油船高效充惰方法

中海发展股份有限公司油轮公司 魏东兵

油船高效充惰方法

中海发展股份有限公司油轮公司 魏东兵

针对在油船上的日常充惰工作，对IGS中推荐的几种充惰方法和几次亲身经历进行比较分析，总结出一种最大限度地利用可用惰气的充惰方法，该方法可以在减少气体浪费的同时给公司带来相当可观的效益。

船舶安全；惰气系统；充惰；油船

在油船上为了保证安全，需要人为控制货油舱内的碳氢化合物的浓度或氧气的含量，使货油舱内的气体状态处于可燃爆炸范围之外，从而防止爆炸事故的发生。SOLAS74以及MARPOL73/78公约也强制规定使用原油洗舱的原油船和2万t以上的新成品油船必须装有惰气系统。

惰气是一种化学性质不活泼、在常温及常压之下不能与其他物质起化学反应的气体，不能燃烧也无法助燃。现在大部分油船上的惰性气体主要是从锅炉的排烟口引出烟气送入洗涤塔的，在洗涤塔内用水冷却并清洗烟气中的固体颗粒以及二氧化硫等成分，产生出合格的惰性气体即惰气。利用配套的装置来产生惰气的系统被称为惰气系统。

一、充惰

如果将惰气加到含有碳氢化合物气体和空气混合气体的油舱中，则油舱内氧气的体积百分比将降低，当惰气充入油舱并使含氧量降到一定值时，此时即使有火种存在也无法燃烧，从而起到保护的作用。

充惰就是用含氧气量为5%的惰气把大舱中含氧量为21%的空气置换（稀释）成含氧量小于8%的混合气体的过程。理论上需要充入的惰气量为油舱中的气体体积的2.3倍，即1倍的惰气稀释：（5+21）/ 2 = 13；2倍的惰气稀释：（13 + 5）/ 2 = 9； x 倍的惰气稀释：（5 x +9）/（1+ x ） <8，解得 x >1/3。在实际操作中并不是完全稀释，而是带有“吹气”“驱赶气”式的置换。由于油舱并非风筒式，也不能进行很充分的混合扰动，为保险起见，理论上的充惰量控制在3倍，即3倍的惰气稀释：（9+5）/2 = 7，也就是此后大舱中的含氧量为7%，但考虑到实际置换操作过程中惰气的含氧量只有3%～4%以及惰气压力高一些，惰气的使用量其实还是接近于2.3倍的量。

二、IGS参考书中的充惰方法与分析

根据IGS的参考书，充惰有三种方法。

第一种方法：气体从货油舱顶部进，排出的气体也从顶部出，具体到船为：气体从惰气分路阀进入，从货油大舱盖或者观察孔或道门或专门的吹气管（PURGING PIPE，从减少成本角度来讲，绝大部分公司的油船没有装设类似的管线）出。对于我司阿芙拉型的11万t级油船（舱盖未装观察孔）来说，由于惰气分路阀离吹气管较近，所以不能直接从吹气管出而应选择从货油舱盖出比较合适，从而达到稀释舱内气体的目的。

这种方法操作比较简单，但是相对整个作业过程来看，比较耗时，充入气体的利用率很低，而且不容易掌握稀释的时间，增加了船舶营运成本，因此适用于航线长的船舶。其优点在于不必担心货油舱内或者管线内是否有残水，在保持总管压力一定的情况下，可以同时满足3～4个货油舱的充惰作业。

第二种方法：气体从货油舱的顶部进入后，从底部通过深入舱底1～2 m的吹气管延伸管排出。但由于大部分油船还未安装此吹气管，故此方法在实际中使用较少。

第三种方法：气体从货油舱底部进，排出的气体从上部出。对于我司的灵便型4万t船舶，则可以选择惰气从惰气总管通过货油管线进入货油舱（通过打开各舱的大舱阀），排出的气体则从顶部的货油大舱盖或者观察孔或道门或专门的吹气管出来，从而达到稀释舱内气体的目的。

对于我司的灵便型4万t船舶或阿芙拉型的11万t级船舶，使用这种方法存在很大的局限性。假设气体通过大舱阀进入货油舱，有一点值得注意，即如果大、小阀在集油井中，即使洗舱过程当中感觉舱底管线或者舱内集油井被抽得很干净，但是由于操作以及管线、阀本身存在的问题，不可能完全将管线或者集油井抽得很干净，因此舱内集油井完全可能有残水存在。并且由于操作的原因，每个货油舱内集油井的残水量也不尽相同，在船舶倾斜的情况下残水完全可能淹没大小阀（虽然一般设计情况为大阀离集油井底部15 cm左右，小阀5 cm左右）。由于每个货油舱内集油井的液位存在差异，在同等的条件下，气体只从液位较低的集油井的货油舱出，而液位较高的集油井的货油舱肯定不会有气体出来，因为惰气的压力本身就很低。所以，这种操作往往适用于大阀不在集油井的船舶，同时舱底水不可达到淹没大阀的程度。

