Изобретение относится к наружной мойке транспортного средства, в частности железнодорожных цистерн для перевозки нефти и нефтепродуктов, но может быть использовано для аналогичных целей при наружной мойке автомобильных цистерн, грузовых и пассажирских вагонов при их косметической мойке.
Очистка наружной поверхностей цистерн, в зависимости от вида загрязнений, осуществляется методом струйной мойки под давлением горячей водой или специальными моющими растворами с помощью различных устройств, моющих головок, щеток с соплами, различных шлангов и т.д. После каждого вида очистки производится пропарка наружной поверхности цистерны и сушка ее.
Из патентных и научно-технических источников известно много технических решений, описывающих различные способы очистки поверхности цистерн от углеводородных загрязнений.
Известен способ мойки загрязненной поверхности, в частности, вагонов - цистерн, используемых для транспортировки жидких продуктов, таких как нефтехимические продукты и продукты нефтепереработки (заявка №94045260). В соответствии с ним поверхность цистерны сначала смачивают щелочным раствором, а после смачивания поверхность подвергают нагреву - до тех пор, пока вода, содержащаяся в смачивающей жидкости, не испарится. После этого поверхность моют водяной струей с тем, чтобы отделить грязь от поверхности. Щелочной водный раствор содержит свыше 0,2% карбоната или свыше 0,15% гидроксида натрия.
Известен патент РФ №2066494, в котором дезактивацию подвижного состава железнодорожного транспорта осуществляют путем предварительного нанесения на наружные поверхности движущихся вагонов дезактивирующих растворов в виде пены с кратностью К=20-30. Пену после нанесения выдерживают на поверхности в течение 15-17 минут, а затем пену вместе с загрязнениями смывают струями воды под давлением 2,5-3,0 МПа.
К недостаткам вышеуказанных способов следует отнести то, что в качестве моющего раствора используют воду, что не может обеспечить необходимого качества отмывки поверхности цистерн, а также то, что стоки сливают без предварительной их очистки, ухудшая экологию.
Известен способ для косметической обработки транспортных средств, в частности автомобилей (патент РФ №2122902), в соответствии с которым перемещают транспортное средство для обработки по этапам мойки, которую ведут водными растворами моющих средств с последующей сушкой и полировкой. На первом этапе обработки осуществляют удаление загрязнений с наиболее загрязненных узлов путем смачивания их моющим раствором и выдержки в течение определенного времени. Далее осуществляют промывку горячей водой с шампунем и окончательную промывку поверхности от детергентов и шампуней чистой водой. Затем транспортное средство перемещают в зону сушки и полируют поверхность в несколько этапов.
Наружная мойка может осуществляться в различных режимах. Вручную мойка осуществляется оператором или робототехническим устройством. Оборудование ручной мойки создает струю воды под высоким давлением, управление которой осуществляется при помощи специального пистолета с распылительной форсункой, увеличивающей эффективность очистки. Высокое давление воды отбивает грязь с обрабатываемой поверхности, а большой удельный расход эффективно удаляет ее из зоны очистки. Специальные решения для этого класса оборудования позволяют осуществлять нагрев воды, добавлять в воду химические средства очистки, что также увеличивает эффективность и качество мойки (патент РФ №2173277).
К недостаткам этого способа можно отнести низкую производительность, большой расход моющего раствора и качества очистки.
Современные моечные установки должны обеспечивать высокую производительность и качество мойки подвижного состава, обладать способностью работы в разных климатических условиях и удовлетворять самым строгим экологическим требованиям.
Автоматическую мойку, как правило, осуществляют в порталах или туннелях.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому техническому решению является способ мойки вагонов и электропоездов, осуществляемый в установках RBR 6000, разработанных фирмой Karcher (Германия). Сама установка и технологический процесс мойки описаны в журнале “Железные дороги мира”, №5, 2000 г. Она имеет модульную конструкцию и совмещает портальный и туннельный варианты мойки. Семейство установок для мойки подвижного состава фирмы Karcher представлено в журнале “Железные дороги мира”, №3, 2000 г. Установка может работать в ручном режиме с возможностью управления с пульта каждой функцией системы, что позволяет проверить ее работу в ходе технического обслуживания и ремонта. В автоматическом режиме работник запускает систему нажатием кнопки на пульте. Установка не активизируется до тех пор, пока не поступит сигнал, что состав занял исходное положение, и на пульте управления не будет задана программа мытья.
В состав моечного оборудования входят нагревательный туннель, камера предварительного нанесения моющего средства, щетки для нанесения моющего средства на боковые поверхности вагонов и области крыши, две щеточные станции для мытья боковых поверхностей и крыши, камера обмыва повторно используемой и чистой водой, вентиляторная камера сушки, а также станция очистки и нейтрализации стоков. Система подачи и рециркуляции воды включает в себя баки различной емкости, насосы, песчано-гравийный фильтр и отстойники с маслоуловителями. Между песчано-гравийным фильтром и баком использованной воды размещается система нейтрализации, обеспечивающая на выходе водородный показатель воды рН 6,5-7,5. В системе подачи моющих средств предусмотрены станции дозирования щелочных и кислотных моющих растворов.
