Основные мероприятия по предотвращению или сведению к минимуму загрязнения водной среды при эксплуатации нефтеналивных судов

V₁=K*C*t

где к - коэффициент, учитывающий технологию подготовки топлива (к = 0,01 - для судов, на которых тяжелое топливо подвергается сепарированию и к = 0,005 -для судов, на которых отсутствует оборудование для сепарации топлива);

С - суточное потребление топлива, т;

t-- максимальная продолжительность рейса между портами, где шлам может быть сдан в портовое приемное сооружение, сутки.

Минимальная вместимость сборных танков на судах, на которых установлено оборудование для утилизации или обработки шлама, должна быть следующей:

V₁ = 1 м³ - для судов валовой вместимостью от 400 до 4000;

V₂ = 2 м³ - для судов валовой вместимостью 4000 и более.

10.4 Одноступенчатые и многоступенчатые системы отстоя

Мойка танков по замкнутому и разомкнутому циклам.

Различают два способа мойки грузовых танков: по замкнутому и разомкнутому циклам.

На современных нефтеналивных судах с целью получения наибольшей эффективности работы системы обычно предполагается использование различных по характеру комбинаций моечных циклов с применением того или иного типа моечной жидкости.

1) Мойка танков по разомкнутому циклу осуществляется при сливе за борт отстоявшейся промывочной воды с контролем содержания в ней нефти.

Рис. 10.4.1 Принципиальная схема двухступенчатой системы отстоя

1 - подача промывочной жидкости из грузовых танков; 2 - труба подачи промывочной жидкости; 3 - переливная труба; 4 - воздушная труба; 5 трубопровод заполнения отстойных танков забортной водой; 6 - подвод моющего или деэмульгирующего химического препарата; 7 - трубопровод зачистки отстойных танков; 8 - трубопровод к зачистному насосу; 9 - сливная труба; 10 - слив чистой отстоявшейся воды за борт; 11 - поворотный затвор

2) По сообщению ряда компаний, эксплуатирующих крупнотоннажные танкеры с такими системами, благодаря комбинации двух отстойных танков с эффективным нефтеводяным сепаратором содержание нефти в сливе не превышает 30 ч. на миллион. Однако, сливаемая вода не удовлетворяет принятому в Конвенции 1973 г. определению чистого балласта. Поэтому рядом судовладельцев используются системы с тремя отстойными танками.

Поскольку в первом танке остается основное количество нефти и осадков, его конструкция должна допускать легкую очистку благодаря устройству гладких стенок и днища в танке, где происходит вторая ступень сепарации, также рекомендуется применять гладкое днище, а третий танк может иметь конструкцию, аналогичную грузовым.

Рис. 10.4.2 Схема трехкаскадной системы отстоя нефти

За основной параметр при расчете вместимости сточных танков рекомендуется принимать максимальный суммарный расход моющей воды. Так, первичный отстойный танк должен иметь объем, по крайнеймерев 4 раза превышающий расход воды на мойку в танках за час. Вторичный отстойный танк должен иметь объем, по крайней мере в 2 раза больше объема первого танка.

Третий танк должен быть в 2 раза больше первого танка. Из третьего танка далее забирается вода при мойке по замкнутому циклу.

Мойка танков по замкнутому циклу заключается в многократном использовании промывочной воды без слива ее за борт при непрерывно- проточном отстое этой воды от содержащейся в ней нефти в специальных танках (рис. 10.4.3.).

Метод мойки по замкнутому циклу имеет свои достоинства и недостатки. Основное его достоинство состоит в существенном уменьшении количества сливаемой за борт воды и более высокой экономичности при использовании подогрева моющей воды и моющих средств.

Недостатками этого метода являются увеличение слоя эмульсии при многократной циркуляции и снижение эффективности мойки при ухудшении сепарации в отстойном танке.

Рис.10.4.3. Схема мойки танков по замкнутому циклу

1- гидромонитор; 2- грузовая магистраль; 3- отстойный танк; 4- подогреватели отстоя; 5- прибор автоматического замера и контроля нефтесодержания; 6- слив за борт; 7- нефтеводяной сепаратор; 8- зачистная магистраль; 9- подогреватель моющей жидкости; 10- грузовой насос; 11- зачистной насос; 12- эжектор; 13- переливная труба из отстойного танка 1-й ступени в танк 2-й ступени

Согласно требованиям Конвенции 1973 г. на новых танкерах трубопроводы для сброса в море нефтесодержащих вод должны быть выведены на открытую палубу или к борту судна выше ватерлинии, соответствующей наибольшей осадке судна при балластном переходе. Также требуется наличие специального поста на судне, расположенного с учетом возможности визуального наблюдения за сливом и оборудованного эффективной связью (телефон, радио) с постом инструментального контроля за сбросом либо средствами непосредственной остановки слива.