三、一种省时、节能的充惰方法

1. 总述

本文要介绍的就是IGS参考书中的第二和第三种方法的“融合与变通”：由于没有装设吹气管线，但气体还是从货油舱顶部的惰气管线进入货油舱后，从货油舱的大、小阀里出，通过舱底货油管线到另外一只大舱（必须打开此舱的大舱阀），从此前部的一道门出气。这种方法操作简单，虽然换舱、调阀频繁，但可以大大缩短充惰、除气的时间，同时为公司节约航次营运成本。以阿芙拉型的11万t级油船“杨林湾”为例，其货油舱的舱容为COT 1W （8 441×2）/COT2W（10 408×2）/COT3W（10 470×2）/COT4W（10 470×2）/COT5W（10 470×2）/COT6W（9 907×2）/SLOPW （1 960×2），总共124 550 m3左右，而惰气风扇的排风量只有11 250 m3/h，因此理论上至少需要惰气风机满负荷工作124 550×3÷11 250=33.2 h。而按照“融合与变通”操作方法进行充惰或者除气，实际达到要求的时间不足20 h，比理论时间减少1/3多。

在保证含氧量低于5%的情况下，锅炉保持较低负荷时，我司灵便型4万t池字号成品油船充惰燃油消耗大约为0.6 t/h，穿梭型8万t座字号成品油船充惰燃油消耗大约为0.7 t/h，阿芙拉型11万t湾字号成品油船充惰燃油消耗大约为0.8 t/h。对于原油船舶，由于要完全换气充惰的次数较少，应用此法节约的燃油也较少，但对于一条成品油船来讲，每年的航次多达30～40次，且换油种洗舱抹舱后必然要充惰的次数每年也有10次左右，应用此法每条船舶换一次油种后充惰一般可节约7～8 t的燃油，一年就可节约70～80 t的燃油，可为公司节省一笔不小的开支。

2. 操作步骤

第一步：开始充惰前关闭所有货油舱惰气分路阀（除了左边2号舱外），打开货油舱底3条管线的联通阀，打开左右2号舱舱内大小阀（其他货油舱内大小阀保持关闭），将右边2号舱货油舱最前部的一道门打开。惰气从左边2号舱的惰气分路阀进入，然后从左右2号舱大舱阀进入右边2号舱，排出的气体从右边2号舱最前部的道门出来。充惰过程中，保持惰气总管压力处于400 mmH2O左右，测量惰气总管氧气含量保持在3%～4%之间，对于阿芙拉型的“杨林湾”来说，左右2号货油舱每个舱容为10 470 m3，而惰气输送风扇排量为11 250 m3/h，按照2.3～3.0倍的舱容置换要求，需要置换的时间为2.2～2.8 h。事实上当2.5 h左右时，左边2号舱实际测氧合格（含氧量7%以下），此时右边2号舱氧气含量肯定没有达到8%以下，但是由于被左边2号舱含氧量小于21%的气体置换（尤其是被第一倍量气体的置换开始后），实际测量右边2号舱的氧气含量仅为10%～11%。

第二步：打开右边2号舱惰气分路阀，关闭左边2号舱大小阀和惰气分路阀（此时左边2号舱结束充惰），开启右边3号舱大小阀，关闭右边2号舱货油舱道门，将右边3号舱货油舱最前的道门打开的同时把右边2号货油舱最前的道门关闭，这样惰气从右边2号舱进入，通过右边2号舱和右边3号舱的大舱阀进入右边3号舱，从右边3号舱最前部的道门排出，仅50 min左右，测量右边2号舱的氧气含量已经低于7%，此时右边3号舱的含氧量实测也只有15%～16%。这样最多3.5 h，左右边两舱就充惰完毕且含氧量都在7%左右。

第三、四步的方法同第一、二步，逐个换舱、调阀、开关道门。而且在第三步中的第一个舱室内的含氧量肯定是小于21%的，故而又要少于第一个舱的2.5 h的充惰时间，一般只需要2 h左右就处理好第三舱。一般来说，20 h以内全部货油舱可完成充惰。

3. 此方法与IGS推荐法的比较

如果按照IGS介绍的方法，全部货油舱充惰合格最起码需要33 h以上甚至更久。而这种“融合与变通”充惰方法的优点在于不仅不用担心气体非正常流通，而且由于惰气总体比空气重，气体进入货油舱时，不但可以达到最大的扰动，还可以有效地将空气或者与惰气的混合体压进出气的货油舱，并且出来的气体绝大部分是空气或者少量的惰气混合气体。出气的舱室在排气的同时也得到相应的充惰时间，这比气体直接从充惰舱排出的效果要好很多。因为当进气的舱室氧气含量合格时，出气的舱室底部一半空间的含氧量已经基本合格，也就是说，排气的货油舱也在间接充惰。进气舱的含氧量合格后，出气舱转换成进气舱，依次进行，否则如果要等到出气的货油舱合格就会浪费惰气。笔者曾经在一航次较紧并做好了充分准备的情况下16 h就完成了充惰工作。

四、结束语

由于每条船惰气分路阀以及P/V阀的布局不同，操作时应尽可能将进气处与排气口远离，这样气体在货油舱中可以达到充分扰动。充惰时，一定要保持各货油舱存在一定正压，特别是排出气体的货油舱，以保证舱室内适当的压力和气体有效、充分扰动。这种“融合与变通”的操作方法对于驱气、除气也同样有效。其实充惰没有一个固定的模式，我们可以在日常工作中不断摸索，总结经验，最大限度地利用可用惰气，在减少气体浪费的同时也给公司带来相当可观的效益。