Состав маневровым локомотивом подается к въездным воротам моечной установки, которые открываются автоматически, состав через тамбур и открытый лепестковый резиновый занавес следует на мойку со скоростью 3 км/ч. После проследования последнего вагона состава, по сигналу от фотоэлементов, въездные ворота автоматически закрываются. Режим мойки зависит от температуры наружного воздуха. При отрицательных температурах перед мойкой осуществляют предварительный нагрев вагонов в нагревательном туннеле и увеличивают количество циклов мойки. Воздушные тепловые завесы в тамбурах мойки нагнетают теплый воздух, выравнивают температуру воздуха в тамбурах до температуры в моечном зале. Затем состав продолжает движение до камеры, где на него наносится и растирается щетками моющее средство. В дальнейшем, в последующих камерах, по сигналу системы управления, осуществляется мойка с одновременной обработкой различных поверхностей вагона моющими щетками. После прохода через щеточные моечные камеры состав заходит в камеру ополаскивания, где смывают остатки моющего средства, а затем завершают процесс ополаскивания обмывом свежей водой. Далее состав проезжает через вентиляторную камеру, где обдувается теплым воздухом. При проследовании выездного светофора перед вымытым и высушенным составом автоматически открываются выездные ворота. За последним вагоном ворота автоматически закрываются.
Далее, в зависимости от заданного режима мойки и вида технического обслуживания, состав после завершения первого цикла мойки выезжает из моечной установки и через второй путь обратным ходом возвращается на первый путь для прохождения второго цикла мойки.
Стадии наружной мойки вагонов предшествует внутренняя уборка их, которая осуществляется традиционным способом, т.е. с помощью пылесоса, щетки и моющего раствора.
Недостатками наружной мойки по известному способу являются:
- использование различных моющих средств на различных стадиях мойки (щелочного и кислотного), что усложняет технологическую реализацию способа;
- использование горячей воды для окончательной отмывки наружной поверхности, с учетом перевозимых материалов, не обеспечит необходимого качества очистки;
- способ очистки стоков не является оптимальным, т.к. в нем, как и в ранее описываемых изобретениях, используются отстойники, а из-за применения кислотных моющих средств введена дополнительная операция - нейтрализации;
- отсутствует утилизация шламов и отделение смешанных нефтепродуктов.
Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка способа, в котором оптимально сочетался бы процесс наружной мойки поверхности цистерн с учетом их назначения и конструктивные особенности, а также оптимизация очистки образующихся стоков - с целью обеспечения полноты извлечения из них нефти и нефтепродуктов для их дальнейшего использования, т.е. создание безотходной технологии.
Технический результат достигается за счет того, что в известный способ мойки наружной поверхности транспортного средства, в частности - нефтеналивных цистерн, включающий приготовление моющего раствора технического моющего средства заданной концентрации, нагрев наружной поверхности цистерны, отмывку ее от загрязнений моющим раствором с последующим ополаскиванием и сушкой, очистку образующихся при наружной мойке стоков загрязненного моющего раствора путем разделения их на жидкую фракцию и шлам, сбор и удаление из жидкой фазы углеводородной фракции и шлама, повторное использование очищенного моющего раствора в процессе отмывки, внесены некоторые изменения и дополнения, а именно:
- приготовление моющего раствора осуществляют путем порционного дозирования компонентов технического моющего средства;
- перед наружной мойкой цистерны осуществляют ее подогрев до 80-90°С;
- наружную мойку цистерны осуществляют струйным методом в две стадии: собственно мойку и чистовую домывку, причем давление подачи моющего раствора на каждой стадии различно;
- равномерность отмывки наружной поверхности цистерны достигается за счет того, что часть струй направляют по ходу, а часть - против движения состава (основная мойка), осуществляя вертикальное сканирование, а также изменением наклона моющих средств;
- чистовую домывку осуществляют, применяя высокое давление с одновременной корректировкой давления истечения струи чистого моющего раствора;
- ополаскивание наружной поверхности осуществляют слабым раствором того же технического моющего средства, которое применялось при отмывке или горячей водой;
- очистку образующихся нефтесодержащих стоков на стадии мойки осуществляют в две стадии: на первой отделяют твердые частицы и шлам, а на второй сепарируют жидкую фазу путем отделения углеводородной фракции (смешанные нефтеостатки) от очищенного моющего раствора;
- очистку стоков стадии ополаскивания осуществляют отдельно, а затем очищенный моющий раствор или горячую воду направляют на стадию приготовления исходного моющего раствора;
- выделенные шламы и смешанные нефтеостатки направляют в соответствующие емкости - накопитель и отстойник;
- шламы из отстойника направляют на известкование или вместе со смешанными нефтеостатками на дополнительную обработку - на гомогенизацию, которую ведут до образования тонкодисперсной однородной нерасслаивающейся смеси, при определенном соотношении в ней шлама и нефтепродуктов, с последующим использованием ее в качестве топлива.
В качестве моющего раствора при наружной мойке используют моющий раствор, содержащий кальцинированную соду и смесь неионогенных и ионоактивных ПАВ или моющий раствор с частичной заменой кальцинированной соды на фосфаты натрия при следующем соотношении компонентов, вес.%: смесь ПАВов - 2,0-5,0; кальцинированная сода или кальцинированная сода и фосфаты натрия - остальное.
Концентрация моющего раствора на стадии отмывки поддерживается в пределах 1,5-5,0 вес.%, а на стадии ополаскивания - 0,0-0,5 вес.%.
Давление истечения струй моющего раствора на первой стадии мойки и стадии ополаскивания поддерживают в пределах 1,5-3,0 МПа, а на второй стадии мойке - чистовой домывки - 10,0-30,0 МПа.
На всех стадиях наружной мойки осуществляют возвратно-поступательное движение и/или качание моющих головок (сопел), закрепленных на соответствующих рамках, относительно горизонтальной оси цистерны таким образом, чтобы струи моющего раствора распределялись равномерно по всей поверхности цистерны без пропусков.
Моечные головки (сопла) размещают по периметру рамок соосно поверхности цистерны с определенным шагом и под углом 15-45° к поверхности цистерны, причем на первой стадии отмывки и стадии ополаскивания применяются коллекторы с соплами, а на стадии сушки моечные головки. Те и другие крепятся на шарнирах, чтобы можно было установить угол истечения струи моющего раствора или теплого воздуха.
