Hoạt động ballast trên tàu dầu

Vào thế kỉ thứ 15 thì tộc người Saxon ở miền bắc nước Đức, họ đều là những người đi biển lành nghề đã biết được rằng nếu một con thuyền khi chở hàng nhiều hơn làm cho thuyền chìm hơn so với những con thuyền chở hàng nhẹ thì những tàu chở hàng nặng sẽ có khả năng đi biển, ổn định tốt hơn nhiều. Thuật ngữ “ballast” xuất phát từ chữ “barlast” được đọc lái từ chữ “bare load” có nghĩa là một trọng lượng lớn (hàng hoá) được chở trong hầm hàng.

Đến tận ngày nay thì nhận xét trên vẫn còn nguyên giá trị và chữ “ballast” vẫn còn được sử dụng rộng rãi cho đến ngày nay trong lĩnh vực hàng hải. Trước tiên ta đi tìm hiểu sự cần thiết phải có ballast khi tàu hàng trình không tải.


1. Mục đích của hoạt động ballast

Những con tàu dầu rỗng ta đều nhận thấy rằng, chúng có mạn khô lớn, cả thân tàu nhô cao lên khỏi mặt nước, thêm vào đó phần lớn trọng lượng tàu tập trung phần lái nơi đặt trang thiết bị, không gian sinh hoạt, máy móc, thiết bị đẩy… điều này làm cho mũi tàu có khuynh hướng nhô cao hơn nữa, che mất tầm quan sát, tăng khoảng mù phía trước tàu, điều này là nguy hiểm. Ngoài ra do diện tích hứng gió lớn, tàu bị ảnh hưởng nhiều của gió thổi mạnh làm dạt tàu khó khăn cho định hướng, gây nghiêng tàu mất độ ổn định, tàu bị chòng chành rất khó khăn cho thuyền viên sinh hoạt và đảm bảo sức khoẻ. Việc trọng tâm tàu ở phía sau lái, còn tạo nên ứng suất nguy hiểm cho toàn bộ cấu trúc thân tàu. Mạn khô lớn điều đó có nghĩa là mớn nước nhỏ, tàu sẽ mất khả năng điều động khi cả chân vịt và bánh lái không còn chìm sâu trong nước nữa, tốc độ giảm. Như vậy việc tàu dầu nhận ballast trên những hành trình không tải là để:

- Tăng cường khả năng đi biển và ổn định
- Cân bằng ứng suất cho toàn bộ thân tàu
- Tăng khả năng điều động và cải thiện tốc độ

Nhiều năm trước đây việc thải nước ballast bẩn trong két còn phổ biến chỉ đơn giản là bơm trực tiếp ra ngoài biển thì ngày nay việc này bị cấm hoàn toàn. Đặc biệt theo lời khuyến cáo của tổ chức hàng hải liên chính phủ (IMCO) thì nên tách riêng nước dằn tàu ra khỏi các khoang chứa hàng dầu, theo đó nước dằn sẽ được chứa trong các két riêng biệt (S.B.T). Trong hành trình không hàng các két này được dùng để chứa ballast còn trong hành trình có hàng thì các két này bỏ trống. Kèm theo đó là tất cả hệ đường ống và bơm phục vụ cho két riêng biệt này phải được tách riêng ra khỏi hệ thống làm hàng, đảm bảo nước không bao giờ lẫn dầu, và có thể xả thẳng nước này ra biển.



2. Lập kế hoạch cho hoạt động ballast

Hoạt động ballast không những chỉ là việc phải làm đầy két bằng nước biển mà còn phải được lập kế hoạch cẩn thận. Các vấn đề cần chú ý khi bơm ballast như sau:

a. Ứng suất:

Nói chung thì khi bơm ballast phải trải đều khắp toàn bộ chiều dài tàu, tránh tập trung vào một khu vực nào đó như phần giữa hay phần lái tàu. Do bơm ballast bị hạn chế ở một số két như két riêng biệt nên sẽ có phần lớn các khoang hàng sẽ để trống, điều đó làm cho tàu bị uốn hay võng rất nguy hiểm, bởi vậy mỗi kế hoạch bơm ballast phải tính toán thật cẩn thận tránh ứng suất tập trung nhằm đảm bảo độ bền dọc của thân tàu.

b. Mớn nước (draft), hiệu số mớn nước (trim) và độ ngập chân vịt:

Trước khi hành trình ballast và trong mọi điều kiện của cuộc hành trình thì mớn nước và trim (tàu chúi) phải được giữ trong một giới hạn cho phép. Cụ thể như sau:

