертным газом с точкой росы -45 °С. Заканчивается инертизация емкости тогда, когда точка росы инертного газа, выходящего из емкости, станет равной -40 °С.
При постоянной эксплуатации грузовых емкостей перед приемом СГ осуществляется только захолаживание корпусных конструкций путем распыления СГ через сопла, расположенные в верхней части грузовой емкости . При этом процесс захолажива-ния идет по возрастающей. Первые 2-3 часа подача СГ составляет около 1000 кг/ч, а затем она возрастает в 5-6 раз. Поставляемые японскими фирмами «Edara» и «Cryodinamics» погружные насосы для распыления СГ имеют подачу 40 мэ/ч при давлении 1,35 МПа и мощности 18,6 кВт. Через 14-18 часов работы системы температура грузовой емкости достигает (110…115) °С. Такая температура позволяет начать погрузку метана, при этом некоторое количество его продолжают распылять для уменьшения разности температур между нижней и верхней частями грузовой емкости и уменьшения испаряемости фуза. Межбарьерные пространства грузовых емкостей метановозов перед захолаживанием заполняют инертным Газом с несколько повышенным давлением с учетом последующего сжатия инертного газа по мере заполнения емкости грузом. Грузовые трубопроводы и оборудование систем охлаждаются циркуляцией СГ из береговой или судовой емкостей.
Количество метана, необходимое для захолаживания грузовых емкостей, зависит от многих факторов и определяется отдельно для каждого случая. По данным норвежской фирмы «Мосс Розенберг», для метановоза с пятью сферическими цистернами грузовместимостью 125 тыс.м3 количество метана для захолаживания грузовых емкостей от температуры окружающей среды +20 °С до температуры -110 °С составляет около 450 т.
Для уменьшения времени стоянки у терминала считается целесообразным из технико-экономических соображений осуществлять захолаживание грузовых емкостей еще во время балластных переходов. Поэтому для распыления с целью охлаждения на период балластного перехода оставляют от 2 до 5% груза. На метановозе через 36 часоз после начала балластного перехода температура паров груза (рис.60) значительно возрастает по мере удаления от днища грузовой емкости к ее куполу. Поэтому распыление небольших количеств СГ помогает поддерживать пониженную температуру в грузовых емкостях. На метановозе «Aquarius» в каждой из 5 сферических цистерн установлено по циркуляционному насосу «Carter» подачей по 8,5 мэ/ч для их охлаждения путем распыления СГ при ходе в балласте. При этом очевидно, что необходимый запас СГ на балластный переход будет зависеть от продолжительности перехода и возможностей утилизации испарившегося газа. Например, для рассматриваемого нами метановоза потребный суточный расход топлива паротурбинной установки в пересчете на сжигание метана составляет 135 т, отсюда подготовка грузовых емкостей к погрузке в балластном переходе должна быть начата не позднее, чем за 450 : 135 = 3,33 суток до подхода к порту.
Рис. 3. Температурный градиент грузового танка в балластном переходе