СПОСОБ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТИ ВОДОЕМА ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЙ НЕФТЕПРОДУКТАМИ (ВАРИАНТЫ) И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТКАЧИВАНИЯ НЕФТЕПРОДУКТОВ С ПОВЕРХНОСТИ ВОДОЕМА В ПРИЕМНЫЙ НАКОПИТЕЛЬ Российский патент 2013 года по МПК E02B15/04 E02B15/06 E02B15/08 

Изобретение относится к охране окружающей среды, а именно техническим приемам очистки поверхности открытых водоемов, а более конкретно к способам, использующим различные средства для очистки поверхности водоемов от загрязнений нефтепродуктами, разлившихся на поверхности водоемов в результате аварий на морских нефтедобывающих установках, нефтепроводах и при транспортировке нефти танкерами.

Заявителем в качестве наиболее близкого аналога для первого варианта изобретения выбран также способ очистки поверхности водоема от загрязнения нефтепродуктами (см. п.RU №2143516 от 27.02.1998, опубл. 27.12.1999), включающий локализацию загрязненного участка, забор нефтепродуктов заборным устройством и сброс их в приемный накопитель. Заборное устройство оборудовано вращающимся барабаном (выпуклая поверхность, ограниченная с боковых сторон), посредством которого осуществляется порционный забор нефтепродуктов и сброс их в приемный накопитель. Такой способ очистки неэффективен, т.к. у него большая трудоемкость выполнения локализации загрязненного участка, связанная с установкой, регулированием, натягиванием гибкого ограждения и поддерживанием ограждения в рабочем вертикальном положении, а вследствие порционного забора и сброса нефтепродуктов низкая производительность.

Заявителем в качестве наиболее близкого аналога для второго варианта изобретения выбран способ очистки поверхности водоема от загрязнения нефтепродуктами (см. п. US № 4139470 А, опубл. 13.02.1979), включающий локализацию загрязненного участка водоема, забор нефтепродуктов заборным устройством в виде установленной на поверхности водоема нефтеловушки с тангенциальным забором нефтепродуктов и сброс нефтепродуктов в приемный накопитель устройством для откачивания, установленным в центральной зоне нефтеловушки.

Заявителем в качестве наиболее близкого аналога для третьего изобретения выбрано устройство для откачивания нефтепродуктов с поверхности воды в приемный накопитель (см. п. GB № 2239199, опубл. 26.06.1991), содержащее цилиндрический корпус с вертикальной осью вращения, приемный накопитель.

Техническим результатом предлагаемых изобретений является повышение эффективности очистки поверхности водоема от загрязнений нефтепродуктами за счет стабильного сбора нефтепродуктов с поверхности водоема и сведение к минимуму наличие воды в откачиваемых нефтепродуктах при упрощении конструкции используемых устройств и способов очистки поверхности водоемов.

Поставленный технический результат достигается по первому варианту изобретения за счет того, что в известном способе очистки поверхности водоема от загрязнения нефтепродуктами, включающем локализацию загрязненного участка водоема, забор нефтепродуктов заборным устройством с выпуклой поверхностью, ограниченной с боковых сторон, и сброс их в приемный накопитель, согласно изобретению локализацию загрязненного участка осуществляют путем создания посредством регулируемого воздушного потока направленного перемещения нефтепродуктов на выпуклую поверхность заборного устройства, на которую предварительно по направлению воздушного потока подают под давлением непрерывный струйный поток воды, сформированный посредством щелевого сопла гидронасоса, который располагают ниже границы раздела фаз вода - нефтепродукт, непрерывным струйным потоком воды сбрасывают поток нефтепродуктов в приемный накопитель, который располагают за выпуклой поверхностью с образованием щели между ними, через которую сбрасывают непрерывный струйный поток воды в водоем.

Выпуклую поверхность заборного устройства выполняют из полосы, ограниченной с боковых сторон фланцами, края выпуклой поверхности располагают ниже уровня водоема, а непрерывный струйный поток воды формируют в зоне границы раздела фаз вода - нефтепродукт вблизи края выпуклой поверхности заборного устройства.

Стенку приемного накопителя, обращенную к выпуклой поверхности заборного устройства, выполняют симметрично последней.

Приемный накопитель погружают в водоем, жестко монтируют с заборным устройством, при этом верхние края его располагают выше уровня водоема.

