一種油艙氮氣惰化方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種油艙氮氣惰化方法，所述方法通過在油艙通入正壓的純凈氮氣，從而保證油艙上部氣體安全惰化的前提下，避免了雜質(zhì)對油艙內(nèi)油料的污染；在油艙頂部形成一定的正壓力，能夠明顯提高泵的自吸能力。
【專利說明】一種油艙氮氣惰化方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及船舶安全領(lǐng)域，尤其涉及一種油艙氮氣惰化方法。

【背景技術(shù)】
[0002]油船裝載的是易燃易爆的原油或成品油，當(dāng)油艙內(nèi)的油氣與空氣混合，并達(dá)到一定的含氧量后，極易發(fā)生火災(zāi)和爆炸事故。因而船級社規(guī)范對貨油艙內(nèi)的氣體置換有明確的要求。對載重量為20000噸及以上的載運閃點(閉杯試驗)不超過60°C的原油船或成品油船，以及所有使用原油洗艙的油船，均應(yīng)設(shè)置惰性氣體系統(tǒng)。
[0003]一、惰性氣體的功能包括:
[0004]1.降低貨油艙內(nèi)大氣的含量，使艙內(nèi)大氣達(dá)到不能支持燃燒的程度，而使空艙惰性化。
[0005]2.在航行中使貨油艙內(nèi)的大氣含氧量(以體積計)不超過8%，并保持正壓狀態(tài)，但需要排清貨油艙的油氣時除外。
[0006]3.除有必要排清貨油艙的油氣外，保證在正常作業(yè)中，空氣不進入貨油艙。
[0007]4.驅(qū)除空貨油艙內(nèi)的碳?xì)錃?，使其后的除氣過程中貨油艙內(nèi)不致形成可燃?xì)怏w。
[0008]5.對于其接觸的金屬表面起到防腐蝕的作用。
[0009]惰性氣體系統(tǒng)一般包括:煙氣式惰性氣體系統(tǒng)、惰性氣體發(fā)生裝置系統(tǒng)和多功能惰性氣體系統(tǒng)。
[0010]目前油輪上基本上都使用煙氣式惰性氣體系統(tǒng)。因其有供氣量大，含氧量一般在4%?5%以下，不需額外消耗燃料，成本低，經(jīng)濟性高的優(yōu)點。但是，通過燃燒獲得的惰性氣體含有較多的固體顆粒、水分、硫分等，即使經(jīng)過洗滌塔、除濕器、甲板水封等處理，仍會有部分固體顆粒、水分、硫分等雜質(zhì)隨著惰性氣體進入油艙，進而對油艙內(nèi)燃料產(chǎn)生污染。所以需要一種能夠提供純凈氮氣的惰性氣體系統(tǒng)。
[0011]一般情況下，惰性氣體充注到油艙后會保持略微的正壓力，其目的在于防止油艙出現(xiàn)負(fù)壓狀態(tài)，外界空氣進入油艙，氧氣濃度提高，出現(xiàn)著火或爆炸的危險；但沒有涉及到正壓力對提高泵的自吸能力，提高泵的吸入高度，以及避免出現(xiàn)吸入汽蝕現(xiàn)象的作用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供一種油艙氮氣惰化方法，用以解決現(xiàn)有現(xiàn)有技術(shù)中惰性氣體的雜質(zhì)對油艙內(nèi)油品的污染，以及未能利用油艙內(nèi)惰性氣體壓力來提高泵抽吸艙內(nèi)油品的自吸能力的問題。
[0013]本發(fā)明的目的主要是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0014]本發(fā)明提供了一種油艙氮氣惰化方法，包括:一、使用氮氣發(fā)生器產(chǎn)生純凈氮氣；
[0015]空氣壓縮機、空氣儲氣罐除去空氣中的部分液態(tài)水和油；
[0016]空氣處理系統(tǒng)使用冷凍干燥劑和精密過濾器除去壓縮空氣中的水、油、粉塵；
[0017]分子篩/膜分離氮氣發(fā)生器將氧氣和氮氣分離得到氮氣體積分?jǐn)?shù)99%以上高純氮氣；
[0018]二、注入氮氣；
[0019]將步驟一制得的純凈氮氣經(jīng)油艙頂部氮氣注入管路I充入油艙；
[0020]三、進油過程；
[0021]通過進油管將油料輸入油艙，當(dāng)油艙內(nèi)壓力增大到最高設(shè)定值后，通過油艙透氣管路5排出一定量的氮氣，維持壓力最高設(shè)定值，直至油料液面達(dá)到指定高度；
[0022]四、出油過程；
