Hệ thống thông hơi của tàu dầu phải đạt được 3 điểm sau: 1. Hạn chế sự thoát ra của bất kì lượng hơi nào do áp quá cao 2. Tạo sự an toàn đối với lượng hơi nguy hiểm ở môi trường không khí bên ngoài 3. Cung cấp lượng không khí để thay thế bất kì độ chân không nào được tạo nên bởi dầu bị co lại bên trong các két hay do việc dỡ hàng
Khi chịu ảnh hưởng nhiệt độ, dầu không giản nở mà bốc mát bay hàng lớn đặc biệt loại hàng nhẹ để khí thoát tự nhiên Mặt khác hầm hàng lại làm kín hoàn toàn, nhiệt độ tiếp tục tăng cao hàng bốc nhiều dầu đạt áp suất bề mặt thoáng hàng chúng tác động vào bề mặt vách bao quanh phận khác hầm hàng làm Nếu nhiệt độ tiếp tục tăng chúng tự giải phóng cách làm vỡ điểm yếu hầm hàng Tương tự bơm hàng vào khoang chứa kín, điều quan trọng phải bảo đảm việc thông khí cho khoang chứa thật tốt, không áp cao làm khoang bị biến dạng Còn bơm hàng áp suất chênh lệch làm khoang bị bóp méo.Vì lí khoang chứa hàng tàu dầu trang bị hệ thống thông Hệ thống thông thiết kế thích hợp cho loại tàu dầu nhằm hạn chế tổn thất mức cho phép hàng hoá bay hơi, khống chế rò rỉ loại khí nguy hiểm Chúng có đảm bảo thông khí vào mà phải thông khí dầu, loại khí dễ cháy khỏi khoang hàng Hệ thống thông tàu dầu phải đạt điểm sau: Hạn chế thoát lượng áp cao Tạo an toàn lượng nguy hiểm môi trường không khí bên Cung cấp lượng không khí để thay độ chân không tạo nên dầu bị co lại bên két hay việc dỡ hàng Hệ thống thông tàu dầu gồm có hai loại chính: hệ thống độc lập hệ thống tập trung ● Hệ thống thông độc lập Hệ thống thông độc lập trang bị số tàu dầu bao gồm đường ống inches (7.6 cm); lắp vào két thường đặt đỉnh két Đường ống cao feets (khoảng 1m) có bịt nút sắt lưới chống lửa Trên có đặt van PV (Van PV: Pressure – Vacuum relief valve) van họat động áp suất vượt gía trị cài đặt (Thông thường 0.142 kg/cm2 0.035 kg/cm2) Ưu điểm hệ thống giá thành chiều dài ống không cần lớn Nhược điểm dầu bốc hệ thống không xả với tốc độ cần thíêt để làm phân tán nhanh dầu, đồng thời van dễ bị tắc cặn chất sáp dù với lượng nhỏ gây nên cố ●Hệ thống thông tập trung Với hệ thống này, đường ống thông từ khoang chứa nối vào đường ống thông chạy dọc suốt theo chiều dài boong tàu Đường ống khí sau lại nối với cột không khí để dẫn khí thoát lên Các cột không khí thường bố trí với cấu trúc thẳng đứng cột trước tàu Độ cao chúng từ đến 12 m mặt Van P.V với đồng hồ đo áp suất boong chính.Với độ cao hệ thống đảm bảo cho loại khí dầu, thường có tỉ trọng lớn không khí phân tán hết cao trước rơi xuống boong tàu Tuy nhiên việc để thoát liên tục làm hao hụt hàng hoá người ta đặt chân cột không khí van gọi van áp lực chân không (PV: Pressure – Vacuum Relief Valve ) Khi xuống hàng vào khoang lượng không khí lớn khoang bị đẩy Lượng thường lớn so với sức cho thoát van PV, trường hợp van PV lại trở thành vật cản trở khí thoát nhanh Để khắc phục tình trạng phải đưa van PV chế độ tay trước bắt đầu xuống hàng không khí khoang thoát tự rót hàng vào khoang Ngay sau kết thúc làm hàng cần đặt van nhả áp suất vị trí tự động Hệ thống đường ống thông tập trung có ưu điểm khí thoát cách thích hợp cao mặt boong Tuy nhiên có nhược điểm làm bẩn lẫn qua hệ thống thông chuyên chở nhiều loại hàng khác nhau, nhược điểm có