Поставленный технический результат достигается по второму варианту изобретения за счет того, что в известном способе очистки поверхности водоема от загрязнений нефтепродуктами, включающем локализацию загрязненного участка водоема, забор нефтепродуктов заборным устройством в виде установленной на поверхности водоема нефтеловушки с тангенциальным забором нефтепродуктов и сброс нефтепродуктов в приемный накопитель устройством для откачивания, установленным в центральной зоне нефтеловушки, согласно изобретению локализацию загрязненного участка осуществляют путем создания посредством регулируемого воздушного потока направленного перемещения нефтепродуктов к нефтеловушке в виде незамкнутого кольцевого бортового ограждения с захватным зевом, одну сторону которого выполняют по касательной к незамкнутому кольцевому бортовому ограждению и направлением ее на поверхности водоема в сторону встречного воздушного потока.

Поставленный технический результат достигается по третьему изобретению за счет того, что известное устройство для откачивания нефтепродуктов с поверхности воды в приемный накопитель, содержащий цилиндрический корпус, привод с вертикальной осью вращения, приемный накопитель, в котором согласно изобретению цилиндрический корпус, образующий полость приемного накопителя, смонтирован в навитой из полосы спирали под углом полосы спирали к наружной поверхности цилиндра и плотным прижатием к ней нижней кромки полосы спирали с образованием спирального желоба для отвода нефтепродуктов в приемный накопитель. Вал привода цилиндра выполнен полым.

Заявленная группа изобретений объединена единым изобретательским замыслом, а именно: использование воздушного потока в предлагаемых способах очистки поверхности водоема от загрязнений нефтепродуктами.

Предлагаемые изобретения обеспечивают высокую эффективность очистки поверхности водоема от загрязнений нефтепродуктами.

По первому варианту: непрерывный струйный поток воды, подаваемый воздушным поток под давлением на выпуклую поверхность заборного устройства образует на ней «водяную транспортерную ленту», которая подхватывает подгоняемые воздушным потоком нефтепродукты и непрерывным потоком перемещает (транспортирует) их на большой скорости к приемному накопителю и, таким образом, непрерывным струйным потоком воды сбрасывает непрерывный поток нефтепродуктов в приемный накопитель.

Такой способ очистки поверхности водоема от загрязнений нефтепродуктам является стабильным, высокопроизводительным при минимальном наличии воды в откачиваемых нефтепродуктах. Высокая скорость забора нефтепродуктов при очистке поверхности водоема чрезвычайно важна при ветре и сильных течениях.

По второму варианту: подгоняемые воздушным потоком нефтепродукты непрерывным потоком на скорости улавливаются простой по своей конструкции нефтеловушкой, где они концентрируются в центральной части нефтеловушки, значительно увеличиваются в объеме и толщине слоя нефтепродуктов и непрерывно, при минимальном наличии воды, нефтепродукты отводятся устройством для откачивания в приемный накопитель.

Такой способ очистки поверхности водоема от загрязнений нефтепродуктам является стабильным, высокопроизводительным и надежным (вследствие отсутствия движущихся частей) при минимальном наличии воды в откачиваемых нефтепродуктах.

Предлагаемое устройство обеспечивает стабильный (устойчивый) сбор нефтепродуктов с водной поверхности и является:

- компактным, обеспечивающим непрерывный отвод нефтепродуктов с поверхности водоема и перекачивание их в приемный накопитель;

- высокопроизводительным, т.к. обеспечивает высокую скорость откачивания нефтепродуктов;

- надежным в работе;

- сводит к минимуму наличие воды в откачиваемых нефтепродуктах. Кроме того, высота подъема нефтепродуктов не ограничена. Такая конструкция будет эффективно работать и при большой волне.

Предлагаемые изобретения обеспечивают повышение эффективности очистки поверхности водоема от загрязнений нефтепродуктами, повышение производительности и снижение трудозатрат за счет стабильного (устойчивого) сбора нефтепродуктов с водной поверхности и сведение к минимуму наличия воды в откачиваемых нефтепродуктах при упрощении конструкции используемых устройств и технологии (способов) очистки поверхности водоемов.

Проведенные патентные исследования не выявили сходных технических решений, что позволяет сделать вывод о новизне и изобретательском уровне заявляемых технических решений.

Отечественная промышленность располагает всеми средствами (материалами, оборудованием и технологиями), необходимыми для широкого использования предлагаемых изобретений для очистки поверхности водоемов от загрязнений нефтепродуктами.