10.5 Система мойки танков сырой нефтью

Как уже было отмечено, одной из важных задач эксплуатации является предотвращение нарастания твердых неоткачиваемых остатков нефтепродуктов, которые для танкера дедвейтом 250000 т после выгрузки могут составить от 1400 до 2200 т. Это важно как с точки зрения предотвращения снижения полезнойгрузоподъемности, так и с точки зрения уменьшения объема мойки, который повышается с ростом неоткачиваемых остатков. В связи с этим большой интерес представляет метод предварительной мойки танков сырой нефтью.

По опубликованным данным, применение метода мойки танков сырой нефтью позволяет уменьшить количество неоткачиваемых остатков для танкера дедвейтом 250000 т до 300--450 т за счет размыва сильной струей нефти твердых отложений на горизонтальных и вертикальных корпусных конструкциях, и на днище танков.

Метод мойки сырой нефтью не исключает традиционную мойку водой, а облегчает ее, значительно уменьшая количество воды, необходимое для мойки.

Система мойки сырой нефтью (COW) одобрена МАРПОЛ-73/78 как альтернатива системе изолированных балластных танков (SBT) на существующих судах и как дополнительно требуемая на новых. Также было отмечено, что суда с системой мойки сырой нефтью должны быть оборудованы системой инертных газов (IGS).

Для мойки нефтью используются стационарно установленные моечные машинки. Мойка проводится в среде инертного газа, причем должен быть строгий контроль за тем, чтобы содержание кислорода в атмосфере танка не превышало 8%. Использование переносных машинокпри мойке нефтью запрещается. Поэтому в тех случаях, когда система мойки водой спроектирована так, что после использования стационарных гидромониторов требуется обязательная домывка переносными машинками, обеспечение качественной мойки нефтью с помощью только стационарных гидромониторов требует изменения их программы либо числа циклов.

Обычно мойку нефтью производят в период выгрузки. Если верхние конструкции танков можно мыть по мере падения уровня груза, то днище моют только после полного осушения танка.

В настоящее время метод предварительной мойки танков сырой нефтью получил широкое признание. Международной палатой судоходства совместно с Международным морским форумом нефтяных компаний (ОКИМФ) в 1976 г. выпущено специальное руководство по проведению такой мойки. Протоколом 1978 г. с дополнениями к Конвенции предусматривается требование об обязательной промывке сырой нефтью танков, в которые возможен прием „штормового" балласта, на всех новых танкерах дедвейтом 20 ООО т и более. В протокол включено специальное правило, содержащее требования к системе и процессу мойки танков сырой нефтью.

Тем не менее, как следует из сказанного выше, несмотря на проведение мероприятий, способствующих сокращению частоты и объема мойки танков водой, она, хоть и в меньших масштабах, продолжает оставаться необходимой операцией.

Поскольку образование статического электричества сочтено наиболее вероятной причиной случавшихся взрывов в танках во время мойки крупнотоннажных танкеров, существующими международными рекомендациями и отечественными нормативными документами предписывается высоконапорную мойку проводить только в среде инертных газов.

10.6 Проблемы эксплуатации систем мойки танков на танкерах. Взрыв и пожар на танкере «Магас»

Взрыв на танкере «Магас», произошедший в октябре 2000г. в Северном море в отстойном танке при мойке грузовых танков, был вызван возникновением опасности при мойке танков.

Согласно представлению о физико-химическом процессе горения для возникновения процесса горения необходимо иметь три составляющих элемента:

1) горючее вещество, в данном случае паровоздушную смесь воздуха и углеводородов с содержанием кислорода более 11 % по объему;

2) концентрацию паров углеводородов в атмосфере танка выше нижнего предела воспламеняемости;

3) температуру паровоздушной смеси соответствующую самовоспламенению (т.е. источник воспламенения).

При скоростном (мгновенном) развитии процесс горения переходит во взрыв, сопровождающийся резким повышением температуры и давления газов и механическим воздействием при их расширении на окружающие объекты. Авария на танкере «Магас» говорит о том, что все необходимые для возникновения взрыва и пожара элементы имели место на судне.

На момент взрыва мойка велась в неинертизированном грузовом танке №4 в обедненной атмосфере по замкнутому циклу. Ведение мойки по замкнутому циклу обусловлено тем что, Северное море относится к особым районам, согласно Международной конвенции МАРПОЛ-73/78 промывочная вода должна сдаваться на берег.