trục trặc đường ống thở van áp suất bị hỏng hay kẹt ảnh hưởng đến toàn hầm hàng toàn hệ thống Trên tàu dầu nay, để giảm bớt hệ thống đường ống hệ thống đường ống thở dùng chung với đường ống hệ thống khí trơ IGS (Inert gas system) Các khoang hàng tàu chia thành nhiều nhóm, nhóm có đường ống thở riêng van By-pass nối song song với van PV Khi load hàng phải cho mở van nhánh, lúc mức dầu tăng lên lúc khoang bị nén thoát không khí độ cao định mặt boong qua cột thở (Mast riser) Nhưng unload hàng phải đóng van nhánh đế lấy khí trơ IG vào khoang Đường ống thở tập trung dùng chung với hệ thống đường ống khí trơ Các cột thở van PV phải đặt cao khỏi mặt boong độ cao quy định dầu không gây nguy hiểm mặt boong Mỗi đường ống dẫn vào khoang có van cách ly khoang (Tank isolating valve) để cách ly khoang hàng khỏi hệ thống đường ống thở, cần phải lọc dầu (Gas free) khoang đóng van lại để cách ly Cần nhớ cách ly khoang hàng phải mở đường thở cho riêng khoang đó, chẳng hạn mở nắp khoang để không hình thành áp lực hay chân không khoang Hệ thống đường ống thở tập trung tách biệt khỏi đường IGS ●Hệ thống thu gom dầu Khi tàu cảng nhận hàng vào két thì, dầu hàng tràn vào đẩy dầu khí trơ khoang Ở cảng mà việc thải dầu môi trường bị cấm chúng cần phải thu gom chuyển lên bờ đem xử lí Thu gom dầu để chống ô nhiễm không khí Đầu nối hệ thống thu gom dầu dùng để chuyển lên bờ phải đặt gần cụm đầu ống bốc dỡ hàng hoá (cargo manifold) tốt Tại đầu nối phải có van cách ly (isolating valve) ghi nhãn “VAPOR” màu theo qui định để dễ nhận biết (dãi màu đỏ 0,1 mét, dãi màu vàng 0,8 mét ) ● (Inert Gas System – IGS) Phương pháp làm hàng nhờ hỗ trợ khí trơ gọi “làm hàng kín”.Theo qui định Marpol 73/78, “các tàu dầu mới” 20 000 GT phải trang bị hệ thống khí trơ (Inert Gas System –IGS), điều không bắt buộc tàu nhỏ Các “tàu dầu có” dung tích 20 000 GT trở lên phải trang bị hệ thống khí trơ trước ngày tháng năm 1985; tàu dầu 70 000 GT trở lên phải trang bị trước ngày tháng năm 1983 Nhiều năm trước đây, chưa có hệ thống khí trơ dầu khoang tàu dầu thoát trực tiếp không khí, không khí bên tràn vào khoang trộn lẫn với dầu khoang Không khí có chứa oxygen trộn với dầu (hydro cacbon) theo tỉ lệ tạo thành hỗn hợp khí cháy vô nguy hiểm (Flamable Range) Sử dụng khí trơ để làm đầy không gian đỉnh hầm hàng bề mặt thóang dầu bước tiến từ quan điểm an toàn môi trường hỗn hợp nổ bên két bị loại trừ Rủi ro cháy nổ giảm đáng kể tàu bị đâm va hay bị cố khác Điều kiện để hình thành cháy liên tục ( nổ không gian kín ) − Oxy >11 % (thành phần Oxy không khí bình thường 21 % ) − Khí dầu Hydrocarbon 1,5% 9% hỗn hợp khí − Nguồn nhiệt (mồi lửa) − Nguyên liệu cháy Phương pháp hệ thống khí trơ thay không khí rút vào khoang hàng bơm dầu ra, hỗn hợp khí trơ không cháy bơm vào, đẩy không khí bình thường có 21 % oxy có mặt khoang thay chíêm toàn không gian trống khoang hàng Như sau dỡ hàng xong khoang hàng chứa đầy khí trơ cung cấp từ hệ thống khí trơ Inert Gas System –IGS, rót hàng vào tàu khí trơ thoát qua van áp suất chân không PV độ cao qui đinh theo đường ống chuyển lên bờ cảng mà không cho thải khí môi trường xung quanh Có nghĩa làm hàng hay tàu hành trình, chạy ballast; không khí không lẫn vào khoang hàng, mang