БОНОВОЕ ЗАГРАЖДЕНИЕ ПЕРЕМЕННОЙ ПЛАВУЧЕСТИ Российский патент 2004 года по МПК E02B15/04 E02B15/06 E02B15/08 

Изобретение относится к охране окружающей среды при технической эксплуатации магистральных нефтепродуктопроводов и может быть использовано для локализации и сбора пятна нефти или нефтепродукта, в том числе мощного его потока на проточном водоеме, преимущественно реке. Возможно использование изобретения вокруг морских и речных нефтеналивных терминалов, а также водозаборных устройств.

Известны металлические боновые заграждения с шарнирным соединением герметичных секций и системой якорения, стационарные и полустационарные. Они ограничивают перемещение нефти по поверхности реки. направляют нефтяное пятно к берегу, снижая скорость его распространения. Установленные заранее в зоне перехода стационарные боновые заграждения работают в режиме ожидания и обеспечивают начало работ по локализации нефти с момента возникновения аварийной ситуации. Для отвода нефти из зоны локализации (от бонового заграждения) применяется прибрежный котлован или плавающая нефтеловушка. Затем нефть из прибрежного котлована или плавающей нефтеловушки откачивается нефтесборшиком в резинотканевый резервуар, расположенный на берегу, или в специальное нефтеналивное судно [ж. Трубопроводный транспорт нефти, 2001. N3, с. 7-10 приложения].

Однако известные стационарные боновые заграждения снимаются на зиму. и в этот период реки оказываются незащищенными от аварийных нефтяных разливов. Работы, связанные с монтажом и демонтажем этих боновых заграждений, являются весьма трудоемкими.

Известно всплывающее боновое заграждение, разработанное и изготавливаемое ООО "Северное море" (г. С.-Петербург). Оно содержит секции, последовательно соединенные между собой и прикрепленные цепью к якорям. Секции изготовлены из эластичного водонепроницаемого нефтестойкого материала с поливинилхлоридным покрытием. В верхней части каждая секция имеет герметичную надувную камеру, на которой размещен эластичный скиммер для локализации нефти. Для управления всплывающим боновым заграждением используется газонаполнительная станция [всплывающее боновое заграждение ТУ 4834-015-20504853-99] - ближайший аналог.

Известное всплывающее боновое заграждение предназначено для круглогодичного использования, в том числе, для работы подо льдом. Однако его возможности ограничены. В период открытой воды боновое заграждение может применяться только на малых реках с незначительным течением и при безветренной погоде, т. к. в противном случае возможен перехлест нефти через скиммер. В зимний период скиммер не способен работать с поверхностью льда, он будет относиться течением реки и пропускать слой нефти. Невозможно его использование и в периоды ледостава и ледохода. Боновое заграждение имеет малую надежность на механические повреждения, которые могут возникать особенно в весенний период, когда реки насыщены различными тяжелыми плавающими предметами (хлысты, бревна и т.д.). Другими недостатками этого бонового заграждения являются высокая стоимость изготовления, незначительный срок службы, а также незащищенность от пожаров.

Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков, а именно расширение функциональных возможностей, повышение надежности конструкции, снижение стоимости изготовления и повышение срока эксплуатации бонового заграждения.

Эта задача решается тем, что в боновом заграждении. содержащем последовательно соединенные между собой и прикрепленные к якорям герметичные цилиндрические секции, сообщающиеся полости которых подключены к источнику сжатого воздуха или газа, секции выполнены из металлических труб, имеющих на концах заглушки, а полости секций дополнительно подключены к насосу для подачи в них воды. при этом каждая секция в верхней части снабжена металлическими гребнями, предпочтительно двумя, расположенными вдоль нее на расстоянии друг от друга. Полости секций сообщаются между собой рукавами для подачи сжатого воздуха и рукавами для подачи воды, присоединенными к соответствующим патрубкам, размещенным на заглушках. Гребни выполнены полыми и имеют в поперечном сечении треугольный профиль, вершина которого направлена наружу. Между гребнями размещена площадка, на которой установлена надувная подушка. На поверхности надувной подушки размешены слои сорбирующих материалов. В гребнях и полостях секций расположены трубопроводы, соединенные с подогревающим устройством. К нижней поверхности каждой секции напротив площадки прикреплен балласт либо по крайней мере с одной стороны каждой секции установлен понтон. К гребням секций прикреплены съемные щиты из огнеупорного материала, а в наружных стенках гребней установлены форсунки. К нижней части каждой секции прикреплена металлическая полоса.

