CN104401454A - 一种油舱氮气惰化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种油舱氮气惰化方法，所述方法通过在油舱通入正压的纯净氮气，从而保证油舱上部气体安全惰化的前提下，避免了杂质对油舱内油料的污染；在油舱顶部形成一定的正压力，能够明显提高泵的自吸能力。

Description

一种油舱氮气惰化方法

技术领域

本发明涉及船舶安全领域，尤其涉及一种油舱氮气惰化方法。

背景技术

油船装载的是易燃易爆的原油或成品油，当油舱内的油气与空气混合，并达到一定的含氧量后，极易发生火灾和爆炸事故。因而船级社规范对货油舱内的气体置换有明确的要求。对载重量为20000吨及以上的载运闪点(闭杯试验)不超过60℃的原油船或成品油船，以及所有使用原油洗舱的油船，均应设置惰性气体系统。

一、惰性气体的功能包括:

1.降低货油舱内大气的含量，使舱内大气达到不能支持燃烧的程度，而使空舱惰性化。

2.在航行中使货油舱内的大气含氧量(以体积计)不超过8％，并保持正压状态，但需要排清货油舱的油气时除外。

3.除有必要排清货油舱的油气外，保证在正常作业中，空气不进入货油舱。

4.驱除空货油舱内的碳氢气，使其后的除气过程中货油舱内不致形成可燃气体。

5.对于其接触的金属表面起到防腐蚀的作用。

惰性气体系统一般包括:烟气式惰性气体系统、惰性气体发生装置系统和多功能惰性气体系统。

目前油轮上基本上都使用烟气式惰性气体系统。因其有供气量大，含氧量一般在4％～5％以下，不需额外消耗燃料，成本低，经济性高的优点。但是，通过燃烧获得的惰性气体含有较多的固体颗粒、水分、硫分等，即使经过洗涤塔、除湿器、甲板水封等处理，仍会有部分固体颗粒、水分、硫分等杂质随着惰性气体进入油舱，进而对油舱内燃料产生污染。所以需要一种能够提供纯净氮气的惰性气体系统。

一般情况下，惰性气体充注到油舱后会保持略微的正压力，其目的在于防止油舱出现负压状态，外界空气进入油舱，氧气浓度提高，出现着火或爆炸的危险；但没有涉及到正压力对提高泵的自吸能力，提高泵的吸入高度，以及避免出现吸入汽蚀现象的作用。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种油舱氮气惰化方法，用以解决现有现有技术中惰性气体的杂质对油舱内油品的污染，以及未能利用油舱内惰性气体压力来提高泵抽吸舱内油品的自吸能力的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种油舱氮气惰化方法，包括：一、使用氮气发生器产生纯净氮气；

空气压缩机、空气储气罐除去空气中的部分液态水和油；

空气处理系统使用冷冻干燥剂和精密过滤器除去压缩空气中的水、油、粉尘；

分子筛/膜分离氮气发生器将氧气和氮气分离得到氮气体积分数99％以上高纯氮气；

二、注入氮气；

将步骤一制得的纯净氮气经油舱顶部氮气注入管路1充入油舱；

三、进油过程；

通过进油管将油料输入油舱，当油舱内压力增大到最高设定值后，通过油舱透气管路5排出一定量的氮气，维持压力最高设定值，直至油料液面达到指定高度；

四、出油过程；

使用泵7通过出油管6将油料排出油舱，当油舱内压力降至最低设定值后，通过氮气注入管路1充入氮气，当油舱内压力增大到最高设定值后，停止充入氮气，保持油舱内压力稳定，当油舱内液面高度降至最低液位时，停止出油。

优选的，所述注入氮气可以采用升压置换法，向油舱充入氮气，当压力升高到设定压力后，停止充气，静置一段时间，通过气体扩散使空气和氮气相互掺混；排放混合气体；重复上述步骤数次，直至油舱中的氧气含量低于规定临界值为止。

优选的，所述注入氮气可以采用等压置换法，在向油舱内不断充入氮气的同时，不断排放出氮气与空气或碳氢气体的混合气体，使油舱内始终保持一个稳定的压力，直至油舱中的氧气含量低于规定临界值为止。

