برای اشتعال هر ماده باید اضلاع مثلث حریق در کنار یکدیگر قرار بگیرند، پس با حذف هر یک از سه ضلع می‌توان از آتش‌سوزی جلوگیری کرد. هیدروکربن خود ماده سوختی است پس باید حرارت و سطح اکسیژن را مهار نمود؛ هیدروکربن‌هایی که در تانکرهای نفتی ذخیره می‌شوند عموما برای احتراق به 11% اکسیژن نیاز دارند. بنابراین یکی از روش‌های ایمن نگه داشتن این مخازن تنظیم حجم اکسیژن کمتر از این مقدار است. برای این منظور لازم است به طور پیوسته سطح اکسیژن مخزن مانیتور شده و در صورت نیاز گازهای خنثی به آن تزریق شود.
منابع گازهای خنثی:
گاز خنثی مورد نیاز مخازن از طرق زیر تامین می‌شود:
1. تخلیه گاز از بویلرهای کمکی اصلی که بر روی کشتی
2. در نظر گرفتن یک ژنراتور مستقل برای گازهای خنثی
3. در نظر گرفتن توربین گازی مجهز به سیستم پس‌سوز
ترکیب درصد و کیفیت گازهای خنثی:
طبق الزامات مجمع بین‌المللی ایمنی جان در دریا (SOLAS) میزان گاز خنثی تزریق شده به تانکر نباید از 5% و میزان اکسیژن تزریق شده به آن‌ها نباید از 8% بیشتر باشد.
در مورد گازهای خثنی باید محتوای سولفور‌دی‌اکسید موجود در آن‌ها جدا شود. بالا بودن سولفور‌دی‌اکسید اسیدیته گازهای خنثی را بالا می‌برد این موضوع علاوه بر افزایش سرعت خوردگی در قطعات فلزی برای پرسنل نیز به شدت مضر است.
طبق آزمایش‌های انجام شده مشاهده شد که گازهای خنثی که برای مخازن به کار می‌روند ترکیبی از چندین گاز هستند که ترکیب درصد آن‌ها به این صورت است:
نیتروژن | N | 83% |
کربن‌دی‌اکسید | CO2 | 12-14% |
اکسیژن | O2 | 2-4% |
سولفور‌دی‌اکسید | SO2 | ppm50 |
کربن‌مونو‌اکسید | CO | بسیار اندک |
نیتروژن اکساید | NOx | ppm200 |
بخار آب | H2O | مقدار ناچیز |
دوده و خاکستر | C | مقدار ناچیز |
دانسیته | 044/1 | |
روش‌های جایگزین کردن هوای مخزن:
در صورتیکه لازم باشد گازهای خنثی جایگزین هوای مخزن شوند سطح اکسیژن باید ثابت نگه داشته شود. که عموما این امر از طریق رقیق‌سازی یا جایگزینی کامل انجام می‌شود.
رقیق‌سازی:
در رقیق‌سازی گازهای خنثی با هوای اصلی مخزن ترکیب شده و به تدریج غلظت گاز اصلی کاهش می‌یابد. برای این منظور گاز خنثی باید با سرعت کافی وارد مخزن شود تا بتواند به انتهای مخزن نیز نفوذ کند.
جایگزینی:
جایگزین کردن گاز مخزن به این ترتیب انجام می‌شود که گازهای خنثی که کم وزن‌تر هستند از بالا و هیدروکربن سنگین از انتهای مخزن خارج می‌شود. در این روش گازهای خنثی باید با سرعت بسیار آرام وارد مخزن شوند تا هیدروکربن زمان کافی برای خروج از انتهای مخزن را داشته باشد. باید در نظر داشت که در این روش نیز به خاطر نوسانی که گازهای خنثی ورودی ایجاد می‌کنند تا حدودی عمل رقیق‌سازی نیز انجام می‌شود.
به کمک جایگزینی می‌توان گاز درون چندین مخزن را خنثی کرد. در شکل زیر روش جایگزینی به طور شماتیک نمایش داده شده است.
در هر دوی این روش‌ها احتمال اشتعال گاز خروجی وجود دارد بنابراین باید تمامی الزامات ایمنی در نظر گرفته شود.
تانکرهایی که از سیستم گاز خنثی استفاده می‌کنند باید همواره بار خود را به دور از شرایط احتراق نگهداری نمایند. به این منظور:
- تانکرها باید همواره در شرایط خنثی قرار داشته باشند، به جز در شرایط خاصی که به منظور انجام عملیات بازرسی و یا کار بر روی مخزن، خالی باشند. اکسیژن موجود در مخزن نباید از 8% بیشتر باشد و فشار هوای آن باید همواره مثبت باشد.
- هوای درون مخزن باید با در نظر گرفتن تمامی جوانب از حالت خنثی به حالت بدون گاز برسد. یعنی قبل از آزادسازی گاز درون مخزن باید مقادیر لازم از گازهای خنثی به آن تزریق شود تا مخلوط هیدروکربنی موجود در مخزن در حدی پایین‌تر از منطقه بحرانی خود قرار بگیرد. (این موضوع را می‌توان از روی نمودار اشتعال‌پذیری هیدروکربن مورد نظر نیز بررسی کرد.)
- کشتی‌ها قبل از بارگیری باید در شرایط خنثی قرار بگیرند.
به منظور قرار دادن کشتی‌ها در شرایط خنثی باید:
- مخازن بارگیری که خالی هستند خنثی شوند.