На стадии домывки применяются шланги со сменными головками.
Отмывку и сушку наружной поверхности цистерн осуществляют при одновременном перемещении их со скоростью 0,02-0,04 м/с.
Мойка днища цистерны осуществляется неподвижным узлом с моющими соплами, устанавливаемыми ниже днища цистерны.
Применение моющего раствора технического моющего средства, содержащего кальцинированную соду и смесь ионоактивного и неионогенного ПАВов, причем в зависимости от вида загрязнений часть кальцинированной соды заменяют фосфорными солями натрия (триполифосфатом и/или тринатрийфосфатом), объясняется тем, что они входят в группу “О-БИС” - отмыватель безотходный, самоочищающийся. Эта группа технических моющих средств (ТМС) имеет одно общее важнейшее свойство - способность разрушать эмульсии. Они влияют на равновесие водной и углеводородной фаз и обладает значительно меньшей растворимостью в нефтепродуктах. Присутствие этих ТМС снижает растворимость воды в нефтепродуктах до концентраций менее 5%. При столь малой обводненности отсепарированный нефтяной слой представляет собой уже товарный продукт, например топливо, и может направляться на реализацию без прогревания и отстаивания.
Концентрация моющего раствора для наружной мойки составляет 1,5-5,0 мас.%. Испытания моющих растворов указанного состава и различной концентрации, проведенные на различных предприятиях МПС, показали их надежность и требуемое качество отмывки. При концентрации менее 1,5 мас.% не всегда обеспечивалось требуемое качество отмывки, а при концентрациях более 5,0 мас.% увеличивается стоимость отмывки.
Нагрев наружной поверхности цистерн до 80-90°С и концентрация моющего раствора в указанных пределах обеспечивает качество отмывки наиболее загрязненных наружных частей цистерны, которыми являются горловина цистерны, т.к. на ней образуется наиболее трудно удаляемый слой загрязнений.
Следует отметить, что характер загрязнений на наружной поверхности цистерны вследствие ее контакта с окружающей средой и окисления более сложный, чем внутренние загрязнения, которые более однородны. Это - продукты окисления нефти и ее фракций с вкраплениями ржавчины, отслаивающейся краски и т.п.
Нагрев поверхности цистерны до 80-90°С выбран в качестве оптимального, т.к. температура плавления образующихся смолистых веществ находится в пределах указанного диапазона температур.
Направление части струй моющего раствора по ходу движения состава, а часть против движения необходимо для обеспечения качественной мойки тех участков поверхности цистерны, которые экранируются стяжками, лестницей и другими элементами крепления цистерны к тележке.
Угол наклона моющих головок по отношению к поверхности цистерны подбирают опытным путем до полного перекрытия струями поверхности цистерны. Оптимальный диапазон, который составил 15-45°, был найден экспериментальным путем. Качеству мойки способствует и создание условий для возвратно-поступательного движения и/или качания моющих сопел, головок.
При меньшем угле наклона сопел плохо будет промываться поверхность, экранированная лестницей и стяжками, а при большем угле наклона эффективность мойки резко падает, т.к. напор становится недостаточным для качественной мойки.
Скорость передвижения состава 0,02-0,04 м/с выбрана исходя из оптимального времени нахождения цистерны в соответствующей зоне мойки и для обеспечения качественной отмывки, причем скорость возвратно-поступательного движения моющих головок должна быть выше, чем движение транспортного состава.
Кроме того, выбранная скорость передвижения состава способствует контролю за качеством отмывки на отдельных стадиях наружной мойки и позволяет скорректировать ее при чистовой домывке, которая, возможно, будет выполняться вручную со специальной площадки аппаратом высокого давления путем изменения величины напора и со сменой диаметра моющих сопел, чтобы сохранить расход моющего раствора.
Напор струй на этой стадии может изменяться в пределах от 10,0 до 30,0 МПа.
Дополнительную операцию - гомогенизацию собранных нефтепродуктов - проводят с целью утилизации шлама и использования полученной смеси в качестве топлива. Для достижения этой цели необходимо выдержать определенное соотношение нефтепродукт-шлам, которое определяется экономическими причинами, т.к. при большом содержании в смеси шлама топливо не будет пользоваться спросом. Заданное значение достигается за счет дозировки компонентов соответствующими дозаторами или соотношением объемного расхода за счет выбора диаметров трубопроводов.
Гомогенизацию осуществляют циклично, причем в каждом цикле некоторое количество гомогенизированного продукта откачивают в сборник топлива. Контроль за гомогенизацией осуществляют до образования тонкой однородной нерасслаивающейся смеси. Соотношение нефтепродукты:шлам допустимо в соотношении (6-8):1. При меньшем соотношении резко ухудшается качество гомогенизированного топлива, а при большей увеличиваются расходы на гомогенизацию.
Возможно часть или весь шлам утилизировать путем его известкования.
Выше уже приводились сведения об устройствах для внутренней мойки поверхности цистерн, которые, практически без доработки, могут использоваться в устройстве, реализующем заявляемый способ наружной мойки нефтеналивных цистерн.