Расширение функциональных возможностей включает в себя использование бонового заграждения в любое время года, при любых погодных условиях и экстремальных ситуациях на реках с различными характеристиками. Кроме того, предусмотрена возможность временного хранения собранной нефти в самом боновом заграждении и возможность пожаротушения нефти.

Прочность конструкции обеспечивает ее надежность и длительный срок эксплуатации (до 25-40 лет).

За счет простоты конструкции и возможности вторичного использования бывших в употреблении элементов, например нефтепроводных труб для изготовления секций и понтонов, прорезиненных полотнищ для изготовления щитов, надувных элементов и т.д., снижается стоимость изготовления бонового заграждения.

На фиг. 1 показана секция бонового заграждения в аксонометрии; на фиг. 2 - поперечный разрез секции с площадкой и размещенными на ней сорбирующими элементами; на фиг. 3 - то же с устройствами пожаротушения и подушкой в накачанном состоянии; на фиг. 4 - боновое заграждение при работе в зимний период подо льдом; на фиг. 5 - боновое заграждение, развернутое на реке.

Боновое заграждение состоит из шарнирно соединенных между собой цилиндрических секций 1. выполненных из металлических труб, заваренных с обеих сторон заглушками 2. Секции 1 после изготовления испытаны высоким давлением на прочность и герметичность. На каждой заглушке 2, кроме конечной, размещены патрубки 3, 4, к которым прикреплены эластичные рукава (не показаны), сообщающие полости секций 1 в проемах между ними и присоединяющие полости соответственно - к компрессору 5 и насосу 6 для подачи воды, а также патрубки 7, к которым прикреплены эластичные рукава, соединяющие в проемах между секциями 1 трубопроводы 8, проходящие через секции 1, с подогревающим устройством 9. В качестве подогревающего устройства 9 может быть использован, например парогенератор, или электрокотел. В верхней части секции 1 симметрично относительно ее продольной оси расположены два полых гребня 10, выполненных из листовой стали. Внутренние стенки гребней 10 съемные. В поперечном сечении гребни 10 имеют треугольный профиль, вершина которого направлена наружу. В полости одного из гребней 10 расположен электрический кабель 11 для питания насоса нефтеоткачивающего устройства 12, в полостях обоих гребней - подогревающие трубопроводы 13, подключенные эластичными рукавами к подогревающему устройству 9 для оперативной установки и вплавления в лед, а также отсоединения ото льда бонового заграждения в случае необходимости. Между гребнями 10 смонтирована площадка 14 по всей длине бонового заграждения. На площадке 14 закреплена надувная подушка 15, в верхней части которой размещен слой толстого поролона 16. к которому пристегнуты сорбирующие маты, 17. Для большей устойчивости на волне и при штормовом ветре секции 1 могут иметь балласты 18, прикрепленные к их нижним поверхностям напротив площадки, или понтоны 19, изготовленные из труб. Полости понтонов также закольцованы с полостями секций 1 бонового заграждения вваренными трубами или с помощью фланцевых соединений. Для гашения турбулентных потоков возможна установка по всей длине каждой секции в подводной ее части стальной полосы 20. Это уменьшает вероятность попадания нефти под боновое заграждение. Для варианта бонового заграждения с возможностью пожаротушения на гребнях, 10 со стороны загорания нефти устанавливаются съемные шиты 21 металлические или из огнеупорной ткани, а в наружных стенках гребней 10 - форсунки 22 для выхода пены. Высоконапорный рукав 23 для подачи пены из пеногенератора 24 к форсункам 22 размешен под площадкой 14. Он может быть размешен также в полости гребней 10. Наличие съемных щитов 21 и надувных подушек 15 также играет большую роль в другой экстремальной ситуации: при штормовом ветре и большой волне. Учитывая большую плавучесть бонового заграждения, можно применять шиты 21, имеющие значительные размеры и достаточную прочность. В связи с этим для увеличения остойчивости бонового заграждения появляется возможность посадить его на большую глубину. Глубина осадки может быть достигнута до 1 м и более, а высота надводной части - до 2 м. что надежно защитит от перехлеста нефтяной пленки. Боновое заграждение крепится на противоположных берегах реки мощными тросами 25 к якорям "мертвякам" 26. В зависимости от ширины реки и скорости ее течения якорь может быть смонтирован в русле реки на ее дне и дополнительно закреплен по центру бонового заграждения.

