НЕФТЕЛОВИТЕЛЬ Российский патент 1994 года по МПК E02B15/04 

Изобретение относится к судостроению и предназначено для сбора плавающих нефтепродуктов с поверхностных вод водоемов, но может быть использовано для той же цели на транспорте, в строительстве, в энергетике, нефтеперерабатывающей, пищевой и других отраслях промышленности, где используются жидкое топливо, органические и минеральные масла, жиры и смазки.

Известно устройство для собирания плавающих нефтепродуктов, которое содержит совок с широким носиком и углублением, к которому присоединен гибкий шланг, другой конец которого присоединен к откачивающему насосу. Такое устройство эффективно только при значительной толщине слоя плавающей нефти. Уже при толщине слоя менее 200 мм количество засасываемой воды значительно превышает количество собранной нефти, а перемешивание смеси насосом приводит к образованию стабильных нефтеводяных эмульсий.

Известны также устройства, предназначенные для сбора нефти и мусора, плавающих на поверхности открытого водоема. Они содержат бесконечную гибкую ленту, снабженную с внешней стороны ворсом (щетиной), насаженную на вращающиеся барабаны, приспособление для отжима ворса и бункер для накопления собранного мусора (нефти). Один барабан при работе затоплен, а вращение барабанов осуществляется в таком направлении, чтобы плавающее загрязнение захватывалось восходящей ветвью (см. фиг. 3а). Хорошо вылавливая мусор, устройство тем не менее намного превосходит простой совок при сборе нефтепродуктов.

Более эффективны для сбора нефти устройства, состоящие из барабанов, образующая поверхность которых покрыта пучками щетины (ворса), приспособления для отжима ворса (гребень) и кармана для сбора выловленного нефтепродукта с патрубком для подсоединения к откачивающему насосу. Вращение барабана осуществляется в таком направлении, чтобы захватывать нефтяной слой погружающейся стороной цилиндра. Такое устройство не способно улавливать нефтяную пленку в несколько миллиметров, а, кроме того, допускает проскок нефтяного слоя под собой из-за очень высокой плотности щетины по всей поверхности барабана (см. фиг. 2 а).

Известен сепаратор эмульсии, отличающийся значительно большей эффективностью очистки воды от пленки и крупных частиц нефтепродукта, однако не приспособленный для работы в открытом водоеме. Основные элементы этого сепаратора: вращающийся барабан с блоком дисков, размещенных на нем соосно, пакет параллельно размещенных в корпусе неподвижных полудисков, в щелях между которыми движется обрабатываемая жидкость и вращаются диски, приспособление для съема пленки отсепарированного нефтепродукта с поверхности дисков, карман для накопления отсепарированного нефтепродукта, а также патрубки ввода разделяемой смеси и вывода продуктов разделения. Кроме отмеченного выше недостатка - неприспособленности для работы в открытом водоеме (закрытый корпус, низко посажен карман, необходимость принудительной подачи смеси в рабочее пространство сепаратора), сепаратор отличается большой материалоемкостью и теряет работоспособность при очистке воды от высоковязких нефтепродуктов при естественной температуре водоемов в северных районах. Об излишней металлоемкости сепаратора свидетельствует увеличение его эффективности при повороте корпуса на 35-45^о вокруг оси вращения барабана.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является нефтеловитель "Кевав", производимый английской фирмой Viсota. Этот аппарат состоит из неподвижного, прикрепленного к плавсредствам корпуса с карманом для сбора уловленного нефтепродукта, в нижней части которого имеется патрубок для присоединения к откачивающему насосу, закрепленных на вращающемся барабане дисков, выполненных из нержавеющей стали, скребков в форме желобов для съема и с поверхности дисков уловленного нефтепродукта и отвода его в карман, а также привода, обеспечивающего вращение барабана.

Основными недостатками нефтеловителя, принятого за прототип, является малая по сравнению с сепаратором эмульсии эффективность при извлечении маловязких нефтепродуктов (отдельные частицы и несплошную пленку ловить не может), а также неспособность очищать водоем от высоковязких плавающих нефтепродуктов при естественной температуре водоемов в северных районах (уловленный дисками нефтепродукт нетранспортабелен).

Цель изобретения - повышение эффективности нефтеловителя при обеспечении способности очистки поверхностных вод от высоковязких нефтепродуктов.