优选的，在油舱内设置监测传感器，随时监测舱内氮气压力并将信号经过连接电缆2传输至控制系统。

优选的，在油舱内设置雷达式液位遥测系统/压力传感器式液位遥测系统，用于液位遥测，并对高低液位报警。

优选的，所述压力最低设定值为5kPa，所述压力最高设定值为16kPa，能够提高泵7的吸入高度达0.5～1.6m，所述压力设定值可适当调整，以灵活的提高或降低泵的吸入高度。

优选地，所述方法采用如下的装置实现：，该装置具有油舱，所述油舱的顶部设置有油舱透气管路5，用于控制所述舱内的气压。所述油舱上还设置有氮气注入管路1，所述氮气注入管路与氮气发生器相连。所述油舱还设置有压力传感器3，所述压力传感器用于感测所述油舱内的压力。所述装置还包括油舱吸入管路6和泵7；所述泵7从油舱吸入管路6吸入油料。

本发明有益效果如下：

在保证油舱上部气体安全惰化的前提下，纯净的氮气保证了气体的清洁度，避免了惰性气体对油舱内油料的污染；将氮气以一定压力充入油舱顶部，形成正压力，作用于油料液面上，能够明显提高泵的自吸能力；上述正压力大小和范围可适当进行调整，以满足不同场合对提高泵组吸入高度和吸入能力的要求。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明实施例的原理图；

其中：1.氮气进口管路；2.控制系统连接电缆；3.压力传感器；4.油舱；5.油舱透气管路；6.油舱吸入管路；7.泵。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。

本实施例的方法包括如下步骤：

一、使用氮气发生器产生纯净氮气

空气压缩机、空气储气罐除去空气中的部分液态水和油；

空气处理系统使用冷冻干燥剂和精密过滤器除去压缩空气中的水、油、粉尘；

分子筛/膜分离氮气发生器将氧气和氮气分离得到氮气体积分数99％以上高纯氮气；

充入的高纯度氮气由氮气发生器(分子筛/膜分离)产生，氮气体积分数99％以上，比现有技术产生的惰性气体中氧气含量更低，故使用该方法进行惰化处理更加安全可靠；同时氮气中不存在燃烧产生的硫分，颗粒杂质和水分经过处理装置处理后也基本可以完全清除，充入的氮气相较于燃烧制备的惰性气体更清洁，注入油舱后，不会对油品造成污染，能够满足清洁度高的油品的安全储存要求；

二、注入氮气

油船上使用惰性气体填充法来限制货油舱内的氧气浓度时，须使被油舱气体的含氧量体积分数限制在8％以下，因此油船惰化的第一步应将惰气注入货油舱内，使舱内含氧量的体积分数低于5％。

将纯净的氮气经油舱顶部氮气注入管路1，并将所述氮气以预定压力充入油舱。通过上述操作，注入的氮气将油舱顶部可能存在的少量氧气进行稀释，并控制氧气浓度低于爆炸下限，从而起到防止油舱着火或爆炸的目的。

所述注入氮气包括两种方法：

升压置换法，向油舱充入氮气，当压力升高到设定的压力后，停止充气，静置一段时间，通过气体扩散使空气和氮气相互掺混；排放混合气体；重复上述步骤数次，直至油舱中的氧气含量低于规定临界值为止。

等压置换法，在向油舱内不断充入氮气的同时，不断排放出氮气与空气或碳氢气体的混合气体，使油舱内始终保持一个稳定的压力，直至油舱中的氧气含量低于规定临界值为止；

三、进油过程

通过进油管将油料输入油舱，当油舱内压力增大到最高设定值后，通过油舱透气管路5排出一定量的氮气，维持压力设定值，直至油料液面达到指定高度；

四、出油过程

通过出油管将油料排出油舱，当油舱内压力降至最低设定值后，通过氮气注入管路1充入氮气，当氮气浓度与压力达到最高设定值后，停止充入氮气，保持油舱内压力稳定，当油舱内液面高度降至最低液位时，停止出油。

所述操作过程中，氮气压力的控制是通过在油舱内设置监测传感器，随时监测舱内压力并将信号经过连接电缆2传输至控制系统。在油舱内设置压力传感器式液位遥测系统，用于液位遥测，并对高低液位报警。

所述压力设定值为5kPa～16kPa。当压力发生变化时，控制系统会自动向油舱内注入氮气或停止注入氮气，使油舱上部始终保持在上述压力范围。当压力升高时，监测传感器送出电信号，使进气管路调节阀关小，减少流量，从而使进入油舱的惰性气体压力降低，或同透气管路排放阀将多余的惰性气体从透气管路5排出。当压力降低时，开大调节阀，关闭或关小排放阀，使进入货油舱的惰性气体压力升高。