Для контроля за положением бонового заграждения в тот или иной период времени могут использоваться, например, радиомаяки в герметичных капсулах, прикрепленные к боковому заграждению в районе фарватера реки, либо шесты с разметкой глубины, смонтированные по бокам фарватера.

Боновое заграждение работает следующим образом.

А. В период открытой воды.

В случае, если река несудоходная, боновое заграждение постоянно находится на плаву. На судоходной реке в полость секций 1 бонового заграждения насосом 6 закачивается необходимое количество воды. Для этого открывается задвижка на водной магистрали и вентиль на воздушной магистрали (не показаны). После вытеснения воздуха из полостей секций 1 вентиль и задвижка закрываются. Боновое заграждение опускается на заданную глубину или ложится на дно в зависимости от количества закачиваемой воды. При поступлении сигнала об аварии открывается задвижка на водной магистрали, отсоединяется шланг подачи воды от насоса 6, включается компрессор 5 и в полость секций 1 подается сжатый воздух, который вытесняет из них воду. Боновое заграждение всплывает и перекрывает реку. После всплытия бонов закрывается задвижка на водной магистрали, отключается компрессор 5 и перекрывается вентиль на воздушной магистрали. При подходе пленки нефти к бонам и ее скоплении в достаточном количестве в зоне нахождения нефтеловушки включается насос нефтеоткачиваюшего устройства 12 и нефть перекачивается на берег в подготовленный для этого резервуар или амбар. В случае отсутствия последних или их временной неподготовленности нефть перекачивается в полости секций 1 и понтонов 19. При полном их заполнении происходит потеря плавучести бонового заграждения, тогда накачивается эластичная подушка 15. которая поддерживает секции 1 на плаву и сама начинает служить в качестве эластичного бонового заграждения. Эластичная подушка 15 также накачивается во время большой волны на реке, создавая барьер для защиты от перехлеста загрязненной воды. Это позволяет притапливать боновое заграждение для придания ему большей остойчивости на волне и для защиты от проскока нефти под боновое заграждение. В период открытой воды возможно использования бокового заграждения с системой пожаротушения. В этом случае на гребнях 10 монтируются огнестойкие щиты 21 и включается пеногенератор 24. Пена выходит через форсунки 22 в гребнях 10 и образует пенный барьер для горящей нефти, которая, проходя через него, гаснет, попадает в нефтеловушку и откачивается устройством 12.

Б. В зимних условиях.

Перед ледоставом боновое заграждение опускается на дно или придонную часть реки путем закачивания в полости его секций 1 воды насосом 6. После ледостава боновое заграждение поднимается под лед вытеснением из полостей секций 1 воды путем подачи в них сжатого воздуха компрессором 5 и остается подо льдом до весеннего ледохода. При слабом ледяном покрове всплывшие под лед боны служат опорой для безопасного продвижения по льду, например, для устройства майны или проведения других мероприятий, возникающих при авариях. При нарастании льда боновое заграждение вмораживается верхней частью гребней 10 в толщу льда и прочно в нем закрепляется. При поступлении сигнала об аварии в зоне нахождения нефтеловушки вырубается смотровая майна. При подходе нефти и ее достаточной концентрации включается нефтеоткачивакхцее устройство 12 и нефть откачивается в береговой резервуар или полости секций 1. В случае, если закачиваемая в полости секций 1 нефть имеет высокую вязкость и ее необходимо перекачать в береговой резервуар, включается подогревающее устройство 9 и теплоноситель, проходящий по трубопроводу 8, прогревает нижние, осевшие фракции нефти.

В. Перед ледоходом.

В полости секций 1 бонового заграждения насосом 6 закачивается вода. при этом под тяжестью от собственного веса и воды секции 1 отрываются ото льда и опускаются на дно. При сильном вмерзании дополнительные усилия для отрыва секций 1 ото льда можно придать путем накачивания подушки 15, упирающейся в поверхность льда, а также подогревом гребней 10 через трубопровод 13.

Г. Непосредственно в период ледостава или ледохода.

