Применение метанола и этанола на судах в качестве топлива

Требования по применению метанола и этанола на судах в качестве топлива

Ввиду экологических ограничений на выбросы окислов азота (NOx) / окислов серы (SOx) и углекислого газа (CO2), изменяющихся стандартов к повышению энергоэффективности судов, а также возросшего интереса к газу, повышается необходимость для разработки требований по применению метанола и этанола на судах в качестве топлив.
Международная морская организация (ИМО), в виду необходимости, начинает выпускать свои руководства, по отношению к безопасности на судах при применении таких видов топлива (MSC.1/Circ.1621 от 7 декабря 2020), как эти требования разрабатывались для жидких нефтяных топлив ранее и внедрялись в тексты конвенций.
Требования к безопасности судов и экипажа на судах при применении метанола и этанола в качестве топлив разрабатываются производителями газового оборудования и ДВС, классами, ассоциациями и различными некоммерческими организациями, но в любом случае имеют общую цель – соблюдение мер безопасности при обращении с этим топливом, обеспечение надежности систем и комплексов, применяющих такое топливо, и повышение безопасности при его применении на судах.

Разберемся с метанолом и его отличием от метана (природного газа)
Его пары имеют плотность больше плотности воздуха, и они токсичны, что приводит к необходимости обеспечения дополнительных требований к вентиляции. Метанол химически активен, что приводит к необходимости обращать внимание на применяемые материалы. Этот энергоноситель обладает низкой энергетической плотностью, что неизбежно сказывается на емкостях для его хранения – увеличение объемов в газообразном состоянии.
К преимуществу метанола относится то, что при использовании метанола отсутствует опасность термических повреждений корпуса и корпусных конструкций при разливах на борту. Метанол является топливом в обороте, это характеризует его доступность; начиная от бункеровки до организации подачи его в ДВС для сжигания - простой процесс, что не приводит к удорожанию оборудования.

Что необходимо обеспечить при использовании в качестве топлива метанола и/или этанола:
- выполнение рекомендаций Руководства ИМО;
- взрывобезопасность в машинных помещениях - дополнительные требования к топливным системам;
- безопасное расположение ёмкостей для хранения топлива;
- соблюдение специальных требований к потребителям топлива, к противопожарной защите, к вентиляции, к балластно-осушительной системе, к электрооборудованию и расположению опасных зон, к оборудованию по обнаружению газа в помещениях/автоматике/сигнализации.

Далее по порядку:
1. Требования к расположению топливных цистерн, с целью обеспечения безопасной эксплуатации судна и защиты цистерн от повреждений, в случае столкновения или посадки на мель. Встроенные цистерны должны быть окружены коффердамами, кроме поверхностей цистерн, граничащих с наружной обшивкой корпуса судна ниже ватерлинии, или другими цистернами, содержащими метанол/этанол, или помещениями подготовки топлива.
Это определяет безопасное размещение на судне емкостей для хранения топлива в зависимости от типа емкости (встроенные, вкладные, съемные). Особое внимание уделяется организации регулирования давления в топливной цистерне средствами газоотвода.

2. Требования к расположению топливных трубопроводов, к средствам защиты от протечек и от механических повреждений. Для топливных трубопроводов, проходящих в закрытых помещениях, применяется способ прокладки «труба в трубе», при котором топливо подается по внутренней трубе, а кольцевое пространство заполнено инертным газом, либо оборудовано системой принудительной вентиляции.
Конструктивными особенностями, связанными с использованием метанола/этанола в ДВС являются:
• Необходимость источника зажигания топлива в цилиндре (свеча или запальное топливо).
• Необходимость контроля содержания паров топлива в картере двигателя и в газовыпускной системе.
• Подвод топлива осуществляется по трубопроводам с двойными стенками, с целью сведения к минимуму вероятности утечки топлива в машинное отделение.

3. Требования к устройствам входа и выхода в закрытые помещения с учетом категории опасности этих помещений. Входы из безопасных помещений в опасные должны выполняться через воздушный шлюз, в котором создается избыточное давление воздуха.