lại hiểu chống cháy nổ cao • Hoạt động chung hệ thống khí trơ hành trình Tại cảng dỡ hàng chạy ballast đến cảng nhận hàng hành trình biển Trước khơi tất két hàng phải kiểm tra đảm bảo không rác rưởi, dụng cụ, máy móc vật không cần thíêt sót lại khoang Kiểm tra đảm bảo thiết bị đo, thiết bị sấy… cố định khoang, sau bắt đầu khởi động hệ thống khí trơ Khí trơ từ buồng máy đạt yêu cầu như: làm không chứa lưu huỳnh mức; nồng độ oxy %; làm lạnh đưa vào làm trơ hóa khoang hàng Dùng thiết bị đo nồng độ oxy khoang 8% đóng kín khoang lại Công việc tiếp tục với khoang khác, tất khoang trơ hoá ngừng hệ thống khí trơ lại Đến cảng nhận hàng, nước dằn két dằn (CBT) bơm để chuẩn bị nhận hàng ta phải khởi động hệ thống khí trơ đưa khí trơ vào thay cho nước dằn bơm này, không làm bơm nước không khí chứa 21 % oxy tràn vào làm tăng nồng độ oxy khoang lên Sau bơm nước dằn xong ngừng hệ thống khí trơ Trước nhận hàng, két phải kiểm tra thiết bị đo hàm lượng oxy làm rõ hàm lượng oxy nằm giới hạn cho phép Khi nhận hàng, khí trơ bị đẩy lên cột không khí thoát van thông phải mở phép dầu vào két chiếm chỗ khí trơ; sau xuống hàng xong hệ thống khí trơ khởi động lại, bổ sung khí trơ để trì định mức áp suất khí trơ khoang; nhiên hàng hoá chở hàng có áp suất bay cao lượng khí dầu toả từ hàng vừa đủ trì áp suất hệ thống, không thiết khởi động lại hệ thống khí trơ Khi két nạp bổ sung kết thúc trình nhận hàng mức oxy giới hạn nổ khoảng trống két phải kiểm tra lần Khi đến cảng dỡ hàng hệ thống khí trơ phải hoạt động để đưa khí trơ vào khoang chỗ cho hàng hoá bị đưa lên bờ Điều quan trọng phải trì áp suất mức hệ thống khí trơ, áp suất xuống thấp hay bị chân không không khí tràn vào khoang Trong trường hợp hệ thống khí trơ bị trục trặc trì áp suất phải giảm tốc độ làm hàng chí ngừng làm hàng để giải cố Ngay sau dỡ hàng bơm nứơc dằn vào để chạy ballast người ta phải dừng hệ thống khí trơ lại, khởi động lại tàu nhận đủ ballast (cho hành trình đến cảng nhận hàng), mục đích thông dầu sót lại khoang • Các phương pháp tạo khí trơ tàu dầu Có nhiều phương pháp tạo khí trơ tàu, thông thường phương pháp sử dụng khí lò lấy từ khí thải nồi hơi, thiết bị hóa từ Nitơ lỏng − Phương pháp tạo khí trơ từ khí thải nồi Hầu hết hệ thống khí trơ sử dụng khí thải từ nồi mà bình thường bị thải ống khói tàu Hỗn hợp khí lò thoát từ nồi hơi, điều kiện cháy tốt bao gồm : Carbondioxide (CO2 ) 12 % - 14% Oxy (O2 ) 2% -4% Sulphurdioxide (SO2 ) 0,2 % - 0,3 % Nito ( N2 ) khoảng 77 % Hơi nước 5% Các chất khí khác 1% 2% (Hình sơ đồ sử dụng khí trơ lấy từ nồi hơi) Khí thải từ nồi thường có nhiệt độ cao chứa lượng Sulphurdioxide (SO2) làm bẩn số loại hàng ăn mòn kim loại Muốn sử dụng khí lò tránh tác dụng xấu nó, người ta phải làm lạnh lọc khí lò cách cho khí lò qua “tháp lọc khí” (Scrubbing tower) Nguyên lí hoạt động tháp lọc khí cho khí lò vào tháp từ bên khỏi tháp bên trên, đồng thời bơm nước vào bên cho rơi chảy xuống qua loạt đập tràn màng ngăn đặt lòng tháp; trình từ lên, luồng lách qua nước, qua màng ngăn, đập tràn, khí lò làm lạnh làm Để cấp cho tháp lọc lượng nước đáng kể, người ta trang bị thêm cho hệ thống máy bơm riêng lắp đặt vào máy nhiều thiết bị thị báo động đảm bảo an toàn việc cấp nước Các thiết