Проведение мойки в обедненной атмосфере в данном случае предполагает, что содержание кислорода при мойке приближается к 20% и не контролируется, о чем свидетельствует открытая в нарушение всех инструкций - горловина спуска в слоп-танк ЛБ, через которую воздух беспрепятственно поступал в слоп-танк во время мойки.

На интенсивность поступления воздуха в слоп-танк № 10 ЛБ дополнительно мог повлиять эффект эжекции, проявляющийся за счет понижения уровня промывочной жидкости и увеличения объема газовоздушной составляющей при откачке отстоявшейся в слоп-танке воды на мойку танка № 4 грузовым насосом, используемым в качестве зачистного и имеющего подачу в пять раз большую, чем моечный насос. Некоторое количество воздуха, а также паров углеводородов, может поступать в слоп танк за счет прохватов газовоздушной смеси при зачистке танков грузовым насосом.

Во время мойки следует вести регулярный контроль газового состава атмосферы танка на различных уровнях. При этом индикатор воспламеняющегося газа должен позволять определять процентное содержание газа вплоть до НПВ. При достижении концентрации паров углеводородов равной 50% от НПВ мойку необходимо прекратить для проведения дегазации танка. Возобновить мойку разрешается тогда, когда после непрерывного вентилирования концентрация газа уменьшается до 20% от НПВ и будет поддерживаться на этом уровне или уменьшатся в течение непродолжительного времени.

Перед началом мойки содержание паров углеводородов в танках №№1-8 составляло 4-7% от НПВ, в слоп-танке №9 ПрБ - 0%, а в слоп-танке №10 ЛБ - 2%. Дальнейшие замеры показали, что в процессе мойки концентрация газа непрерывно возрастала, и к моменту взрыва в слоп-танке № 10 ЛБ она достигла НПВ. Можно предположить, что наиболее вероятной причиной взрыва послужило сначала - незначительное, а затем все более опасное интенсивное нарастание концентрации паров углеводорода. Это могло происходить при следующих обстоятельствах.

Для мойки танков с обедненной атмосферой не должна применяться рециркуляционная вода, также не следует повторно использовать мытьевую воду, так как это может привести к постоянному нарастанию концентрации отмытых нефтеостатков в промывочной воде. В данном случае мойка велась по замкнутому циклу, исходя из требований к танкерам находящимся в особых районах, к которым относятся Северное и Балтийское моря.

Это обусловило возрастание взрыво- и пожароопасности, для предупреждения которой следовало обеспечить ряд дополнительных мер предосторожности. Например, обеспечить полную герметичность и инертизацию слоп-танка, осуществлять мойку танков по замкнутому циклу, но с применением двухкаскадного отстоя, что позволило бы значительно снизить содержание отмытых нефтеостатков в промывочной жидкости, повторно поступающей на мойку танков.

Согласно действующим международным нормативным документам применениесистемы инертных газов является обязательным на танкерах, дедвейт которых превышает 20000 т. Дедвейт рассматриваемого танкера меньше 20000 т, но оснащение его СИГ обусловлено конструктивными особенностями. Судно имеет 8 грузовых танков, и 2 отстойных танка, разделенных продольной переборкой. Грузовые танки расположены между бортами без продольной переборки в диаметральной плоскости. Этим объясняется необычайно большая емкость грузовых танков для судов такого водоизмещения - шесть из них имеют емкость более 3000 м³ .

Локальное повышение концентрации паров нефтепродуктов в слоп танке могло возникнуть из-за плохой вентилируемости всего объема танка. Необходимо было вести механическое вентилирование в процессе всего цикла мойки. Вентиляция должна была обеспечивать свободное перемещение газовоздушной среды от одного конца танка до другого, как по горизонтали, так и по вертикали, при этом особое внимание следовало обратить на места так называемых «карманов» (застойных зон с точки зрения аэродинамики) с повышенной концентрацией воспламеняющихся паров, углеводородов.

Следует использовать только переносные вентиляторы или воздуходувки при условии, что они имеют гидравлический, пневматический или паровой привод. Производительность и распределение воздушных потоков от переносных вентиляторов должны быть такими, что бы атмосфера всего танка, в котором используется данный вентилятор, могла стать невоспламеняющейся по возможности в кратчайший срок. Крышки всех отверстий танка необходимо держать закрытыми до момента начала вентилирования конкретного танка.