- نیروهای ایمنی در حین عملیات تخلیه یا تمیزکاری مخزن شرایط را تحت نظر داشته باشند.
- قبل از تخلیه گاز مخزن، مخازن پاکسازی شوند.
- برای جلوگیری از ورود هوا به مخازن در حین فرآیند حمل و نقل فشار درون این مخازن بالا برده شود.
** باید در نظر داشت که حفاظت به کمک سیستم گازهای خنثی نیازمند در نظر گرفتن تمامی جوانب و انجام تمامی فرآیندها به نحو مطلوب است.
تعمیر و نگهداری سیستم گازهای بی‌اثر:
در تعمیر و نگهداری واحدهای تزریق یا جایگزینی گاز خنثی باید همواره در نظر داشت که امکان بازگشت هیدروکربن‌های مایع یا گازی به فضایی که ماشین‌آلات در آن قرار دارند وجود نداشته باشد.
کم شدن کیفیت گازهای بی‌اثر:
در صورت افت کیفیت گازهای بی‌اثر و یا عملکرد نامناسب مخازن، هوا به درون مخزن نشت کرده و ریسک وقوع حریق بالا می‌رود.
- افزایش ناگهانی میزان گازهای خنثی در یک سیلندر بدون در نظر گرفتن تغییرات فشار آن در اثر اختلاف دمای شدید شب و روز.
- بازماندن طولانی مدت مخازن به منظور بررسی فشار مخزن و یا نمونه‌برداری از آن.
- باید در نظر داشت که زمانیکه آب از مخازن مهر و موم نشده تخلیه می‌شود هوا می‌تواند به سرعت جایگزین آن شده و با گازهای خنثی درون مخزن ترکیب شود.
خنثی‌سازی مخازن خالی:
برای خنثی‌سازی مخازن خنثی، به عنوان نمونه از طریق اتصالات خشک، باید تا حدی گاز خنثی به مخزن تزریق شود که هوای درون آن تخلیه شده و سطح اکسیژن درون آن به کمتر از 8% برسد.
در صورتیکه مخزن به طور کامل تخلیه نشود باید خطر الکتریسیته ساکن و ایجاد جرقه را نیز در نظر گرفت.
بارگیری در شرایط خنثی:
در هنگام بارگیری، واحد گاز خنثی باید خاموش باشد. زمانیکه بارگیری کامل شد، در ابتدا مخازن باید بسته شوند سپس سیستم گاز خنثی مجددا راه‌اندازی و فشاردهی شود. پس از اتمام کار قبل از جداسازی شیرها، سیستم فشاردهی باید خاموش شود و شیرها با رعایت نکات ایمنی جدا شوند.
تخلیه در شرایط خنثی:
تخلیه گازهای خنثی باید در شرایطی انجام شود که از ورود هرگونه هوا به درون مخزن جلوگیری شود. در صورتیکه در هنگام بارگیری فشار گاز خنثی مثبت باشد در هنگام تخلیه مشکلی ایجاد نخواهد شد.
مواردیکه در مورد الکتریسیته ساکن باید در نظر گرفته شود:
در شرایط عادی، حضور گازهای خنثی مانع تشکیل ترکیب اشتعال‌پذیر از گازها در مخازن بارگیری شده می‌شود. با این وجود هنوز هم احتمال وقوع مخاطرات مربوط به الکتریسیته ساکن وجود دارد. برای جلوگیری از این مخاطرات می‌توان توصیه‌های زیر را اعمال نمود:
- در صورتیکه واحد گاز خنثی در حین تخلیه از کار بیفتد، عملیات بارگیری باید متوقف شود. اگر هوا وارد مخزن شود برای مدت زمان حداقل 30 دقیقه مخزن باید به حال خود رها شود و هیچگونه عملیاتی بر روی آن انجام نشود. بعد از این بازه زمانی می‌توان مجدد عملیات را از سر گرفت به منظور ایمنی بیشتر تمامی تجهیزات باید به زمین متصل شده باشند. اتصال به زمین مخازن باید تا 5 ساعت بعد از بارگیری ادامه داشته باشد.
تخلیه گاز درون مخزن:
زمانیکه لازم باشد گاز درون مخزن را تخلیه شود در ابتدا باید به اندازه‌ای گازهای خنثی به مخزن تزریق شود که میزان هیدروکربن موجود در آن به 2% یا کمتر برسد. به این ترتیب می‌توان اطمینان حاصل کرد که امکان اشتعال‌پذیری هیچ بخش از مخزن وجود ندارد.
اصلاحات برای مخازن نفتی:
مخازن مجهز به خروجی‌های گاز از نوع سیستم خنثی در حین کلیه فرآیندهای بارگیری، حمل بر روی دریا، تخلیه بار، تمیزکاری مخزن و تخلیه نیز باید دائما خنثی‌سازی شوند.
اصلاحات برای مخازن شیمیایی:
- در مورد مخازن ترکیبات شیمیایی، تزریق گازهای خنثی تنها قبل از تخلیه بار باید انجام شود. این امر به منظور کاهش زمان جابجایی بار است. باید توجه داشت که تنها گاز پذیرفته شده برای این مخازن گاز نیتروژن است.
- در مواردیکه مخزن ماده شیمیایی دارای بازدارنده وابسته به اکسیژن است و لازم است که مخزن خنثی شود. بنابراین نباید قبل از بارگیری و یا در حین حمل و نقل از گازهای خنثی استفاده کرد. در این مورد نیز گازهای خنثی باید بعد قبل از تخلیه به مخزن تزریق شود.