Известна передвижная установка для мойки транспортных средств, содержащая установленный на моющем посту поддон для сбора отработанной воды, расположенный над поддоном душевой коллектор с соплами, расходный бак - накопитель воды, соединенный трубопроводом очищенной воды через насос мойки с душевым коллектором, запорный кран, установленный на участке трубопровода очищенной воды, между насосом мойки и душевым коллектором, трубопровод сточной воды, соединенный входным концом с поддоном, а выходным через насос откачки с баком-накопителем, узел очистки сточной воды, соединенный с трубопроводом сточной воды, и вентилятор для подачи на моечный пост воздуха, сообщенный воздухопроводом через задвижку с душевым коллектором, дополнительный очистной трубопровод с установленной в нем заслонкой, сообщенным входным концом с участком трубопровода сточной воды между насосом откачки и запорным клапаном, а другим - с узлом очистки сточной воды, включающий аппарат химической или электрохимической очистки, а вентилятор снабжен элементом для нагрева подаваемого в моечный пост воздуха (патент РФ №2017639).
Недостатком этого устройства является невозможность качественной отмывки наружной поверхности от загрязнений сложного состава и отсутствие узла разделения фаз.
Известно устройство для технического обслуживания транспортного средства (патент РФ №2173277). Это устройство предназначено для наружной шланговой мойки колесных транспортных средств. Установка для шланговой мойки состоит из основания, емкости с жидкостью, размещенной на основании, насоса с приводным механизмом, раздаточного шланга с распылителем и соединительных трубопроводов. Насос выполнен в виде нагнетательного элемента, состоящего из верхнего нажимного и нижнего опорного дисков, соединенных герметично с эластичной гофрированной нагнетательной камерой. Нагнетательный элемент установлен в емкость с жидкостью посредством жесткого соединения опорного диска с донной частью емкости с возможностью вертикального перемещения нажимного диска по направляющим, жестко присоединенным к дну указанной емкости. Механизм привода насоса выполнен в виде мостика, установленного на основании шарнирно. К донной части опорного диска присоединена водозаборная труба с фильтром, а к верхней части нажимного диска присоединен шланг с краном управления и распылителем для поступления моющей жидкости под воздействием избыточного давления в нагнетательной камере на поверхность транспортного средства.
Недостатком этого устройства является частичная реализация одной из стадий предлагаемого способа - чистовую мойку цистерн. В устройстве отсутствуют элементы, предназначенные для фазного разделения стоков и их очистки.
Как уже отмечалось, наиболее близким техническим решением, реализующим наружную мойку и сушку цистерны, является установка RBR 6000 фирмы Karcher (Германия), которая была выше описана.
Однако для реализации предлагаемого способа в нее необходимо внести некоторые конструктивные изменения и дополнения.
Таким образом, в известное устройство для реализации способа мойки наружной поверхности транспортного средства, например нефтеналивных цистерн, содержащее расходную емкость с моющим раствором заданной концентрации, соединенную через теплообменники и насосы со средствами для осуществления струйной мойки наружной поверхности цистерны, средства подогрева наружной поверхности цистерны и модуль пароподготовки для поддержания температуры моющего раствора, систему подготовки воздуха для сушки наружной поверхности, средства для очистки стоков, образующихся в процессе мойки, включающие, по крайней мере, не менее одного сепарационного модуля, выполненного из отдельных секций, образующих камеру гашения скорости потока загрязненного моющего раствора, двух сообщающихся секций для разделения жидкой фазы на легкую и тяжелую фракции, и шлам, причем сепарационный модуль снабжен входным патрубком и выходными патрубками для удаления смешанных нефтеостатков, шлама и очищенного моющего раствора, которые через насосы соединены соответственно с накопителем смешанных нефтеостатков, отстойником шлама и расходной емкостью, выходной патрубок накопителя через насос и клапан соединен с первым входом виброкавитационного измельчителя и/или с входным патрубком емкости для сбора смешанных нефтеостатков, второй входной патрубок измельчителя через клапан соединен с выходом отстойника шлама, а выход виброкавитационного измельчителя соединен со вторым входом емкости для сбора нефтеостатков, выход которой соединен со средствами сжигания гомогенизированного топлива, внесены следующие изменения и дополнения, а именно введены:
- вспомогательный и основной модуль моющего раствора;
- отдельная расходная емкость для ополаскивания;
- моющее средство высокого давления для осуществления чистовой домывки;
- песколовка и сетки-ловушки для твердых частиц, установленные до и после песколовки;
- дополнительные насосы и теплообменники;
- причем вспомогательный модуль через дополнительные теплообменник и насос соединены с дополнительным входным патрубком расходной емкости;
- основной модуль соединен напрямую и циркулирующий насос с выходом расходной емкости, а выход основного модуля через дополнительный насос с соответствующими входами средств мойки;
- один из выходов расходной емкости через дополнительный насос соединен с моющим средством высокого давления;
- отдельная расходная емкость для ополаскивания соединена со средством ополаскивания, причем сток моющего раствора от ополаскивания через фильтр соединен с вторым входом указанной расходной емкости, а второй выход ее соединен с соответствующим входом вспомогательного модуля;
- второй выход песколовки через насос соединен с входом отстойника шлама, на выходе которого установлен дополнительный клапан, соединенный с линией утилизации.
Средства для мойки и ополаскивания выполнены в виде рамок, причем рамки для отмывки снабжены сопловыми коллекторами, а рамки для ополаскивания - моющими головками, установленными с определенным шагом, обеспечивающим равномерное распределение струй по поверхности цистерны.
Каждый коллектор или моечная головка, а соответственно, рамки для отмывки и ополаскивания имеют несколько степеней свободы, поэтому могут совершать качательные движения.
Достигается это за счет того, что рамки для отмывки и ополаскивания снабжены специальным приводом (пневматический привод не показан), обеспечивающим изменение угла наклона в пределах 15-45° и качание коллекторов и моющих головок.
Количество сепарационных модулей должно соответствовать количеству образующихся стоков от наружной промывки, которое зависит от заданной производительности установки для мойки наружной поверхности.