- Mớn nước giữa của tàu (không tính biến dạng) không nhỏ hơn dm = 2,0 + 0,02 L (m) (L là khoảng cách giữa hai đường thuỷ trực)
- Chúi lái không lớn hơn 0,015 L (m)
- Chân vịt chìm hoàn toàn trong nước

c. Xét đến tình hình thời tiết:

Đìêu kiện thời tiết là vấn đề đặc biệt phải quan tâm trong việc bơm ballast. Kinh nghiệm chỉ ra rằng số lượng nước dằn khoảng 21% trọng tải mùa hè của tàu thì tàu dầu đã có thể điều động ra vào cảng một cách thuận lợi .Còn đối với tàu trọng tải chừng 25 000 T thì lượng nước dằn lấy khoảng 5 000 T là đủ . Còn trong điều kiện thời tiết xấu thì thậm chí cả những tàu có két nước dằn riêng biệt cũng cần phải bổ sung thêm nước dằn, hết két riêng biệt thì chứa trong các khoang hàng đã được vệ sinh sạch, khi đó tổng lượng ballast có thể chiếm tới 60% DWT của tàu, thậm chí nếu thời tiết quá xấu thì có thể bơm thêm ballast nữa, điều này phụ thuộc vào quyết định của thuyền trưởng trong từng trường hợp cụ thể.

Thế nhưng điều quan trọng là vẫn phải đảm bảo khi đến cảng xếp hàng thì nước dằn tàu phải sạch, những két nước dằn đã bị nhiễm bẩn không được xả trực tiếp ra biển.

3. Qui trình Load On Top - LOT

Ở những tàu loại cũ không được trang bị két nước dằn cách li S.B.T thì điều tất nhiên là phải chứa ballast trong các khoang hàng và vì vậy để tránh phải xử lý một khối lượng lớn nước ballast bị nhiễm bẩn bởi dầu thì người ta đã áp dụng một kĩ thuật đặc biệt gọi là Load on top – LOT.

Từ năm 1960 hãng Shell International Petroleum đã áp dụng một hệ thống xử lí ballast mới trên các tàu chở dầu thô mà họ gọi là hệ thống “xếp hàng lên trên” (LOT), sau đó các hãng dầu lớn cũng áp dụng theo qui trình này. Ngày nay thì LOT là một tác nghiệp tiêu chuẩn trên các tàu dầu thô, phương pháp này đã giảm hẳn ô nhiễm dầu trên toàn thế giới và tiết kiệm một lượng dầu đáng kể cho các công ty. LOT đặc biệt phát huy hiệu quả khi kết hợp với phương pháp “rửa bằng dầu thô” – COW và áp dụng “két lắng nhiều giai đoạn” – Slop tank.

Hình dưới là một ví dụ về qui trình vận hành của LOT. Tại cảng dỡ hàng tàu bơm nước dằn tàu vào trong một khoang hàng rỗng nào đó theo cách thông thường, đó chính là nước ballast bẩn. Trên tàu dầu thô đó chính là các khoang đã qua rửa bằng dầu thô trong quá trình dỡ hàng. Trong khi chạy đến cảng xếp hàng thì ta cần tiến hàng rửa một số khoang khác để làm két chứa nước dằn sạch (C.B.T), nước rửa các khoang này thông thường được bơm đến két slop và được giữ lại trên tàu.

Các khoang sau khi rửa được bơm nước ballast vào làm két nước dằn sạch (C.B.T), nước trong két này đủ sạch để có thể bơm ra ngoài tàu khi tàu chuẩn bị xếp hàng. Còn các khoang ballast bẩn lúc ban đầu thì đến lúc này đã có đủ thời gian để lắng, nghĩa là dầu đã nổi lên trên bề mặt còn nước ở phía dưới (độ cao của phần này chừng 2 mét tính từ đáy). Lượng nước dưới đáy cho qua hệ thống kiểm soát và điều khiển thải dầu ODM thải ra ngoài cho đến khi chỉ còn lại phần dầu bên trên, phần dầu còn lại trong két này sẽ được bơm chuyển vào két slop. Như vậy cho đến lúc này trong két slop là nơi chứa nước rửa khoang, dầu từ két ballast bẩn chuyển sang

Tại két slop, dầu và nước sẽ phải qua xử lí 2 hay 3 cấp, nguyên lí như sau: đầu tiên nước biển sạch cho vào một phần các két, nước slop được bơm vào két slop bẩn số 1 (dùng két mạn làm két slop1) đến độ cao trung bình, tại đây dầu bắt đầu phân ly và nổi lên trên. Theo nguyên tắc bình thông nhau , một phần nước (vẫn còn lẫn dầu) ở dưới chảy qua két slop sạch số 2 (dùng két mạn đối diện) . Có thể tiến hàng qua 2 hay 3 cấp như vậy, nước lắng xuống đáy két có thể được tái tuần hoàn để đến các máy vệ sinh két hoặc được bơm qua hệ thống kiểm soát và điều khiển thải dầu ODM trước khi được bơm ra biển. Người ta sử dụng một thiết bị điện tử đo lớp dầu để có số liệu chính xác về lớp dầu nổi lên trên.