[0023]使用泵7通過出油管6將油料排出油艙，當(dāng)油艙內(nèi)壓力降至最低設(shè)定值后，通過氮氣注入管路I充入氮氣，當(dāng)油艙內(nèi)壓力增大到最高設(shè)定值后，停止充入氮氣，保持油艙內(nèi)壓力穩(wěn)定，當(dāng)油艙內(nèi)液面高度降至最低液位時，停止出油。
[0024]優(yōu)選的，所述注入氮氣可以采用升壓置換法，向油艙充入氮氣，當(dāng)壓力升高到設(shè)定壓力后，停止充氣，靜置一段時間，通過氣體擴散使空氣和氮氣相互摻混；排放混合氣體；重復(fù)上述步驟數(shù)次，直至油艙中的氧氣含量低于規(guī)定臨界值為止。
[0025]優(yōu)選的，所述注入氮氣可以采用等壓置換法，在向油艙內(nèi)不斷充入氮氣的同時，不斷排放出氮氣與空氣或碳?xì)錃怏w的混合氣體，使油艙內(nèi)始終保持一個穩(wěn)定的壓力，直至油艙中的氧氣含量低于規(guī)定臨界值為止。
[0026]優(yōu)選的，在油艙內(nèi)設(shè)置監(jiān)測傳感器，隨時監(jiān)測艙內(nèi)氮氣壓力并將信號經(jīng)過連接電纜2傳輸至控制系統(tǒng)。
[0027]優(yōu)選的，在油艙內(nèi)設(shè)置雷達(dá)式液位遙測系統(tǒng)/壓力傳感器式液位遙測系統(tǒng)，用于液位遙測,并對高低液位報警。
[0028]優(yōu)選的,所述壓力最低設(shè)定值為5kPa,所述壓力最高設(shè)定值為16kPa,能夠提高泵7的吸入高度達(dá)0.5?1.6m，所述壓力設(shè)定值可適當(dāng)調(diào)整，以靈活的提高或降低泵的吸入高度。
[0029]優(yōu)選地，所述方法采用如下的裝置實現(xiàn):，該裝置具有油艙，所述油艙的頂部設(shè)置有油艙透氣管路5，用于控制所述艙內(nèi)的氣壓。所述油艙上還設(shè)置有氮氣注入管路1，所述氮氣注入管路與氮氣發(fā)生器相連。所述油艙還設(shè)置有壓力傳感器3，所述壓力傳感器用于感測所述油艙內(nèi)的壓力。所述裝置還包括油艙吸入管路6和泵7 ;所述泵7從油艙吸入管路6吸入油料。
[0030]本發(fā)明有益效果如下:
[0031]在保證油艙上部氣體安全惰化的前提下，純凈的氮氣保證了氣體的清潔度，避免了惰性氣體對油艙內(nèi)油料的污染；將氮氣以一定壓力充入油艙頂部，形成正壓力，作用于油料液面上，能夠明顯提高泵的自吸能力；上述正壓力大小和范圍可適當(dāng)進行調(diào)整，以滿足不同場合對提高泵組吸入高度和吸入能力的要求。
[0032]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分的從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]附圖僅用于示出具體實施例的目的，而并不認(rèn)為是對本發(fā)明的限制，在整個附圖中，相同的參考符號表不相同的部件。
[0034]圖1為本發(fā)明實施例的原理圖；
[0035]其中:1.氮氣進口管路；2.控制系統(tǒng)連接電纜；3.壓力傳感器；4.油艙；5.油艙透氣管路；6.油艙吸入管路；7.泵。

【具體實施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖來具體描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中，附圖構(gòu)成本申請一部分，并與本發(fā)明的實施例一起用于闡釋本發(fā)明的原理。
[0037]本實施例的方法包括如下步驟:
[0038]一、使用氮氣發(fā)生器產(chǎn)生純凈氮氣
[0039]空氣壓縮機、空氣儲氣罐除去空氣中的部分液態(tài)水和油；
[0040]空氣處理系統(tǒng)使用冷凍干燥劑和精密過濾器除去壓縮空氣中的水、油、粉塵；
[0041]分子篩/膜分離氮氣發(fā)生器將氧氣和氮氣分離得到氮氣體積分?jǐn)?shù)99%以上高純氮氣；
[0042]充入的高純度氮氣由氮氣發(fā)生器(分子篩/膜分離)產(chǎn)生，氮氣體積分?jǐn)?shù)99%以上，比現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)生的惰性氣體中氧氣含量更低，故使用該方法進行惰化處理更加安全可靠；同時氮氣中不存在燃燒產(chǎn)生的硫分，顆粒雜質(zhì)和水分經(jīng)過處理裝置處理后也基本可以完全清除，充入的氮氣相較于燃燒制備的惰性氣體更清潔，注入油艙后，不會對油品造成污染，能夠滿足清潔度高的油品的安全儲存要求；