Движение состава может осуществляться с помощью лебедки.
Кроме того, сепаратор каждого модуля сепарационного снабжен насадками, выполненными в виде блока параллельных вертикальных коалесцирующих пластин.
Реализация предлагаемого способа наружной мойки транспортного средства, например нефтеналивных цистерн, поясняется следующими чертежами. Общий вид устройства и отдельных его элементов, в блочном варианте, приведен на фиг.1.
На фиг.1 приведено словесное обозначение каждой стадии мойки.
На фиг.2 приведена конструкция рамок для отмывки и ополаскивания наружной поверхности цистерны.
На фиг.3 - конструкция рамок для сушки наружной поверхности.
На фиг.4 приведен в разрезе модуль сепарационный.
На фиг.1 показаны следующие блоки устройства.
Железнодорожные цистерны 1, моющие рамки 2 стадии отмывки и ополаскивания, аппарат 3 высокого давления (FALCH) для чистовой домывки, рамки 4 сушки наружной поверхности цистерны, расходная емкость 5 моющего раствора, модуль вспомогательный 6, снабженный насосом 7 и теплообменником 8, дозирующий клапан 9, соединенный с расходной емкостью, модуль пароподготовки 10, соединенный с модулями вспомогательным и основным 11, который через насосы 12 соединен с рамками отмывки, насосы 13, образующие с теплообменниками 14 контур циркуляции подогретого моющего раствора, приемный колодец 15 стоков стадии отмывки, сетки ловушки 16, размещенные до песколовки 17, на выходе песколовки установлены сетки-ловушки 18, модули сепарационные 19 (показано два, но их количество может быть иным), выход которых через насосы 20 соединены с расходной емкостью, которая в свою очередь через насосы 21 соединена с сепарационными модулями, насосы 22 для перекачки смешанных нефтеостатков в накопитеь 23, а шламовые насосы 24 перекачивают шлам в отстойник 25, снабженный датчиками уровня 26, виброкавитационный измельчитель 27 (ВКИ), соединенный с емкостью 28 сбора гомогенизированного топлива, а через насос 29 и клапан 30 с выходом накопителя смешанных нефтеостатков, выход отстойника шлама через клапан 31 соединен с линией утилизации, а сборник гомогенизированного топлива через насос 32 с котельной 33, расходная емкость 34 для ополаскивания через насос 35 соединена с рамкой для ополаскивания, колодец стоков от ополаскивания через фильтр 36 соединен с емкостью для ополаскивания, которая через насос 37 соединена с вспомогательным модулем, система 38 подготовки теплого воздуха подсоединена к рамкам сушки.
На фиг.1 показана также лебедка 39, но возможно применение другого средства для перемещения цистерн, например локомотив.
На фиг.2 схематично показана конструкция рамки 2, которая включает коллекторы 40 для отмывки верхней и боковых частей цистерны и коллекторы 41 для отмывки днища цистерны. Коллекторы состоят из сопел 42, шарнирно закрепленных на коллекторе с возможностью изменения угла наклона. Сама рамка снабжена пневматическим приводом, который на не показан.
На фиг.3 изображена конструкция рамки 4 сушки наружной поверхности цистерны.
Она включает цилиндрическую часть 43, на которой с определенным шагом размещены моечные головки 44, установленные с возможностью изменения угла их наклона.
Рамка 4 также снабжена пневматическим приводом для изменения положения рамки, а вертикальная часть рамки с цилиндрической частью может быть соединена гибким валиком для обеспечения дополнительной степени свободы.
На фиг.4 показана конструкция сепарационного модуля 19, который включает камеру 45 гашения потока, две сообщающиеся секции сепарирования 46 жидкой фазы, камеру 47 очищенного моющего раствора, камеру гашения снабжена направляющим козырьком 48. Сепарационный модуль снабжен патрубками для ввода загрязненного потока 49, патрубками 50 для вывода смешанных нефтеостатков и 51 для вывода шлама, а также патрубками для вывода очищенного раствора 52 и 53 введения моющего раствора в сепарационный модуль для передавливания нефтеостатков из первой секции сепарирования.
Секции для сепарирования снабжены насадками 54, состоящими из вертикальных коалесцирующих пластин.
Рассмотрим реализацию предлагаемого способа мойки наружной поверхности транспортного средства, железнодорожной цистерны для перевозки нефтепродуктов, на примере работы устройства.
Железнодорожный состав, состоящий из нефтеналивных цистерн 1, подается на станцию мойки, где осуществляется, практически одновременно, внутренняя и наружная мойка цистерн. Внутренняя мойка может осуществляться аналогично описанной в Патенте РФ №2200637 и в пояснениях не нуждается.
После окончания внутренней мойки цистерна подается в камеру, где осуществляется нагрев ее поверхности до 85°С. Нагрев производят с помощью токов высокой частоты (ТВЧ). Возможно, что в процессе пропарки внутренней поверхности цистерны после внутренней мойки наружная поверхность будет уже иметь требуемую температуру и специальный нагрев наружной поверхности не понадобится.
Состав устанавливается первоначально в зону моющих рамок 2, в коллекторы 40 и 41 которых по трубопроводам подается моющий раствор заданной концентрации под давлением 1,5-3,0 МПа. Давление истечения моющих струй в процессе отмывки может регулироваться до величины, обеспечивающей оптимальный результат. Угол наклона сопел 42 подбирается опытным путем благодаря шарнирному соединению их с соответствующим коллектором.
Кроме того, рамки 2 могут совершать качательные движения за счет использования пневматического привода (на фиг.1 не показан).