Отсутствие механической вентиляции, способствующей перемешиванию газовоздушной среды, в слоп-танке и напрограммированное поступление воздуха через открытый люк сход-трапа, создали однонаправленную схему потока газовоздушной среды с образованием нескольких застойных зон. Вероятно, именно наличие одной из таких зон у переборки 38 шп. определило расположение эпицентра взрыва.

Контрольные замеры состава газовоздушной среды в слоп-танке необходимо проводить не только на различных уровнях, но и с учетом возможного образования «карманов», как это предписывается в Международном руководстве по безопасности. Особенно важно это помнить при непрограммируемом поступлении воздуха через открытый люк схода в танк, как имело место на «Магасе».

По технологической карте мойки грузовых танков утвержденной капитаном танкера «Магас», моечную воду следует подогреть до 35-38 °С. Тогда при выходе из моечных машинок она может иметь температуру 32,5°С. Но она не может быть ниже 25 °С, как это фиксируется в ответах старшего помощника капитана и донкермана.

Такой уровень температуры несомненно способствовал интенсивному испарению нефтеостатков под влиянием тепла передаваемого контурами трубопроводов подогрева, особенно верхнего контура, который, исходя из высоты уровня отстаиваемой воды, находился либо в слое отстоявшихся нефтеостатков, либо вблизи него. При этом необходимо помнить, что оптимальная температура моющей жидкости, определенная в ходе экспериментальных исследований по обеспечению электростатической искробезопасности на танкерах типа «Астрахань», к которым относится и танкер «Магас» не должна превышать 20 °С. В противном случае необходимо использовать СИГ, что в данном случае сделано не было. Наиболее вероятной причиной появления взрывоопасной концентрации углеводородов на танкере могут служить остатки ранее перевозимого груза в танках или трубопроводах.

Следует отметить, что ранее такие случаи имели место. Например, датский танкер «Прима Маерск» был осмотрен в Лиссабоне инспектором на предмет ремонта. Инспектор констатировал отсутствие паров углеводородов в танках после мойки. Трубопроводы, промытые при предыдущей мойке танков, остались необследованными. Судно получило разрешение на проведение сварочных работ в танках во время балластного перехода. При подварке ограждений на площадке одного из танков, когда вниз упали искры, произошли взрыв и пожар. Расследование показало, что в некоторых участках трубопроводов грузовой системы скопилась нефть. Во время проведения балластных операций в танк, где в последующем должны были вестись сварочные работы, попало небольшое количеств нефти из трубопроводов, оказавшееся вполне достаточным для образования газовоздушной смеси взрывоопасной концентрации.

До подготовки к приему нового груза в порту Монгстад (Норвегия) танкер «Магас» выгрузил 18476,327 т газойля, с температурой вспышки менее 40 °С, относящегося к летучим нефтепродуктам с температурой вспышки менее 60 °С и весьма взрыво-пожароопасного. После выгрузки газойля грузовые танки и слоп-танк были вымыты, нефтеостаток в количестве 190 м³ был сдан в порту, но при таком количестве нефтеостатка возможно, что часть его могла остаться в танках, или, в каких-либо участках трубопроводов. Это и могло послужить возникновению взрыва в случае появления источника воспламенения.

В представленных документах отсутствуют сведения о дегазации грузовых трубопроводов после сдачи груза и перед проведением мойки танков, нет записи в соответствующих документах о промывке моечных трубопроводов перед началом мойки.

К источникам воспламенения, приведшим к взрыву на танкере «Магас» можно онести разряд статического электричества, искрение в результате трения в зоне разрушения мерного ограждения на площадке слоп-танка или образование искры в этом же месте, если разрыв сварного шва произошел в процессе мойки, и, наконец, попадание какого-либо источника воспламенения в слоп-танк через открытую горловину спуск-трапа.

Наиболее вероятной причиной возникновения взрыва следует считать разряд статического электричества, являющийся основной причиной взрывов на большинстве танкеров.

Рис.10.6.1.Разрушения корпусных конструкций при взрыве танкера

Вывод:

Можно констатировать следующие основные причины возникновения взрыва на танкере «Магас»:

· необеспечение требований правил технической эксплуатации, в том числе «Общих и специальных правил перевозки наливных грузов», «Международного руководства по безопасности для нефтяных танкеров и терминалов ( ISGOTT-97)», Правил Международной Конвенции СОЛАС 74/78 и других обязательных руководств и инструкций личным составом танкера;

· создание неконтролируемой концентрации газовоздушной смеси внутри слоп- танка№10 ЛБ;

· возникновение воспламенения газовоздушной среды в результате разряда электростатического электричества, и, со значительно меньшей вероятностью, от искры, проявившейся в районе разрушения сварного шва леерного ограждения, или в результате падения через открытый люк сход трапа случайного источника возгорания.

