惰性气体系统在油船中的应用及污染防治

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1、第8卷第2期南通航运职业技术学院学报Vol．8No．22009年6月JOURNALOFNANTONGVOCATIONAL＆TECHNICALSHIPPINGCOLLEGEJun．2009惰性气体系统在油船中的应用及污染防治冯明波1，袁木2（1.南通航运职业技术学院轮机工程系，江苏南通226010；2.上海711研究所，上海201108）摘要：原油洗舱是防止油船残油污染海洋的主要措施之一，而惰性气体系统是原油洗舱系统中必须设置的一套系统。文章对惰性气体的来源及其系统的使用原理作了介绍，并对惰性气体可能造成的污染及预防措施进行了探讨。关键词

2、：惰性气体；污染；防治中图分类号：U674.13文献标识码：A文章编号：1671-9891（2009）02-0074-03近年来，随着经济的高速发展，世界各国对能源的需求越发旺盛，石油输入国与输出国之间的贸易往来逐渐扩大，油船运输能力和运量增长十分迅速，由此产生的油船运输安全和防止海洋污染方面的问题也日趋复杂。为防止油船残油对海洋环境造成污染，普遍采用的是原油洗舱，原油洗舱具有洗舱干净、减少货油中的含水量以防止舱壁腐蚀、缩短洗舱时间等优点，从而大大减少了残油量。1惰性气体系统在原油洗舱系统中的应用人们通过科学实验，并经过实践的检验绘制出

3、了碳氢可燃气体和空气混合气体的可燃极限图，如图1所示：图1石油气爆炸范围[1]182众所周知，火源、可燃气体和氧气是引发爆炸的三大要素，如果能排除其中任意一项，爆炸均不会发生，因此，为防止油气爆炸，我们可以从三方面加以控制。（1）控制引火源的产生。由于静电、工具和船体构件的碰撞以及电气设备均会产生静电、火花，我们无法保证去除火源这一因素。（2）控制油舱内可燃石油气浓度。由图1可知，如能控制可燃气浓度处于爆炸上限以上的“过浓区”，或者收稿日期：2008－12－01作者简介：冯明波（1977—），男，黑龙江齐齐哈尔人，南通航运职业技术学院轮

4、机工程系助教。第2期冯明波，袁木：惰性气体系统在油船中的应用及污染防治75可燃气浓度处于爆炸下限以下的“稀释区”，就不会产生燃烧爆炸。实际上，要控制油舱内可燃气浓度，始终处于“过浓区”或“稀释区”是很困难的。因为油舱要装载原油，而原油又不可能完全装满，无法避免从原油中挥发出的可燃气体，且由于油品、环境温度和装卸方式的不同，油舱液面上方产生的可燃气体浓度也无法控制。（3）控制油舱内的氧气含量。如图1所示，如能使油舱内氧气含量保持在“临界点”以下，使舱内气体状态处于“缺氧区”，这样无论可燃气浓度处于何种状态，有引火源也不会产生燃烧爆炸。所以

5、，最简单也最容易实现的办法，就是向油舱内充注氧气含量很少的所谓“惰性气体”，使油舱内氧气含量降低到“临界点”以下。这样就可保证油船在任何营运状态下，油舱内气体均处于安全区。从图1可知，可燃气体和空气的混合气体在氧气含量(以体积计算)低于11.5%时，不管可燃气体浓度为多少均不能燃烧爆炸。因此向油舱内充填残留氧气含量不超过5%(体积分数)的惰性气体进行保护，和卸货时对油舱进行惰气充注，使油舱内气体氧气含量降至8%(体积分数（留有)3%的裕量）以下，从而达到防燃、防爆的目的。因此，在种种防燃防爆的方法中，采用惰性气体对油舱进行保护是一种近年

6、来广泛使用的有效办法。2船舶惰性气体的种类目前油船上主要采用三种惰性气体系统：（1）烟道气式惰性气体系统。该系统结构原理图如图2所示。利用船上主辅锅炉的烟气，经过洗涤塔对其冷却、除硫、除尘。检验合格的惰性气体，通过风机经甲板水封送至惰气总管分配到货油舱中。由于烟气惰性气体质量不太高，仅适用于原油船的防燃防爆。该系统产生的惰性气体的含氧量在5%以下。图2烟道式惰性气体系统[1]1851-锅炉烟道2-烟气抽气阀3-洗涤塔4-除湿器5-风机6-循环阀7-出气阀8-甲板水封9-货油舱10-压力/真空切断阀11-氧气分析仪（2）惰气发生器式惰性气

7、体系统。这种惰性气体是由独立发生器惰气装置提供，它通过在该装置的燃烧室内燃烧一般的轻质柴油或重油，产生的烟气经过洗涤塔冷却和净化处理后输送到油舱。由于该装置中有一套特殊的燃烧装置及控制系统，使油燃烧充分，所以产生的惰气质量较高，主要用于成品油船、化学品船和液化气体船的防爆。该系统产生的惰性气体的含氧量在0.1%以下。（3）组合式惰性气体系统。既可以作为烟气惰气装置使用，即冷却净化烟气使之变为合格的惰性气体，也可以作为独立发生器惰气装置使用，即在空气助燃下，燃烧油或燃气产生高质量的惰气，还可将柴油机或燃气轮机排出的废气再燃烧，产生合格的惰

8、性气体。3惰性气体系统中的污染问题当惰性气体在原油洗舱及其它诸多功用越来越被人们接受和使用时，制气中产生的污染也渐渐露出端倪。随着港区油船运输的日益增多，最大限度地减少直至杜绝惰性气体制气中产生的污染是当今