bị giúp cho người vận hành hệ thống khí trơ biết tình hình cố việc cung cấp nước cho tháp lọc Sau rời tháp lọc, khí trơ bị quạt gió hút qua van điện đặc biệt gọi “van cách ly hút” để vào khoang hàng thông qua đường dẫn khí trơ (IG main) Van điều khiển tự động, đóng lại quạt gió bị hư thiếu hụt nước cung cấp cho phận lọc, nhằm đảm bảo không cho hydrocarbon ngược trở lại vào không gian buồng máy Tuy nhiên thực tế chúng lại thường bị khí trơ làm hỏng, để đảm bảo an toàn cho hệ thống cần thiết thêm thiết bị phụ trợ; biện pháp tốt sử dụng rộng rãi để giải vấn đề sử dụng van nước chiều boong (Deck water seal) gọi “bẫy nước” Hình quạt gió “Bẫy nước” bồn chứa nước phần đáy, ống dẫn khí trơ cắm xuống mực nước bồn đầu dẫn khí phần Khí trơ áp lực quạt theo ống dẫn chui qua nước lên phía theo đường ống khí trơ đến khoang hàng Nếu áp lực khí trơ từ buồng máy bị giảm hình thành tượng áp súât ngược “back pressure” nước vào ống dẫn khí trơ đầu vào trở thành vật cản không cho dầu từ khoang hàng qua đường ống khí trơ vào buồng máy Từ đầu “bẫy nước” boong khí trơ đến “van chặn PV chứa chất lỏng” (Liquid pressure and vacuum breaker ) có tác dụng giải phóng áp suất chân không áp suất tăng hay giảm đột ngột đường ống khí trơ Từ khí trơ theo đường ống dẫn khí trơ vào khoang hàng qua ống nhánh xuyên qua mặt boong miệng khoang hàng hay thông qua đường ống hàng đáy khoang • Nguyên lý hoạt động bẫy nước ( Deck water seal) Mục đích bẫy nước ngăn cản khí Hydrocacbon từ khoang hàng chạy ngược vào buồng máy theo đường dẫn khí trơ Cấu tạo bẫy nước bao gồm phận như: kính xem mực nước, đường cấp nước biển, lỗ tràn, cuộn dây gia nhiệt dùng tàu hành trình vùng có nhiệt độ thấp tránh tình trạng nước bị đông thành đá làm cho bẫy nước tác dụng Nguyên lý giải thích đơn giản sau, đầu vào đường ống dẫn khí trơ cho ngập thùng chứa nước Khí trơ có áp suất cao nên thổi thành bong bóng qua nước, sau từ đầu (outlet), khí trơ chạy vào đường ống hệ thống khí trơ dẫn vào khoang hàng Khi lý đó, áp suất khí trơ thiết bị tạo khí trơ giảm xuống khiến cho nước hút vào đầu đường ống vào (inlet), hình thành “ nút nước” ngăn cản khí hydrocacbon chạy ngược từ khoang hàng theo đường ống vào khu vực buồng máy Bình thường phải ý đến mức nước “bẫy nước” bổ sung bẫy nước hoạt động hiệu Với loại bán khô (“Semidry” type) điều kiện bình thường, dòng khí trơ chuyển động từ đầu vào đến đầu tạo nên ống chân không (ở chỗ có tiết diện nhỏ) hút nước “bẫy nước” vào đường ống chân không, nhờ mà lượng nước bị lẫn vào với khí trơ đến két giảm đáng kể Khi áp suất khí trơ bị giảm xuống hình thành áp súât ngược nước không bị ống chân không hút nên chạy ngược trở lại vào “bẫy nước” lúc ban đầu bịt kín không cho khí trơ hay dầu quay trở lại buồng máy Với loại khô (“Dry” type) hoạt động phức tạp hơn, nước chứa sẵn két cao (“drop tank”) với van điều khiển tự động điều khiển đóng mở két Ở đìêu kiện bình thường dòng khí trơ chuyển động tự từ đầu vào từ buồng tạo khí trơ đến đầu đến khoang hàng mà không gặp trở ngại Khi có áp suất ngược van điều khiển tự động thiết bị cảm biến kích họat mở két làm cho nước chảy tràn toàn không gian bẫy nước, bịt kín đầu vào không cho hydrocacbon chảy ngược trở lại Khi có áp súât trở lại bình