4. Требования к станциям бункеровки: должны быть расположены на открытой палубе, должны быть приняты меры локализации протечек пролитого топлива и безопасного обращения с ними.
Регламентированы требования к оборудованию манифольдов необходимой арматурой и устройствами, быстрого разъединения в случае возникновения нештатных ситуаций. Требования к защите персонала, вовлеченного в операции по бункеровке, в случае попадания топлива на кожу или в глаза, предусматривается наличие промывочных станций вблизи станции бункеровки.

5. Требования к системе подачи метанола/этанола потребителям: все трубопроводы подачи в закрытых помещениях, включая машинные помещения, должны быть заключены в герметичные, газонепроницаемые наружные трубы или каналы, удовлетворяющие одному из следующих условий:
- кольцевое пространство между внутренней и внешней трубой должно иметь механическую вентиляцию, создающую разряжение, с производительностью не менее 30 воздухообменов в час. Внешняя оболочка трубопровода должна быть соединена с подходящей сливной цистерной, позволяющей собирать и обнаруживать любую возможную утечку.
- кольцевое пространство между внутренней и внешней трубой должно быть инертизировано. Должны быть предусмотрены соответствующие средства обнаружения утечки в кольцевое пространство. Должна быть предусмотрена соответствующая сигнализация, указывающая на потерю давления инертного газа между трубами.

6. Требования к безопасности систем подачи газа: безопасность систем подачи газа обеспечивается за счет возможности проведения инертизации и дегазации трубопроводов после закрытия автоматического клапана подачи метанола.
Система должна быть оборудована средствами ручного и аварийного прекращения подачи метанола потребителям при срабатывании системы безопасности. Клапаны системы должны быть отказоустойчивого типа.

Противопожарная защита должна отвечать требованиям, в зависимости от назначения судна, а именно:
- требования к конструкциям, ограничивающим жилые, служебные помещения, посты управления, пути эвакуации, машинные помещения и помещения, обращенные к емкостям для хранения метилового/этилового топлива, расположенным на открытой палубе, а также к помещениям подготовки топлива, хранения ёмкостей с топливом и станциям бункеровки. –
- требования к водопожарной системе, системе водяного орошения и системы порошкового и пенного пожаротушения. Отличительная особенность использования системы пенотушения состоит в применении спиртоустойчивой пены типа ARAFFF, согласно главе 17 Кодекса МКХ и применимых требований главы 14 Кодекса СПБ.

Вентиляция: общие требования регламентируют прокладку вентиляционных каналов, конструкцию вентиляторов, расположение отверстий для забора воздуха и выпускных отверстий систем вентиляции. Алгоритм работы вентиляции в помещениях - поддержание избыточного давления по отношению к опасному району.
К помещениям и пространствам, в которых есть риск утечки топлива и скопления его паров, таким как помещения подготовки топлива или кольцевые пространства трубопроводов с двойными стенками, предъявляются особые требования к вентиляции, в частности, производительность вентиляции для вышеуказанных пространств должна составлять не менее 30 воздухообменов в час.

Инертизация и контроль среды: конструкция системы должна исключать возможность образования легковоспламеняющейся смеси в топливной цистерне во время операций по замене среды, дегазации или создания инертной атмосферы за счет использования инертного газа.
Инертный газ должен быть постоянно доступен на борту судна, чтобы обеспечить, по крайней мере, один переход от порта до порта с учетом ожидаемого максимального расхода топлива и максимальной продолжительности ожидаемого перехода и обеспечить инертизацию танков в течении двух недель при стоянке судна в порту с минимальным потреблением топлива. Инертизирующая среда не должна изменять характеристик топлива.
Генератор инертного газа должен вырабатывать инертный газ, содержащий не более 5 % кислорода по объему.

Электрическое оборудование: предъявляются требования к электрическому оборудованию в зависимости от категории опасности зоны, в которой оно установлено. Электрооборудование не должно устанавливаться во взрывоопасных зонах, за исключением случаев, когда это необходимо для эксплуатационных целей или повышения безопасности.
Если электрическое оборудование установлено во взрывоопасных зонах, оно должно выбираться, устанавливаться и обслуживаться в соответствии со стандартами МЭК или другими эквивалентными стандартами.

Защита экипажа: имеются требования к защите членов экипажа, находящихся на судне, о защитном снаряжении, необходимом на судне, расположении средств для промывания глаз и душевых, а также требования к медицинскому оборудованию.