Это достигается тем, что нефтеловитель, состоящий из корпуса, открытого для входа и выхода обрабатываемой жидкости, вращающегося барабана с блоком дисков, кармана для собранного нефтепродукта, в нижней части которого имеется патрубок для подсоединения к откачивающему насосу, приспособления для съема нефтяной пленки с поверхности дисков и привода, обеспечивающего вращение барабана, снабжается блоком неподвижных пластин, секционирующих пространства между восходящими половинами погруженных частей подвижных дисков, направляющим козырьком и патрубком для ввода жидкого разбавителя, либо теплоносителя (жидкого или парообразного). Причем диски могут быть выполнены как из сплошного листа (сталь, текстолит, картон, полипропилен, фторопласт), так и из волокон (щетины, нитей, ворса, проволоки). Несущий подвижные диски (пластины) барабан может быть выполнен как жесткий цилиндр, как блок скрепленных шкивов со съемным ободом, а также как гибкая бесконечная лента, насаженная на один, два или несколько шкивов, приводящих ее в движение и изменяющих направление ее движения. При обогреве паром нефтеловитель снабжен крышкой с воздушкой.

Подобного технического решения поставленной цели не обнаружено.

Один из примеров предлагаемой конструкции нефтеловителя показан на фиг. 1.

Устройство состоит из корпуса 1 с окнами для входа и выхода очищаемой воды, крышки 2, блока подвижных дисков 3, закрепленных на барабане 7, приспособления для съема нефтяной пленки 4 с поверхности дисков 3, кармана 5 для уловленного нефтепродукта с патрубком 6 для подсоединения к откачивающему насосу, блока неподвижных пластин 8, секционирующих пространства между восходящими половинами погруженных частей дисков 3, козырька 9, направляющего нефтеводяную смесь в рабочую зону нефтеловителя, патрубка 10 для ввода жидкого разбавителя или теплоносителя, связанного с распределительной гребенкой 11, и вала для передачи вращения от привода 12. Устройство снабжено также приспособлениями для крепления его к плавсредствам и обеспечения требуемой глубины погружения (не показаны).

Работает нефтеловитель следующим образом. Закрепленный на борту судна, на бонах, либо других плавсредствах так, чтобы уровень воды достигал барабана 7, но оставался ниже кармана 5, аппарат подсоединяется к откачиваемому насосу, системе обогрева или разбавления, и к приводу (например, к гидромотору). Вращение барабана осуществляется в таком направлении, чтобы надвигающаяся (потоком) пленка нефти атаковалась нисходящей половиной дисков 3. В этих условиях основная масса плавающего нефтепродукта прижимается к подвижным дискам, смачивает их поверхность и образует на ней хорошо удерживаемую пленку. Обрывки пленки и отдельные частицы нефти, плавающие также у самой поверхности воды, оттесняются потоком от дисков, движущихся вниз, но за счет сил Архимеда остаются в верхнем слое. Направляемый козырьком 9 поток верхнего слоя который побуждается за счет естественного течения в водоеме или за счет движения плавсредства, устремляется в щели, образованные неподвижными 8 пластинами и восходящими половинами погруженных частей дисков 3. В условиях восходящего потока в узких щелях более легкие частицы нефти прижимаются потоком к поверхности дисков, движущихся вверх, коалесцируют на их поверхности, покрытой пленкой уловленной нефти и транспортируемой далее к съемному приспособлению 4. Снятый с поверхности дисков слой нефтепродукта самотеком поступает в накопительный карман 5, откуда через патрубок 6 - к насосу и далее в сборник (не показаны). При улавливании плавающих высоковязких нефтепродуктов для обеспечения съема и транспортировки их в зону работы нефтесъемного приспособления 4 подается разбавитель, например легкие фракции нефти, масла или теплоноситель, например тот же собираемый, но подогретый нефтепродукт, горячая вода, водяной пар, горячий воздух, через патрубок 10 и далее распределительную гребенку 11. Разбавитель или теплоноситель снижает вязкость улавливаемого нефтепродукта до такого значения, при котором образованная смесь способна самотеком сливаться в карман 5 и транспортироваться далее к насосу.