Sau khi đã gạn và bơm bỏ nước, cần phải tiến hành đo lại nước và dầu trong két slop. Trước khi đến cảng mới để lấy dầu, thuyền trưởng phải báo cáo lại cho chủ tàu và người thuê tàu biết số lượng dầu dư gạn được trên tàu. Số dầu này có thể được xử lí bằng các cách sau đây:
- Chuyển lên bờ để xử lí
- Giữ lại trên tàu và tách biệt khỏi hàng mới
- Rót hàng mới lên trên dầu dư trên tàu (load on top)

Phương pháp LOT có ưu điểm là giảm thiểu việc xả nước dằn bẩn ra biển, thế nhưng không phải tàu nào cũng có thể áp dụng phương pháp này, nó có những hạn chế sau đây:
- Đối với các tàu chở sản phẩm dầu: khi áp dụng phương pháp này làm sẽ hàng hoá bị nhiễm bẩn nghiêm trọng
- Đối với các tàu có tuyến hàng hải ngắn: nước thải và nước lẫn dầu cần có thời gian để lắng. Hành trình ngắn không đủ thời gian cho nước lắng đọng
- Đối với tàu hoạt động ven bờ: luật pháp cấm bất cứ lượng dầu nào xả xuống khu vực cấm (tức trong phạm vi 50 dặm cách bờ, có nơi còn xa hơn). Phương pháp LOT dù hiệu quả đến đâu vẫn còn một ít dầu trong nước.

Vì vậy đối với các tàu này phải xử lí theo một phương pháp khác, một trong các giải pháp là bơm lượng nước thải và nước dằn bẩn này lên các tiện nghi trên bờ.

4. Các chú ý trong hoạt động ballast:

Việc bơm ballast cũng cần phải hết sức chú ý cũng như là việc xếp hàng vậy. Việc tràn nước ballast bẩn ra ngoài tuy không nghiêm trọng như tràn dầu nhưng nguy cơ cháy và nổ đối với hoạt động ballast thì cũng giống như hoạt động làm hàng, nếu không muốn nói là có nguy cơ cao hơn. Có những chú ý hết sức quan trọng sau đây:

a. Van thông biển (sea valves)

Nước ballast chảy vào trong hệ thống đường ống làm hàng vào khoang hàng thông qua một van gọi là “van thông biển”. Khai thác van này phải đặc biệt chú trọng, bởi dầu hàng còn sót lại trong hệ đường ống có thể chảy ngược trực tiếp ra biển gây ô nhiễm nhiêm trọng. Nghiêm trọng hơn là trong lúc xếp hàng lên tàu quên đóng van thông biển thay vì dầu chảy vào các khoang hàng đã định thì nó lại chảy thẳng ra biển rất nguy hiểm.

Các van này thông thường được đặt ở 2 bên của buồng bơm, bên mạn phải và bên mạn trái. Trước khi bơm ballast thì phải kiểm tra lại hệ thống đường ống để chắc chắn rằng nước ballast chỉ chảy vào những khoang đã định. Trong mọi trường hợp phải luôn nhớ là: van thông biển là van mở sau cùng và là van đóng đầu tiên khi bơm ballast.

Nước ballast đôi khi được cho vào các khoang không phải bằng các bơm mà bằng phương pháp trọng lực. Van được mở cho nước biển chảy tự do vào vì chênh lệch mực nước giữa bên ngoài tàu và bên trong khoang. Khi mực nước cân bằng và nước không tự chảy vào được nữa thì người ta mới dùng đến bơm để châm đầy nước ballast trong khoang.


b. Khống chế thoát hơi

Sau khi trả hàng xong thì tất nhiên trong hầm hàng đã được nạp đầy khí trơ rồi, bởi vậy khi ta bơm ballast vào trong các hầm hàng này, hay khi nhận hàng thì chúng sẽ chiếm chỗ và đẩy lượng khí trơ cùng hơi dầu này ra ngoài, cần phải có biện pháp xử lí lượng hơi này thích hợp. Thông thường lượng hơi này được thải trực tiếp ra ngoài không khí qua hệ đường ống thông gió. Tuy nhiên ở một số nơi việc thoát hơi trực tiếp ra ngoài bị cấm cho nên để giải quyết vấn đề này người ta chọn các cách sau đây:

- Dùng hệ thống thu gom hơi nối với đường ống hơi trên bờ và chuyển lượng hơi này lên bờ để xử lí

- Chuyển lượng hơi này vào các két trống ở trên tàu như hình dưới

- Có thể vừa dỡ hàng vừa lấy nước dằn tàu, phương pháp này có tên là “cân bằng hơi” (vapor balancing): chuyển hơi từ két đang bơm ballast sang các két đang được dỡ hàng

Những cách trên chủ yếu là được áp dụng cho những tàu dầu cũ, chỉ tiến hành nước dằn trong trường hợp hàng đã được bơm hết lên bờ. Còn trên những tàu dầu hiện đại, tuy không được trang bị hệ thống két nước dằn riêng biệt nhưng lại có thể vừa tiếp nhận nước ballast vừa dỡ hàng lên bờ, tiết kịêm được nhiều thời gian.

Nhìn hình trên ta thấy khi bơm nước ballast vào khoang tàu, nước ballast vào chiếm chỗ lượng khí trơ đang có trong khoang và đẩy lượng khí trơ này ra ngoài. Thay vì phải thải ra ngoài hay chuyển lên bờ, thì một cách tốt nhất là chuyển lượng khí trơ này thông qua hệ thống thông hơi vào các khoang hàng đang được dỡ mà chính bản thân các khoang này cũng đang cần được bổ sung khí trơ thế chỗ cho phần hàng trong khoang đang bơm lên bờ .

Tuy nhiên là phương pháp này mắc phải một nhược điểm lớn là nếu do sơ suất của thuyền viên, quên không đóng van hay vặn không kĩ van thông nhau giữa hai khoang: khoang bơm ballast và khoang đang dỡ hàng thì những sự cố sau đây có thể xảy ra:
- Dầu có thể chảy ngược trở lại vào những hầm hàng đã bơm xong, hoà lẫn với nước dằn đang được bơm vào.
- Nước dằn có thể chảy ngược lên các bồn chứa trên bờ thông qua một trong những đường ống dỡ hàng nào đó của tàu.
- Dầu có thể tràn ra biển thông qua các van thông biển bên mạn tàu gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.


c. Chống ăn mòn

Một thực tế là tuổi thọ trung bình của một con tàu dầu ngắn hơn nhiều so với một tàu chở hàng khô. Đặc biệt là trong các khoang hàng chứa nước ballast là nước biển có độ mặn cao hay bị bẩn như bùn, cát...

Thông thường thì để bảo vệ ăn mòn, người ta phun cát bề mặt bên trong của các két hoặc dùng súng phun để làm sạch hết các cặn bẩn và sơn bảo vệ, ngày nay thì một kĩ thuật mới được đưa vào sử dụng là “chống ăn mòn Catot”.

Khi áp dụng kĩ thuật này, các két sẽ được lắp đặt các tấm kim loại để cho ăn mòn Anot. Các Anot này là các tấm kẽm hay các tấm kim loại thích hợp khác. Kĩ thuật như sau: các két được lắp anot phải được vệ sinh sạch sẽ để cho bề mặt không có dầu mỡ hay cặn bẩn. Sau khi vệ sinh xong thì bơm nước biển sạch vào trong két cho đến khi đầy và chờ như vậy trong vài ngày mới được tháo nước ra. Trong hành trình ballast, khi nước biển được bơm vào két sẽ tạo nên những cặp pin cực nhỏ, các dòng điện cực nhỏ sẽ tấn công các tấm anot làm bằng kẽm và chuyển các lớp bảo vệ từ các anot này sang bề mặt kim loại xung quanh. Vì vậy sau một thời gian thì các anot sẽ bị ăn mòn và phải được thay thế.

Tuy nhiên phương pháp này có nhược điểm lớn là chỉ có tác dụng đối với các két có anot chứa ballast trong một khoảng thời gian giới hạn, các tấm kẽm anot bị ăn mòn và phải được thay thường xuyên mà trong khi đó tàu phải vận hành hoạt động như: bơm ballast, tháo nước, vệ sinh, làm hàng… không có đủ thời gian cho một két bình thừơng trở thành két có “chống ăn mòn catot”, vì vậy không được áp dụng rộng rãi.

Hay. Đúng thứ mình đang cần.