В случае аварии вытеснением части воды из бонового заграждения осуществляется его подвсплытие под лед, а подушка 15 слегка подкачивается для создания ее эластичного упругого контакта с движущимся льдом. При этом сорбирующие маты 17, закрепленные на верхней части подушки 15, вытирают нефтяную пленку с нижней поверхности льда. Задерживаемая нефть откачивается нефтеоткачивающим устройством 12 в береговой резервуар или амбар через сепаратор или фильтр (не показаны), где нефть окончательно отделяется от воды. а очищенная вода возвращается в реку выше бонов или проходит более глубокую фильтрацию. При необходимости в рукав 23 для подачи пены под давлением подается вода или эмульсия из сорбируюшего порошка или иного нейтрализатора, которая будет смывать налипшую на лед нефть. Для лучшего смывания нефти с ледяной поверхности вода или эмульсия могут подаваться горячими.

Изобретение относится к охране окружающей среды при технической эксплуатации магистральных нефтепродуктопроводов и может быть использовано для локализации и сбора пятна нефти или нефтепродукта, в том числе мощного его потока на проточном водоеме, преимущественно реке. Возможно использование изобретения вокруг морских и речных нефтеналивных терминалов, а также водозаборных устройств. Боновое заграждение (БЗ) состоит из шарнирно соединенных между собой цилиндрических секций (С), выполненных из металлических труб, имеющих заглушки (З). На каждой (З) кроме конечной размещены патрубки (П) для присоединения полостей секций к соответственно компрессору и насосу для подачи воды, а также (П) для присоединения трубопроводов, проходящих через секции, к подогревающему устройству. В верхней части (С) симметрично относительно ее продольной оси расположены два полых гребня (Г), расположенных вдоль (С) на расстоянии друг от друга. В поперечном сечении (Г) имеют треугольный профиль. Между (Г) смонтирована площадка по всей длине бонового заграждения. На площадке закреплена надувная подушка, в верхней части которой размещен слои толстого поролона, к которому пристегнуты сорбирующие маты. Для большей устойчивости на волне и при штормовом ветре (С) могут иметь балласты, прикрепленные к их нижним поверхностям напротив площадки или понтоны, изготовленные из труб. Полости понтонов закольцованы с полостями (С) (БЗ). Изобретение позволяет осуществлять локализацию и сбор нефти в любое время года, в том числе подо льдом, а также при любых погодных условиях и экстремальных ситуациях на реках с различными характеристиками. Кроме того, предусмотрена возможность временного хранения собранной нефти в самом боновом заграждении и возможность пожаротушения нефти. 10 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Боновое заграждение переменной плавучести, содержащее последовательно соединенные между собой и прикрепленные к якорям герметичные цилиндрические секции, сообщающиеся полости которых подключены к источнику сжатого воздуха или газа, отличающееся тем, что секции выполнены из металлических труб, имеющих на концах заглушки, а полости секций дополнительно подключены к насосу для подачи в них воды, при этом каждая секция в верхней части снабжена металлическими гребнями, предпочтительно двумя, расположенными вдоль нее на расстоянии друг от друга.2. Боновое заграждение по п.1, отличающееся тем, что полости секции сообщаются между собой рукавами для подачи сжатого воздуха и рукавами для подачи воды, присоединенными к соответствующим патрубкам, размещенным на заглушках.3. Боновое заграждение по п.1, отличающееся тем, что гребни выполнены полыми и имеют в поперечном сечении треугольный профиль, вершина которого направлена наружу.4. Боновое заграждение по любому из пп.1 и 3, отличающееся тем, что между гребнями размещена площадка, на которой установлена надувная подушка.5. Боновое заграждение по любому из пп.1, 3 и 4, отличающееся тем, что на поверхности надувной подушки размещены слои сорбирующих материалов.6. Боновое заграждение по любому пп.1 и 3, отличающееся тем, что в гребнях секций расположены трубопроводы, соединенные с подогревающим устройством.7. Боновое заграждение по п.1, отличающееся тем, что в полостях секций расположены трубопроводы, соединенные с подогревающим устройством.8. Боновое заграждение по любому из пп.1 и 4, отличающееся тем, что к нижней поверхности каждой секции напротив площадки прикреплен балласт.9. Боновое заграждение по п.1, отличающееся тем, что, по крайней мере, с одной стороны каждой секции установлен понтон.10. Боновое заграждение по п.1, отличающееся тем, что к гребням секций прикреплены съемные щиты из огнеупорного материала, а в наружных стенках гребней установлены форсунки.11. Боновое заграждение по п.1, отличающееся тем, что к нижней части каждой секции прикреплена металлическая полоса.