[0043]二、注入氮氣
[0044]油船上使用惰性氣體填充法來限制貨油艙內(nèi)的氧氣濃度時，須使被油艙氣體的含氧量體積分?jǐn)?shù)限制在8%以下，因此油船惰化的第一步應(yīng)將惰氣注入貨油艙內(nèi)，使艙內(nèi)含氧量的體積分?jǐn)?shù)低于5%。
[0045]將純凈的氮氣經(jīng)油艙頂部氮氣注入管路1，并將所述氮氣以預(yù)定壓力充入油艙。通過上述操作，注入的氮氣將油艙頂部可能存在的少量氧氣進行稀釋，并控制氧氣濃度低于爆炸下限，從而起到防止油艙著火或爆炸的目的。
[0046]所述注入氮氣包括兩種方法:
[0047]升壓置換法，向油艙充入氮氣，當(dāng)壓力升高到設(shè)定的壓力后，停止充氣，靜置一段時間，通過氣體擴散使空氣和氮氣相互摻混；排放混合氣體；重復(fù)上述步驟數(shù)次，直至油艙中的氧氣含量低于規(guī)定臨界值為止。
[0048]等壓置換法，在向油艙內(nèi)不斷充入氮氣的同時，不斷排放出氮氣與空氣或碳?xì)錃怏w的混合氣體，使油艙內(nèi)始終保持一個穩(wěn)定的壓力，直至油艙中的氧氣含量低于規(guī)定臨界值為止；
[0049]三、進油過程
[0050]通過進油管將油料輸入油艙，當(dāng)油艙內(nèi)壓力增大到最高設(shè)定值后，通過油艙透氣管路5排出一定量的氮氣，維持壓力設(shè)定值，直至油料液面達(dá)到指定高度；
[0051]四、出油過程
[0052]通過出油管將油料排出油艙，當(dāng)油艙內(nèi)壓力降至最低設(shè)定值后，通過氮氣注入管路I充入氮氣，當(dāng)?shù)獨鉂舛扰c壓力達(dá)到最高設(shè)定值后，停止充入氮氣，保持油艙內(nèi)壓力穩(wěn)定，當(dāng)油艙內(nèi)液面高度降至最低液位時，停止出油。
[0053]所述操作過程中，氮氣壓力的控制是通過在油艙內(nèi)設(shè)置監(jiān)測傳感器，隨時監(jiān)測艙內(nèi)壓力并將信號經(jīng)過連接電纜2傳輸至控制系統(tǒng)。在油艙內(nèi)設(shè)置壓力傳感器式液位遙測系統(tǒng)，用于液位遙測，并對高低液位報警。
[0054]所述壓力設(shè)定值為5kPa?16kPa。當(dāng)壓力發(fā)生變化時，控制系統(tǒng)會自動向油艙內(nèi)注入氮氣或停止注入氮氣，使油艙上部始終保持在上述壓力范圍。當(dāng)壓力升高時，監(jiān)測傳感器送出電信號，使進氣管路調(diào)節(jié)閥關(guān)小，減少流量，從而使進入油艙的惰性氣體壓力降低，或同透氣管路排放閥將多余的惰性氣體從透氣管路5排出。當(dāng)壓力降低時，開大調(diào)節(jié)閥，關(guān)閉或關(guān)小排放閥，使進入貨油艙的惰性氣體壓力升高。
[0055]5kPa?16kPa范圍內(nèi)的正壓力不僅能夠防止外部空氣經(jīng)過透氣管路5進入油艙，而且該壓力能夠作用在油料液面上，尤其是當(dāng)泵的進口離油艙吸入口較遠(yuǎn)或高度差較大時，當(dāng)使用泵7抽吸油料時可提高泵的自吸能力，避免出現(xiàn)抽不上來油料或出現(xiàn)汽蝕現(xiàn)象等。船舶燃料油為油品的質(zhì)量(Mass)與其體積的比值。常用單位——克/立方厘米、千克/立方米或公噸/立方米等。由于體積隨溫度的變化而變化，故密度不能脫離溫度而獨立存在。為便于比較，西方規(guī)定以15°C下之密度作為石油的標(biāo)準(zhǔn)密度。我國規(guī)定以石油及石油產(chǎn)品在標(biāo)準(zhǔn)溫度(20°C )下的密度為標(biāo)準(zhǔn)密度，單位為g/cm3。通常情況下:汽油密度為(0.7-0.76)，柴油為(0.81-0.84)g/cm3。取標(biāo)準(zhǔn)大氣壓lOlkPa，零號柴油密度為0.84 g/cm3，則標(biāo)準(zhǔn)大氣壓相當(dāng)于12.269m零號柴油產(chǎn)生的壓力，5kPa?16kPa范圍內(nèi)的正壓力能夠提高泵的吸入高度達(dá)0.5?1.6m，所述壓力可適當(dāng)調(diào)整，以靈活的提高或降低泵的吸入高度。