Подвижные диски могут быть выполнены также из несплошных материалов, например пучков волокон или щетины, которым обеспечена плоская кольцеобразная форма (см. фиг. 2в). Один из вариантов выполнения пучков такой формы 2 достигается обвивкой каждого из волокон вокруг жесткого кольца 1 последующим защемлением пучков между разделительными цилиндрическими кольцами 4. Следует отметить, что известные конструкции элементов нефтеловителей с пучками щетины непригодны для использования в указанном качестве (см. фиг. 2 а), поскольку не позволяют выполнить узкие щелевые каналы с одной подвижной, а другой неподвижной стенкой (пластины 3 неподвижны, а кольцеобразные пучки 2 вращаются на фиг. 2в).

Еще один вариант конструкции нефтеловителя показан на фиг. 3 в. Барабан 1, образованный гибкой бесконечной лентой, насаженной на два шкива 2, снабжен рядами плоских пучков щетины 3. Один из шкивов частично погружен в воду, а другой поднят над поверхностью воды для удобства размещения съемного приспособления 4 и накопительного бункера 5. Между восходящими ветвями погруженной части плоских пучков размещены неподвижные пластины 6, соединенные направляющим козырьком 7. Работает такой нефтеловитель аналогично описанному (фиг. 1). В отличие от известного устройства, показанного на фиг. 3 а, которое не может ловить даже сплошную пленку нефти толщиной 5 мм, предлагаемая конструкция нефтеловителя (фиг. 3в) позволяет очищать поверхность воды от тончайшей и даже несплошной пленки нефтепродукта и отдельных крупных частиц.

Все описанные конструкции нефтеловителей изготовлены и испытаны в реальных условиях. Результаты испытаний отличные. Нефтеловители предлагаемых конструкций способны очистить поверхностные воды от нерастворенных нефтепродуктов с размерами частиц более 50 мкм полностью.

Использование: для очистки поверхностных вод от плавающих нефтепродуктов, жиров, масел. Сущность изобретения: основным рабочим органом нефтеловителя является блок плоских дисков, закрепленных на вращающемся барабане, погруженная часть которых смачивается плавающими нефтепродуктами. Пленка уловленного нефтепродукта затем снимается специальным приспособлением с непогруженной поверхности дисков, собирается в накопительном кармане и через патрубок в нижней части накопительного кармана поступает к откачивающему насосу. Вращение барабану передается через вал от привода. Высокая эффективность, позволяющая улавливать тончайшую и несплошную нефтяную пленку, а также отдельные крупные частицы, обеспечивается за счет размещения неподвижных пластин между восходящими половинами погруженной части подвижных дисков, козырька, направляющего верхний слой в зону обработки, и подвода в зону съема нефтяной пленки с дисков разбавителя или теплоносителя, что сохраняет работоспособность устройству при улавливании высоковязких нефтепродуктов при естественных температурах водоемов. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. НЕФТЕЛОВИТЕЛЬ, состоящий из корпуса, открытого для входа и выхода обрабатываемой жидкости, вращающегося барабана, жестко соединенного с блоком дисков, кармана для собранного нефтепродукта, в нижней части которого имеется патрубок для подсоединения к откачивающему насосу, приспособления для съема нефтяной пленки с поверхности дисков и привода, обеспечивающего вращение барабана, отличающийся тем, что он снабжен блоком неподвижных пластин, установленных в нижней части корпуса, и секционирующих пространств между восходящими половинами погруженных в жидкость частей подвижных по отношению к пластинам дисков, направляющим козырьком, расположенным в нижней части корпуса, и патрубком для ввода разбавителя либо теплоносителя для снижения вязкости улавливаемого нефтепродукта, расположенным в зоне кармана для собранного нефтепродукта. 2. Нефтеловитель по п.1, отличающийся тем, что подвижные диски выполнены из сплошного листа. 3. Нефтеловитель по п.1, отличающийся тем, что подвижные диски выполнены из несплошного материала типа пучков волокон, или щетины, или проволоки. 4. Нефтеловитель по п.1, отличающийся тем, что барабан выполнен в виде жесткого цилиндра. 5. Нефтеловитель по п.1, отличающийся тем, что барабан выполнен в виде блока скрепленных между собой шкивов со съемным ободом. 6. Нефтеловитель по п.1, отличающийся тем, что барабан выполнен в виде гибкой бесконечной ленты, насаженной на один или несколько шкивов. 7. Нефтеловитель по п.1, отличающийся тем, что в качестве теплоносителя использовано газообразное вещество, при этом нефтеловитель снабжен крышкой с патрубком для стравливания отработанного теплоносителя в атмосферу.