Исходный моющий раствор готовят во вспомогательном модуле 6 путем порционного дозирования компонентов технического моющего средства. В рассматриваемом примере приготовлялся моющий раствор концентрацией 2,5 вес.%. В качестве исходного технического моющего средства применялся следующий состав (вес.%): смесь неионогенных ПАВ - 5,0; тринатрийфосфат - 15,0; кальцинированная сода - до 100%. После приготовления очередной порции открывался клапан 9 и очередная порция моющего раствора посредством насоса 7 перекачивалась в расходную емкость 5, которая заполнялась моющим раствором до заданного уровня.
Из расходной емкости 5 приготовленный моющий раствор поступает через основную (рабочую) емкость 11 к моющим рамкам 2 посредством насосов 12.
Температура моющего раствора в основном и вспомогательном модулях поддерживается на уровне 50-60°С за счет нагрева его теплообменниками 8 и 14 соответственно, в которые поступает теплоноситель от модуля пароподготовки 10.
Температура в расходной емкости поддерживается за счет циркуляции моющего раствора между основным модулем и расходной емкостью за счет циркуляционных насосов 13.
Более подробно конструкция рамок 2 приведена на фиг.2. Стойка рамки выполнена в виде трубопровода, охватывающего по периметру всю поверхность цистерны. На ней с определенным шагом установлены коллекторы 40 для отмывки верхней и боковых поверхностей цистерны и коллектор 41 для отмывки днища цистерны. На каждом коллекторе имеется ряд сопел 42, которые закреплены на коллекторе шарнирно, поэтому в процесс отмывки можно устанавливать их под различным углом (от 15 до 45°), контролируя качества отмывки. Кроме того, рамки 2 можно слегка поворачивать или перемещать по длине цистерны. Эти перемещения осуществляются за счет пневмопривода, который на фиг.2 не показан. Количества сопел на коллекторе 40 может достигать 40 штук, а на коллекторе 41 и более того.
В рассматриваемом примере работы устройства давление подаваемого в сопла моющего раствора составляло 2,0 МПа. Время первой стадии наружной мойки составляет 5-8 минут. Скорость перемещения цистерны выбрана 0,02 м/с. Перемещение осуществлялось автоматически посредством электролебедки 39.
Направление струй по ходу движения цистерны должно обеспечивать полное перекрытие всей поверхности цистерны, поэтому одна из рамок 2 осуществляет подачу моющего раствора по ходу движения состава, а вторая - против движения его.
На неподвижном коллекторе 41 сопла расположены по ширине днища цистерны, причем крайние сопла с углом наклона к днищу цистерны - 35-45°.
После отмывки наружной поверхности цистерны в зоне рамок 2 цистерна поступала в зону чистовой домывки, которая чаще всего осуществляется вручную с помощью шлангов, снабженных комплектом сменных наконечников. Шланги соединены с узлом высокого давления типа FALCH. Для безопасности операторов в этой зоне предусмотрены специальные площадки. Одновременно с чистовой мойкой операторы осуществляют контроль за качеством наружной мойки цистерны. Начальный напор струй составлял 8,0 МПА, но, в некоторых случаях, для удаления оставшегося загрязнения оператор увеличивал напор струй, при этом одновременно сменял наконечники шланга одного диаметра на другой меньшего диаметра. Давление моющей струи на стадии домывки поддерживают в пределах 10-30 МПа. Время домывки составило 2-5 минут.
Далее состав продвигается в зону ополаскивания, которое осуществляется следующим образом. Ополаскивание может осуществляться горячей водой или слабоконцентрированном моющим раствором. В нашем примере это был моющий раствор того же состава, который применялся на стадии мойки, но концентрация его была 0,5 вес.%.
Моющий раствор приготавливался непосредственно в расходной емкости 34 для ополаскивания и посредством насосов 35 подавался в рамку 4. Конструкция этой рамки для ополаскивания аналогична рамки 2 для стадии мойки. Принцип работы такой же.
За время необходимое для ополаскивания, состав достигает зоны сушки.
Сушка осуществляется теплым воздухом, поступающим в рамку 4 от системы 38 подготовки его.
Конструкция рамки 4 приведена на фиг. 3 и несколько отличается от применяемой на стадии мойки.
Коллектор, на котором закреплены сушильные головки, имеет дугообразную форму и расположен соосно к наружной поверхности цистерны. Сам коллектор крепится к стойке 4 гибким валом, поэтому можно менять наклон и положение коллектора с помощью пневмопривода (на фиг.4 не показан). В результате каждая сушильная головка имеет столько степеней свободы, что имеет возможность совершать возвратно-поступательное или качательные движения.
Головки расположены равномерно по периметру дугообразного коллектора, причем крайние нижние головки предназначены для сушки днища цистерны.
Время сушки не более 5 минут. За один час моется от 5 до 10 цистерн, в зависимости от скорости перемещения состава и количества подъездных путей.
Все стоки, образующиеся при наружной мойке (отмывки и чистовой домывки) цистерны, поступают в приемный колодец 15, представляющий наклонную канавку, по которой они поступают на установку очистки сточных нефтесодержащих вод.
Установка очистки работает следующим образом. Нефтесодержащие сточные воды через сетки-ловушки 16, в которых осаждаются наиболее крупные твердые частицы, поступают в песколовку 17 и далее через сетки ловушки 18, имеющие более мелкие ячейки, чем сетки-ловушки 16, и через патрубок 49 в сепарационный модуль 19. Количество модулей может быть различным, в зависимости от количества образующихся стоков и производительности установки для наружной мойки.