thường khí trơ lại đẩy lượng nứơc theo đường hồi trở lại “két cao” ban đầu Đối với bẫy nước loại khô (“Dry” type deck water seal) có ưu điểm hẳn lọai khác khí trực tiếp từ đầu vào đến đầu nên loại hoàn toàn lượng nước với khí trơ vào khoang hàng gây bẩn hàng nhược điểm cần phải bảo trì thường xuyên van điều khiển tự động “Automatic valve control” bị hư bẫy nước tác dụng hoàn toàn − Phương pháp sử dụng máy tạo khí trơ : Trên số tàu đòi hỏi phải có số lượng khí trơ lớn tinh khiết cao , độ ẩm thấp để chống nhiễm bẩn hàng hoá Vì tàu thường sử dụng thiết bị sản xuất khí trơ từ nhiên liệu mà không dùng khí thải từ nồi Hình sau sơ đồ hệ thống sản xuất khí trơ điển hình Từ thíêt bị sản xuất, khí trơ đưa qua hệ thống ống dẫn bơm vào khoang hàng Trong thời gian dỡ hàng, hệ thống sản xuất khí trơ họat động liên tục, áp suất khí trơ với hàm lượng oxy giám sát cách chặt chẽ; kết thúc trình dỡ hàng khoang hàng chứa đầy khí trơ ● Hệ thống kiểm soát điều khiển thải dầu (Oil dischage monitoring and control system – ODM) Quy định xả dầu giới hạn tổng lượng dầu từ khu vực hầm hàng xả xuống biển tốc độ xả Tất Máy tạo khí trơ tàu dầu phải trang bị thiết bị theo dõi Điều quy định thiết bị phải hoạt động xả hỗn hợp dầu nước xuống biển Người ta quy định tiêu chuẩn quốc tế thiết bị này, tàu sử dụng thiết bị quy định Mỗi lần xả dầu lần tàu phải sử dụng thiết bị Việc xả nước dằn tàu từ két nước dằn tàu cách ly dằn tàu (trừ tàu dầu có hệ thống CBT) không cần thiết phải theo dõi Thiết bị phải có khả tự động ngưng đạt số lượng dầu phép xả số lít dầu phép xả hải lý Hệ thống cho phép thải: “nước dằn sạch, nước dằn cách ly, nước lẫn dầu, thải 30 lít dầu hải lý, cách bờ 50 hải lý tàu chạy, lượng dầu thải không vượt 1/30 000 tổng lượng hàng hoá gây cặn tàu” Hệ thống ODM có thiết bị tự ghi để ghi lại liên tục thông số lượng dầu thải tính lít hải lý tổng lượng dầu thải ghi lại hàm lượng dầu tốc độ thải ,các thông số phải giữ lại để kiểm tra đối chiếu vòng năm Phải có thiết bị tự động dừng thải cường dộ thải tức thời vượt giá trị cho phép 15 phần triệu (ppm) (Qui định 9(1.a) phụ lục I MARPOL 73/78) có hư hỏng hệ thống ODM, hư hỏng phải sửa chữa nhanh tốt Khi hệ thống ODM gặp cố phải ghi vào nhật kí dầu Hệ thống ODM hoạt động sau, nước balát nước từ két lắng sau gạn đưa qua đường ống thải mạn Trước thoát mạn, mẫu nước đường ống trích đưa thiết bị phân tích tính toán Lưu lượng dòng chảy ống đo đầu dò lưu lượng đưa tín hiệu thiết bị tính toán Tín hiệu tốc độ từ tốc độ kế đưa vào thiết bị tính toán Trên sở phân tích tính toán lưu lượng nước thải hàm lượng dầu tốc độ tàu, thiết bị tự động điều chỉnh tốc độ thải thông qua van cho phù hợp với yêu cầu MARPOL ... hay kẹt ảnh hưởng đến toàn hầm hàng toàn hệ thống Trên tàu dầu nay, để giảm bớt hệ thống đường ống hệ thống đường ống thở dùng chung với đường ống hệ thống khí trơ IGS (Inert gas system) Các... Hệ thống thông tập trung Với hệ thống này, đường ống thông từ khoang chứa nối vào đường ống thông chạy dọc suốt theo chiều dài boong tàu Đường... van nhả áp suất vị trí tự động Hệ thống đường ống thông tập trung có ưu điểm khí thoát cách thích hợp cao mặt boong Tuy nhiên có nhược điểm làm bẩn lẫn qua hệ thống thông chuyên chở nhiều loại hàng