Сущность заявляемых изобретений поясняется чертежами, где:

на фиг.1 - схема очистки поверхности водоема от загрязнений нефтепродуктами (по первому варианту изобретения);

на фиг.2 - общий вид заборного устройства (по второму варианту изобретения);

на фиг.3 - нефтеловушка - вид сверху (по второму варианту изобретения);

на фиг.4 - устройство для откачивания нефтепродуктов в поперечном сечении;

на фиг.5 - устройство для откачивания нефтепродуктов на поверхности водоема.

Способ очистки поверхности водоема 1 от загрязнения нефтепродуктами 2 по первому варианту включает:

- локализацию нефтепродуктов 2 на загрязненном участке водоема 1.

Локализацию нефтепродуктов 2 на загрязненном участке водоема 1 осуществляют путем создания посредством воздушного потока 3, регулируемого по горизонтали, вертикали и мощности, направленного перемещения нефтепродуктов к заборному устройству 6. Воздушный поток 3 формируют щелевым соплом 4 воздушного насоса 5.

- забор нефтепродуктов 2 заборным устройством 6 с выпуклой поверхностью 7, ограниченной с боковых сторон фланцами 8;

- сброс нефтепродуктов 2 в приемный накопитель 9.

Посредством регулируемого воздушного потока создают направленное перемещение нефтепродуктов 2 на выпуклую поверхность 7 заборного устройства 6, на которую предварительно по направлению воздушного потока 3 подают под давлением непрерывный струйный поток воды 10.

Струйный поток воды 10 формируют посредством щелевого сопла 11 гидронасоса 12, который располагают ниже границы раздела фаз вода - нефтепродукт.

Выпуклую поверхность 7 заборного устройства 6 выполняют из полосы, ограничивая с боковых сторон фланцами 8. Заборное устройство 6 погружено в воду таким образом, чтобы края выпуклой поверхности 7 были ниже уровня водоема 1, а большая часть выпуклой поверхности 7 была над поверхностью водоема 1.

Непрерывный струйный поток воды 10 формируют ниже границы раздела фаз вода - нефтепродукт вблизи края 13 выпуклой поверхности 7 заборного устройства 6.

Непрерывный струйный поток воды 10 образует на выпуклой поверхности 7 заборного устройства 6 «водяную транспортерную ленту», которая перемещает (транспортирует) непрерывный поток 14 нефтепродуктов 2 к приемному накопителю 9. За выпуклой поверхностью 7 заборного устройства 6 двухслойный поток жидкости (воды и нефтепродуктов) разделяют. Поток 14 нефтепродуктов 2 сбрасывают в приемный накопитель 9, а непрерывный струйный поток воды 10 сбрасывают в водоем 1. Приемный накопитель 9, погруженный в водоем 1, располагают за выпуклой поверхностью 7 заборного устройства 6 с образованием щели между ними (приемным накопителем и выпуклой поверхностью заборного устройства), через которую сбрасывают непрерывный струйный поток воды 10 в водоем 1. Такое разделение осуществляют посредством стенки 15 приемного накопителя 9, обращенной к выпуклой поверхности 7 заборного устройства 6, которую выполняют симметрично последней (выпуклой поверхности 7). Приемный накопитель 9 жестко монтируют с заборным устройством 6 таким образом, чтобы верхние края 16 его (приемного накопителя 9) были выше уровня водоема 1. После заполнения приемной емкости 9 нефтепродукты 2 откачивают.

Способ очистки поверхности водоема 1 от загрязнений нефтепродуктами 2 по второму варианту включает:

- локализацию нефтепродуктов 3 на загрязненном участке водоема 1;

- забор нефтепродуктов 2 заборным устройством в виде установленной на поверхности водоема 1 нефтеловушки 17 с тангенциальным забором нефтепродуктов 2;

- сброс нефтепродуктов 2 в приемный накопитель устройством для откачивания 18, установленным в центральной зоне нефтеловушки.

Локализацию нефтепродуктов 2 на загрязненном участке водоема 1 осуществляют путем создания посредством регулируемого воздушного потока 3 направленного перемещения нефтепродуктов 2 к нефтеловушке 17. Воздушный поток формируют щелевым соплом 4 воздушного насоса 5.