Конструкция сепарационного модуля приведена на фиг.4. Предварительно очищенные от твердых частиц нефтесодержащие стоки поступают в камеру гашения 45 самотеком. В ней происходит гашение энергии потока за счет расширения его. В результате в нижней части камеры оседают механические примеси (шлам). Однако основной поток сточной воды, содержащий нефтепродукты, находящиеся в виде крупных капель нефти или тонкодиспергированной эмульсии, и мелкие частицы, поступает в первую секцию двухсекционного сепаратора 46, в котором находится тонкослойный модуль - насадка 54. Тонкослойный модуль выполнен из отдельных вертикальных параллельно расположенных коалесцирующих пластин, которые образуют между собой щелевые каналы. В результате того, что поток входит в верхнюю часть первой секции сепаратора, а выходит в противоположном нижнем по диагонали углу, в первой секции образуется зона сгущения, в которой происходит накопление шлама. При прохождении нефтесодержащего потока по щелевым каналам, под действием эффекта Пуазейля, происходит естественный процесс коалесценции, т.е. на смачивающих поверхностях пластин тонкослойного модуля капли сливаются, образуя сплошную пленку, которая вследствие разности плотностей воды и нефти всплывает и поднимается вверх. Таким образом, верхняя зона этой секции сепаратора играет роль накопителя слоя нефтепродуктов.
Для контроля за направлением потока и уровнем накопившихся в первой секции сепаратора нефтепродуктов камера гашения 45 снабжена козырьком 48, поэтому при превышении нефтепродуктами уровня козырька они самотеком будут поступать через верхний патрубок в корпусе сепарационного модуля 19, в накопитель 23 смешанных нефтеостатков, причем козырек 48 также играет роль направляющей поверхности. Одновременно, начало самотека нефтепрдукта является сигналом для перекачки нефтеостатков в накопитель 23. Как это происходит будет описано ниже.
Освобожденная от нефтепродуктов сточная вода с выхода первой секции сепаратора поступает снизу на вход второй секции, в котором также размещены насадки, образующие модуль 54, состоящий из вертикальных параллельно расположенных коалесцирующих пластин, образующих щелевые каналы. В этих щелевых каналах происходит отделение от моющего раствора более плотных частиц. Это происходит потому, что из-за параболического распределения скоростей в щелевых каналах восходящий поток оттесняет более плотные частицы (шлам) к пластинам, образующим стенки щелевых каналов (эффект Пуазейля). Оттесняя твердые частицы к поверхностям коалесцирующих пластин, поток выносит их благодаря диагональному направлению движения в застойную зону, где эти частицы медленно оседают. Очищенный моющий раствор через разгрузочный порог поступает в камеру 47 и далее с помощью насосов 20 в расходную емкость 5 для дальнейшего использования в процессе мойки.
Перекачка смешанных нефтеостатков в накопитель 23 осуществляется гидравлическим передавливанием. Для осуществления его перекрывают вентиль 52 на выходе камеры 47 и на патрубке 49 - вход в камеру гашения 45. Затем через дополнительный патрубок 53 с помощью насоса 21 в камеру 47 подают моющий раствор из расходной камеры 5. Вода, заполняя полностью камеру 47, оказывает гидравлическое давления на жидкость, находящуюся в секциях сепарирования 46, в результате чего уровень в первой секции сепарирования увеличивается и накопившийся слой нефтеостатков перетекает в накопитель 23. При этом, как только нижний слой нефтепродуктов достигает уровень козырька, передавливание прекращают, а установку для очистки нефтесодержащих сточных вод переводят на рабочий режим в обратном порядке.
Шламы, находящиеся в камере гашения 45 и в застойных зонах секций 46 сепарирования, через патрубки 51 соответственно направляли в общий трубопровод и далее в отстойник 25, снабженный датчиками уровня 26. По мере накопления шлама в этой емкости его через клапан 31 подавали на вход виброкавитационного гомогенизатора (ВКИ) 27. На второй вход ВКИ из накопителя 23 смешанных нефтеостатков подавались нефтепродукты через клапан 29 и насос 30. В случае необходимости их подогревали электронагревателем, чтобы повысить текучесть за счет снижения вязкости при очистке стоков, образующихся при наружной мойке, количество отсепарированных нефтепродуктов невелико, поэтому их недостаточно для утилизации шлама путем получения топлива, поэтому иногда нефтешламы полностью отправляют на известкование, а для приготовления более качественного топлива используют нефтепродукты, отсепарированные при наружной и внутренней мойке цистерн.
Приготовление топлива в рассматриваемом примере реализации происходило вместе со шламом, т.е. как было описано выше.
Оптимальное соотношение между объемом нефтепродуктов и шламом в рассматриваемом примере составляло 8:1 и достигалось за счет установки дозирующих устройств. В ВКИ происходило смешение шлама с нефтепродуктами посредством интенсивной гомогенизации с эмульгированием содержащейся в смеси жидкости диспергированной смеси шлама и нефтеостатков, что позволяло получать однородную структуру топлива. Для повышения надежности на выходе ВКИ был установлен циркуляционной насос, подающий часть гомогенизированной смеси обратно на вход ВКИ, через трубопровод, соединяющий его с трубопроводом подачи нефтепродуктов из сборника 23.
С выхода ВКИ приготовленное гомогенизированное топливо направляют в емкость сбора гомогенизированного топлива 36, которая также была снабжена электронагревателем.
Далее посредством насоса 32 топливо поступало на сжигание в котельную 33.
Стоки, образующиеся на стадии ополаскивания, являются относительно чистыми, поэтому их возвращают через волокнистый фильтр 36 в расходную емкость 35 для ополаскивания и вторично используют. После окончания цикла мойки состава моющий раствор с помощью насоса 37 используют для приготовления очередной порции моющего раствора во вспомогательном модуле 6.