5kPa～16kPa范围内的正压力不仅能够防止外部空气经过透气管路5进入油舱，而且该压力能够作用在油料液面上，尤其是当泵的进口离油舱吸入口较远或高度差较大时，当使用泵7抽吸油料时可提高泵的自吸能力，避免出现抽不上来油料或出现汽蚀现象等。船舶燃料油为油品的质量(Mass)与其体积的比值。常用单位——克/立方厘米、千克/立方米或公吨/立方米等。由于体积随温度的变化而变化，故密度不能脱离温度而独立存在。为便于比较，西方规定以15℃下之密度作为石油的标准密度。我国规定以石油及石油产品在标准温度(20℃)下的密度为标准密度，单位为g/cm3。通常情况下：汽油密度为(0.7-0.76)，柴油为(0.81-0.84)g/cm3。取标准大气压101kPa，零号柴油密度为0.84 g/cm3，则标准大气压相当于12.269m零号柴油产生的压力，5kPa～16kPa范围内的正压力能够提高泵的吸入高度达0.5～1.6m，所述压力可适当调整，以灵活的提高或降低泵的吸入高度。

本发明的方法尤其适用于下列结构的装置，该装置具有油舱，所述油舱的顶部设置有油舱透气管路5，用于控制所述舱内的气压。所述油舱上还设置有氮气注入管路1，所述氮气注入管路与氮气发生器相连。所述油舱还设置有压力传感器3，所述压力传感器用于感测所述油舱内的压力。所述装置还包括油舱吸入管路6和泵7；所述泵从油舱吸入管路吸入油料。

相较于现有油舱惰化技术，本发明的主要有益效果为：

1.在保证油舱上部气体安全惰化的前提下，纯度约95％的氮气保证了气体的清洁度，避免了惰性气体对油舱内油料的污染；

2.将氮气以一定压力充入油舱顶部，形成正压力，作用于油料液面上，能够明显提高泵的自吸能力；

3.上述正压力大小和范围可适当进行调整，以满足不同场合对提高泵组吸入高度和吸入能力的要求。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种油舱氮气惰化方法，其特征在于，所述方法包括：

一、使用氮气发生器产生纯净氮气

空气压缩机、空气储气罐除去空气中的部分液态水和油；

空气处理系统使用冷冻干燥剂和精密过滤器除去压缩空气中的水、油、粉尘；

分子筛/膜分离氮气发生器将氧气和氮气分离得到氮气体积分数99％以上高纯氮气；

二、注入氮气

将步骤一制得的纯净氮气经油舱顶部氮气注入管路1充入油舱；

三、进油过程

通过进油管将油料输入油舱，当油舱内压力增大到最高设定值后，通过油舱透气管路5排出一定量的氮气，维持压力最高设定值，直至油料液面达到指定高度；

四、出油过程；

使用泵7通过出油管6将油料排出油舱，当油舱内压力降至最低设定值后，通过氮气注入管路1充入氮气，保持油舱内压力稳定，当油舱内液面高度降至最低液位时，停止出油。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述注入氮气可以采用升压置换法，向油舱充入氮气，当压力升高到设定压力后，停止充气，静置一段时间，通过气体扩散使空气和氮气相互掺混；排放混合气体；重复上述步骤数次，直至油舱中的氧气含量低于规定临界值为止。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述注入氮气可以采用等压置换法，在向油舱内不断充入氮气的同时，不断排放出氮气与空气或碳氢气体的混合气体，使油舱内始终保持一个稳定的压力，直至油舱中的氧气含量低于规定临界值为止。

4.根据权利要求1到3任意之一所述的方法，进一步包括，在油舱内设置监测传感器3，随时监测舱内氮气压力并将信号经过连接电缆2传输至控制系统。

5.根据权利要求1到3任意之一所述的方法，进一步包括，在油舱内设置雷达式液位遥测系统/压力传感器式液位遥测系统，用于液位遥测，并对高低液位报警。

6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括，

所述压力最低设定值为5kPa，所述压力最高设定值为16kPa，能够提高泵7的吸入高度达0.5～1.6m，所述压力设定值可适当调整，以灵活的提高或降低泵7的吸入高度。