Нефтеловушку 17 выполняют в виде незамкнутого кольцевого бортового ограждения 19 с захватным зевом 20, одну сторону 21 которого выполняют по касательной к незамкнутому кольцевому бортовому ограждению 19 и направлением ее на поверхности водоема 1 в сторону встречного воздушного потока 3. Другая сторона 22 захватного зева 20 отогнута во внешнюю сторону от первой стороны 21 к незамкнутому кольцевому бортовому ограждению 19, обеспечивая широкую полосу захвата нефтепродуктов 2.

Нефтепродукты 2 под действием воздушного потока 3, попадая посредством тангенциального забора их через захватный зев 20 в кольцевое пространство незамкнутого кольцевого бортового ограждения 19, оказываются под действием центробежных сил вовлеченными в круговое движение (вращение). Под действием этого движения происходит разделение фаз жидкости. Более легкая фаза (нефть) концентрируется в центральной части нефтеловушки и уровень нефтепродуктов 2 в этой части поднимается, слой нефтепродуктов 2 становится толще и увеличивается их объем. В центральной части располагают устройство 18 для непрерывного откачивания нефтепродуктов 2 в приемный накопитель. Более тяжелая фаза (вода) отожмется на периферию, к стенке кольцевого бортового ограждения 19 и будет опускаться вниз.

Устройство 18 для откачивания нефтепродуктов 2 с поверхности водоема в приемный накопитель содержит цилиндрический корпус 23, привод 24 с вертикальной осью вращения. Цилиндрический корпус 23 выполнен полым, образующим полость 25 приемного накопителя. Вал 26 привода цилиндра 23 также выполнен полым.

Цилиндрический корпус 23 смонтирован в навитой из полосы 27 спирали 28 под углом полосы 27 спирали 28 к наружной поверхности 29 цилиндрического корпуса 23 и плотным прижатием к ней нижней кромки 30 полосы 27 спирали 28 с образованием спирального желоба 31 для отвода нефтепродуктов 2 в полость 25 приемного накопителя.

Устройство 18 для откачивания нефтепродуктов 2 с поверхности водоема 1 в приемный накопитель работает следующим образом.

Устройство 18 для откачивания нефтепродуктов 2 опускают на локализованный участок нефтепродуктов 2. Включается привод цилиндрического корпуса 23. При вращении цилиндрического корпуса 23 окружающая многофазная жидкость поверхности водоема 1 приходит во вращательное движение. В образующую воронку (на чертеже отсутствует) стекается поверхностный слой нефтепродуктов 2. В воронке поднимается уровень нефтепродуктов 2, слой нефтепродукта 2 становится толще и увеличивается их объем. Наружная поверхность 29 цилиндрического корпуса 23 при окунании в этот нефтяной слой покрывается пленкой нефтепродукта. При вращении цилиндрического корпуса 23 нижняя кромка 30 полосы 27 спирали 28 счищает с наружной поверхности 29 цилиндрического корпуса 23 налипшую пленку нефтепродукта 2, и этот продукт стекает в спиральный желоб 31. По спиральному желобу 31 происходит подъем нефтепродукта 2 вверх и через верхнюю торцевую кромку 32 цилиндрического корпуса 23 их слив во внутреннюю полость цилиндрического корпуса 23, которая является полостью 25 приемного накопителя. В нефтепродуктах 2, откачиваемых предлагаемым устройством 18, наличие воды минимальное. Откачивание собранных нефтепродуктов из полости 25 приемного накопителя осуществляется через полый вал 26 привода вращения цилиндрического корпуса 23.

Заявители подготовили видеоролик о проведенных испытаниях предлагаемых изобретений, который могут представить экспертизе.