Кроме того, в процессе накопления шлама в отстойнике 25 шлам отстаивается, а накопившаяся вверху жидкая фаза откачивается в сепарационные модули (жирная линия со стрелкой). Такой вариант предусмотрен, но он не связан с циклом мойки наружной поверхности, т.к. может происходить через неопределенный срок, минимум несколько суток.
На этом процесс реализации способа завершен, и после приемки цистерн инспектором состав удалялся, а на его место подавался следующий.
В результате использования предлагаемого изобретения удалось достигнуть следующих положительных результатов:
- повышение качества наружной отмывки цистерн за счет отсутствия непромытых участков;
- уменьшение ручного труда за счет возможности автоматизации наружной мойки цистерн, а также контроля качества мойки;
- полной утилизации шламов и нефтеотходов, образующихся в процессе внутренней и наружной мойки цистерн;
- отсутствие стоков, т.к. схема мойки внутри и снаружи цистерн бессточная;
- улучшение условий труда обслуживающего персонала ввиду отсутствия вредных веществ, горячей воды и пропаривания.
В настоящее время установка прошла опытно-промышленные испытания и будет внедряться в железнодорожных депо различных железных дорог России начиная с 2003 г.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СПОСОБ МОЙКИ НАРУЖНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПАССАЖИРСКИХ ВАГОНОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ | 2004 |
|
RU2264312C1 |
| СПОСОБ ПОДГОТОВКИ НЕФТЕНАЛИВНЫХ ЦИСТЕРН К РЕМОНТУ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ | 2002 |
|
RU2237586C2 |
| СПОСОБ И УСТРОЙСТВО МОЙКИ СУДОВЫХ ТАНКОВ ПРИ ПОДГОТОВКЕ ТАНКЕРОВ И ГАЗГОЛЬДЕРОВ К ТРАНСПОРТИРОВКЕ НЕФТЕПРОДУКТОВ | 2011 |
|
RU2468958C1 |
| СПОСОБ ОЧИСТКИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ЦИСТЕРН ОТ ОСТАТКОВ ОРГАНИЧЕСКИХ ПРОДУКТОВ И МОЮЩЕЕ СРЕДСТВО, ИСПОЛЬЗУЕМОЕ В СПОСОБЕ | 2007 |
|
RU2357811C1 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОЙКИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ЦИСТЕРН | 2009 |
|
RU2412911C2 |
| СИСТЕМА ОЧИСТКИ РЕЗЕРВУАРОВ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ И ТРАНСПОРТИРОВКИ НЕФТЕПРОДУКТОВ | 2012 |
|
RU2519375C2 |
| ДВУХСТУПЕНЧАТЫЙ СПОСОБ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТИ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЙ НЕФТЕПРОДУКТАМИ | 2015 |
|
RU2592521C1 |
| СПОСОБ ОБРАБОТКИ ВЫСОКОЗАГРЯЗНЕННЫХ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ВОД, ОСАДКОВ И ГРУНТОВ И АППАРАТНАЯ ЛИНИЯ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 2007 |
|
RU2331587C1 |
| Автоматизированная установка для мойки подвижного состава железнодорожного транспорта | 2015 |
|
RU2613077C1 |
| СПОСОБ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТИ ОТ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ | 2004 |
|
RU2262396C1 |
Изобретение относится к наружной мойке транспортного средства, в частности железнодорожных цистерн для перевозки нефти и нефтепродуктов, но может быть использовано для аналогичных целей при наружной мойке автомобильных цистерн, грузовых и пассажирских вагонов при их косметической мойке. Наружную мойку осуществляют моющим раствором заданной концентрации, приготовленным путем порционного дозирования компонентов технического моющего средства. Наружная мойка включает несколько операций: предварительный нагрев наружной поверхности, мойку, включающую две стадии - отмывку и чистовую домывку, ополаскивание и сушку наружной поверхности. Стоки, образующиеся при отмывке загрязненного моющего раствора, подвергают многостадийной очистке, причем предварительно отделяют крупные частицы, затем более мелкие, а водную фракцию разделяют в сепарационных модулях, снабженных насадками, состоящими из параллельных коалесцирующих вертикальных пластин. В результате из водной фракции выделяют смешанные нефтеостатки, шламы и очищенный моющий раствор, который направляют на приготовление очередной порции моющего раствора, т.е. возвращают в цикл мойки. Стоки, образующиеся при ополаскивании, пропускают через фильтр и далее, также направляют в цикл мойки наружной поверхности. Смешанные нефтеостатки и шлам накапливают в соответствующих емкостях, а затем утилизируют путем гомогенизации их в виброкавитационном измельчителе. Полученное топливо направляют на сжигание в котельную. Устройство, реализующее предлагаемый способ, включает все средства для его реализации. Технический результат - создание экологически чистой технологии мойки наружной поверхности транспортного средства, повышение качества отмывки, улучшение условий труда обслуживающего персонала. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил.
Смесь ионо- и неионогенных ПАВ 2,0-5,0
Кальцинированная сода или кальцинированная
сода и фосфаты натрия До 100
| СПОСОБ МОЙКИ ВАГОНОВ-ЦИСТЕРН С МЕТАЛЛИЧЕСКИМ КОЖУХОМ | 1994 |
|
RU2139209C1 |
| ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ПРЕССОВАНИЯ ТРУБ И ПРУТКОВ | 1997 |
|
RU2122909C1 |
| МОБИЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТИ ОТ УГЛЕВОДОРОДНЫХ СОЕДИНЕНИЙ | 2002 |
|
RU2194632C1 |
| СПОСОБ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ОТ УГЛЕВОДОРОДНЫХ СОЕДИНЕНИЙ | 2002 |
|
RU2194636C1 |