В качестве мероприятий, повышающих взрывопожарную безопасность на борту танкеров, перевозящих жидкие грузы, рекомендовать следующее:

· усилить требовательность при кадровом формировании личного состава танкеров как судов с повышенной взрывопожароопасностью; обеспечить обучение личного состава правилам противопожарной безопасности в условиях морской транспортировки пожароопасных и токсичных грузов и руководствам по технически грамотной эксплуатации систем, устройств, приборов и другого оборудования;

· при приеме моечной воды из-за борта строго соблюдать требование по обеспечению уровня, превышающего уровень установки по выпуску промывочной жидкости в отстойный танк, не менее чем на метр;

· ввести непрерывный дистанционный контроль за концентрацией газовоздушной среды (паров углеводородов и Ог, уровнем жидкости в грузовых и отстойных танках, а в случае невозможности выполнения данных рекомендаций определить четкий интервал времени, через который следует осуществлять замеры указанных выше параметров, с учетом уменьшения этого интервала по мере возрастания взрывопожарной концентрации газовоздушной среды в танках);

· осуществлять мойку танков в среде инертных газов;

· обеспечить строгое выполнение всех имеющихся требований по защите от статического электричества;

· провести корректировку инструкций по эксплуатации систем мойки танков и операций с моечной водой, разработанных заводом-строителем и ММП с целью устранения неопределенности формулировок и исключения двойственного толкования.

11. Заключение

1) Танкерный флот составляет порядком 30 процента дедвейта от всего мирового флота. Танкеры являются судами повышенной опасности. Количество загрязнений с танкеров превышает количество загрязнений с обычных судов. Мною проанализированы различные источники и виды загрязнений с танкеров.

2) Для предупреждения аварийных выливов нефти из танкеров в работе проанализированы основные виды конструктивной защиты. Эти мероприятия выполнены в соответствии с требованиями международной конвенции МАРПОЛ 73/78.

3) Трюмные воды являются источником загрязнений морской среды нефтесодержащими водами. Для ограничения количества этих загрязнений мною рассмотрена схема системы сбора и очистки нефтесодержащих вод, проанализирована более 20 типов сепарационных установок, определены требования к качеству сбрасываемых вод и изучен принцип действия сепарационных установок с различным принципом действия.

4) Для борьбы с загрязнениями нефтью морской среды поступающими с промывочными водами (в среднем 50,6 % от общего объема всех загрязнений) мною рассмотрена система мойки грузовых танков, а также принцип действия отстойных танков. Проанализированы причины аварий и катастроф при взрывах на танкерах в период мойки танков.

12. Список используемой литературы

1). Ситченко Л.С., Макаров В.Г. «Основы проектирования грузовых и обеспечивающих систем танкеров»: Учебное пособие: Л.:Изд. ЛКИ, 1984, 104 с.

2). Макаров В.Г. «Специальные системы судов-газовозов»: Учебник: СПб.: Изд.центрСПбГМТУ, 1997, 421 с.

3). Родионов Н.Н. «Современные танкеры»: Учебное пособие: Л.: Судостроение, 1980,277 с.

4). Михрин Л.М. «Предотвращение загрязнения морской среды с судов и морских сооружений»:часть1, 2: СПб.: 2005, 336 с.

5). Логачев С.И. «Морские танкеры»: Учебное пособие: Л.: Судостроение,1970, 360 с.

6). Волошин В.П. «Охрана морской среды»: Учебное пособие: Л.: Судостроение, 1987, 207 с.

7). Борисов Р.В., Макаров В.Г. «Морские инженерные сооружения»: часть 1: Учебник: СПб.: Судостроение, 2003, 533 с.

8). «Материалы региональной научно-технической конференции с международным участием «Кораблестроительное образование и наука - 2005»»: том 1: СПб.: Изд.центрСПбГМТУ, 2005, 365 с.

9). Истомин В.И. «Комплексная очистка судовых нефтесодержащих вод»: Учебник: Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2004, 202 с.

10). Зубрилов С.П., Ищук Ю.Г. «Охрана окружающей среды при эксплуатации судов»:Учебник: Л., Изд. Судостроение, 1989, 256 с.

11). Ситченко Л.С., макаров В.Г. «Гидравлические расчеты балластных систем»: Учебное пособие: Л: Изд. ЛКИ, 1982, 82с.

Размещено на Allbest.ru