Изобретение относится к охране окружающей среды, а именно очистке поверхности водоемов от загрязнений нефтепродуктами, разлившихся на поверхности в результате аварий на морских нефтедобывающих установках, нефтепроводах и при транспортировке нефти танкерами. В первом способе очистки поверхности водоема от загрязнения нефтепродуктами осуществляют локализацию загрязненного участка водоема путем создания посредством регулируемого воздушного потока 3 направленного перемещения нефтепродуктов 2 на выпуклую поверхность 7 заборного устройства 6. Выпуклая поверхность 7 заборного устройства 6 ограничена с боковых сторон фланцами. Предварительно на выпуклую поверхность 7 по направлению воздушного потока 3 подают под давлением непрерывный струйный поток воды 10. Поток воды формируют посредством щелевого сопла 11 гидронасоса 12. Гидронасос 12 располагают ниже границы раздела фаз вода - нефтепродукт. Непрерывным струйным потоком воды 10 сбрасывают поток нефтепродуктов в приемный накопитель 9. Приемный накопитель 9 располагают за выпуклой поверхностью 7 с образованием щели между ними, через которую сбрасывают непрерывный струйный поток воды 10 в водоем 1. Во втором способе осуществляют локализацию загрязненного участка водоема и сбрасывают нефтепродукты в приемный накопитель устройством для откачивания 18. Локализацию участка осуществляют путем создания посредством регулируемого воздушного потока 3 направленного перемещения нефтепродуктов 2 к заборному устройству. Заборное устройство выполняют в виде нефтеловушки 17 с тангенциальным забором нефтепродуктов. Нефтеловушку 17 выполняют в виде незамкнутого кольцевого бортового ограждения 19 с захватным зевом 20. Одну сторону 21 захватного зева 20 выполняют по касательной к незамкнутому кольцевому бортовому ограждению 19 и направлением ее на поверхности водоема 1 в сторону встречного воздушного потока 3. Устройство 18 для откачивания нефтепродуктов 2 с поверхности водоема в приемный накопитель содержит цилиндрический корпус 23, привод 24 с вертикальной осью вращения. Цилиндрический корпус 23 образует полость 25 приемного накопителя. Корпус 23 смонтирован в навитой из полосы 27 спирали 28. Полоса 27 спирали 28 расположена под углом к наружной поверхности 29 цилиндра 23 и плотно прижата к наружной поверхности29 цилиндра нижняя кромка 30 полосы 27 спирали 28 с образованием спирального желоба 31. Обеспечивается повышение эффективности очистки поверхности водоема от загрязнений нефтепродуктами. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ очистки поверхности водоема от загрязнений нефтепродуктами, включающий локализацию загрязненного участка водоема, забор нефтепродуктов заборным устройством с выпуклой поверхностью и сброс их в приемный накопитель, отличающийся тем, что локализацию загрязненного участка осуществляют путем создания посредством регулируемого воздушного потока направленного перемещения нефтепродуктов на выпуклую поверхность заборного устройства, на которую предварительно по направлению воздушного потока подают под давлением непрерывный струйный поток воды, сформированный посредством щелевого сопла гидронасоса, который располагают ниже границы раздела фаз вода - нефтепродукт, непрерывным струйным потоком воды сбрасывают поток нефтепродуктов в приемный накопитель, который располагают за выпуклой поверхностью с образованием щели, через которую сбрасывают непрерывный струйный поток воды в водоем.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что выпуклую поверхность заборного устройства выполняют из полосы, ограничивая с боковых сторон фланцами, края выпуклой поверхности погружают ниже уровня водоема, а непрерывный струйный поток воды формируют ниже границы раздела фаз вода - нефтепродукт вблизи края выпуклой поверхности заборного устройства.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что стенку приемного накопителя, обращенную к выпуклой поверхности заборного устройства, выполняют симметрично последней.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что приемный накопитель погружают в водоем, жестко монтируют с заборным устройством, при этом верхние края его располагают выше уровня водоема.

5. Способ очистки поверхности водоема от загрязнений нефтепродуктами, включающий локализацию загрязненного участка водоема, забор нефтепродуктов заборным устройством в виде установленной на поверхности водоема нефтеловушки с тангенциальным забором нефтепродуктов и сброс нефтепродуктов в приемный накопитель устройством для откачивания, установленным в центральной зоне нефтеловушки, отличающийся тем, что локализацию загрязненного участка осуществляют путем создания посредством регулируемого воздушного потока направленного перемещения нефтепродуктов к нефтеловушке в виде незамкнутого кольцевого бортового ограждения с захватным зевом, одну сторону которого выполняют по касательной к незамкнутому кольцевому бортовому ограждению и направлением ее на поверхности водоема в сторону встречного воздушного потока.

6. Устройство для откачивания нефтепродуктов с поверхности водоема в приемный накопитель, содержащее цилиндрический корпус, привод с вертикальной осью вращения, отличающееся тем, что цилиндрический корпус, образующий полость приемного накопителя, смонтирован в навитой из полосы спирали под углом полосы спирали к наружной поверхности цилиндра и плотным прижатием к ней нижней кромки полосы спирали с образованием спирального желоба для отвода нефтепродуктов в приемный накопитель.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что вал привода цилиндрического корпуса выполнен полым.