[0056]本發(fā)明的方法尤其適用于下列結(jié)構(gòu)的裝置，該裝置具有油艙，所述油艙的頂部設(shè)置有油艙透氣管路5，用于控制所述艙內(nèi)的氣壓。所述油艙上還設(shè)置有氮氣注入管路1，所述氮氣注入管路與氮氣發(fā)生器相連。所述油艙還設(shè)置有壓力傳感器3，所述壓力傳感器用于感測所述油艙內(nèi)的壓力。所述裝置還包括油艙吸入管路6和泵7 ;所述泵從油艙吸入管路吸入油料。
[0057]相較于現(xiàn)有油艙惰化技術(shù)，本發(fā)明的主要有益效果為:
[0058]1.在保證油艙上部氣體安全惰化的前提下，純度約95%的氮氣保證了氣體的清潔度，避免了惰性氣體對油艙內(nèi)油料的污染；
[0059]2.將氮氣以一定壓力充入油艙頂部，形成正壓力，作用于油料液面上，能夠明顯提聞栗的自吸能力；
[0060]3.上述正壓力大小和范圍可適當(dāng)進行調(diào)整，以滿足不同場合對提高泵組吸入高度和吸入能力的要求。
[0061]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種油艙氮氣惰化方法，其特征在于，所述方法包括: 一、使用氮氣發(fā)生器產(chǎn)生純凈氮氣 空氣壓縮機、空氣儲氣罐除去空氣中的部分液態(tài)水和油； 空氣處理系統(tǒng)使用冷凍干燥劑和精密過濾器除去壓縮空氣中的水、油、粉塵； 分子篩/膜分離氮氣發(fā)生器將氧氣和氮氣分離得到氮氣體積分?jǐn)?shù)99%以上高純氮氣； 二、注入氮氣 將步驟一制得的純凈氮氣經(jīng)油艙頂部氮氣注入管路1充入油艙； 三、進油過程 通過進油管將油料輸入油艙，當(dāng)油艙內(nèi)壓力增大到最高設(shè)定值后，通過油艙透氣管路5排出一定量的氮氣，維持壓力最高設(shè)定值，直至油料液面達(dá)到指定高度； 四、出油過程； 使用泵7通過出油管6將油料排出油艙，當(dāng)油艙內(nèi)壓力降至最低設(shè)定值后，通過氮氣注入管路1充入氮氣，保持油艙內(nèi)壓力穩(wěn)定，當(dāng)油艙內(nèi)液面高度降至最低液位時，停止出油。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述注入氮氣可以采用升壓置換法，向油艙充入氮氣，當(dāng)壓力升高到設(shè)定壓力后，停止充氣，靜置一段時間，通過氣體擴散使空氣和氮氣相互摻混；排放混合氣體；重復(fù)上述步驟數(shù)次，直至油艙中的氧氣含量低于規(guī)定臨界值為止。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述注入氮氣可以采用等壓置換法，在向油艙內(nèi)不斷充入氮氣的同時，不斷排放出氮氣與空氣或碳?xì)錃怏w的混合氣體，使油艙內(nèi)始終保持一個穩(wěn)定的壓力，直至油艙中的氧氣含量低于規(guī)定臨界值為止。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3任意之一所述的方法，進一步包括，在油艙內(nèi)設(shè)置監(jiān)測傳感器3，隨時監(jiān)測艙內(nèi)氮氣壓力并將信號經(jīng)過連接電纜2傳輸至控制系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到3任意之一所述的方法，進一步包括，在油艙內(nèi)設(shè)置雷達(dá)式液位遙測系統(tǒng)/壓力傳感器式液位遙測系統(tǒng)，用于液位遙測，并對高低液位報警。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括， 所述壓力最低設(shè)定值為5--，所述壓力最高設(shè)定值為16砂3，能夠提高泵7的吸入高度達(dá)0.5?1.6%所述壓力設(shè)定值可適當(dāng)調(diào)整，以靈活的提高或降低泵7的吸入高度。
【文檔編號】B63B25/08GK104401454SQ201410510388
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
【發(fā)明者】張澤幫, 朱達(dá)書, 劉緒儒, 項誠來 申請人:中國船舶工業(yè)系統(tǒng)工程研究院