Требования к техническим средствам по предотвращению загрязнения моря нефтью

Главная       Учебники - Морское дело      Справочник судового механика по теплотехнике

 поиск по сайту     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..   80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  ..

 

 

10.1.2. Требования к техническим средствам по предотвращению загрязнения моря нефтью



Конструктивные требования, направленные на уменьшение количества образования нефтеводяных смесей в судовых условиях, предусмотрены Международной конвенцией по предотращению загрязнения моря с судов 1973 г. с протоколом 1978 г.(МАРПОЛ 73/78) и являются наиболее эффективными мерами по предотвращению загрязнений нефтью. К таким мерам относятся: оснащение новых танкеров танками изолированного балласта и системами мойки танков сырой нефтью; выполнение требований о недопустимости балластировки топливных танков на новых судах валовой вместимостью 4000 рег.т и более. При этом оговаривается, что если в исключительных случаях принимается балласт в топливные танки, то он должен сохраняться на борту или сбрасываться через систему очистки либо через систему контроля.

В связи с тем что полностью исключить смешение воды и нефти сложно, на судах должны быть предусмотрены специальные устройства — нефтеводяные сепарационные установки. Такие установки классифицируются как сепарационное оборудование, когда они обеспечивают паспортную очистку смесей до нефтесодержания менее 100 млн-1, и как фильтрующее оборудование — до нефтесодержания менее 15 млн-1.

При нахождении судна в районе, где запрещен непосредственный слив нефт'есодержаших вод, они должны перекачиваться в сборный танк, вместимость которого определяется временем нахождения в запретном районе. Если судно не работает во внутренних морских водах, то минимальная чместимость сборного танка рассчитывается из условия заполнения его в течение трех суток. Для сбора отходов от сеиарации топлива и масла, чистки топливных танков и фильтров и других видов шлама на судне должна быть предусмотрена специальная цистерна.

Выдача нефтесодержащих вод во внесудовые приемные устройства должна осуществляться по отдельному трубопроводу, выведенному, как правило, на оба борта с концевым сливным соединением международного образца. МАРПОЛ 73/78 оговаривает требования по контролю за сбросом с судов нефтесодержащих вод и в обязательном порядке требует для ряда
судов наличия систем автоматического замера, регистрации и управления сбросом. Для танкеров и приравненных к ним судов обязательно наличие отстойного (отстойных) танка с прибором раздела сред нефть — вода.

При расчете вместимости шламовых цистерн, требования к которым определяются Правилом 17 Приложения 1 к МАРПОЛ 73/78, учитывается род используемого топлива в энергетической установке судна, суточный расход топлива и максимальная продолжительность рейса между портами (если продолжительность неизвестна, то принимается равной 30 сут), а также балластировка топливных танков.

В обобщенном виде требования к оснащению судов техническими средствами по предотвращению загрязнения моря нефтью приведены в табл. 10.2.

Одним из наиболее важных технических средств по предотвращению загрязнения нефтью является сепарационное и фильтрующее оборудование, к которому предъявляется ряд требований. Оно должно работать в автоматическом режиме (согласно знаку автоматизации судна), но при этом необходимо предусмотреть и ручное управление. Подача обслуживающих насосов должна соответствовать пропускной способности оборудования, слив очищенной воды должен производиться через под-прижиненный клапан или трубопровод, расположенный выше верхней части сепаратора. Метод очистки и конструктивное исполнение сепаратора выбираются с учетом обеспечения нефтесодержания в стоке не более 100 или 15 млн-1 независимо от содержания нефти в исходной смеси. Сепаратор со степенью очистки 15 млн” более предпочтителен. Производительность сепаратора должна обеспечивать обработку льяльных вод на судне за 6 ч в сутки (1 ч за вахту). При выборе автоматики и клапана слива нефти из сборника необходимо учитывать требования о минимальной обводненности отсепарированных нефтепродуктов (не более 10%).

 

 

Модернизированный сепаратор типа СКМ лишен этих недостатков. Оснащение его дополнительным фильтром для очистки воды от механических примесей способствует продлению срока службы коалесцирующих элементов. Вода к элементу подводится снаружи, что обеспечивает дополнительное его прижатие к гнезду давлением воды. Помимо этого исчезла необходимость в наружном перфорированном металлическом каркасе, что позволило освоить производство бескаркасных коалесцирующих элементов. Основные данные по сепараторам типа СКМ приведеныв табл. 10.3, а по их фильтрам — в табл. 10.4. Количество коалесцирующих элементов в сепараторах типов СК и СКМ зависит от производительности и составляет 2... 12шт.Параметры коалесцирующих элементов приведены в табл. 10.5.

Очистка загрязненных вод в сепараторе типа СКМ производится по схеме, представленной на рис. 10.1. Льяльная вода прокачивающим насосом подается через подогреватель в полость грубой очистки, в которой за счет гравитации происходит отделение основной массы нефтепродуктов. Отде-ленные нефтепродукты всплывают и собираются в нефтесборнике первой ступени, а очищенная вода поступает на коалесцирующие элементы. Мелкие частицы нефтепродуктов на поверхности элементов укрупняются и также всплываютв нефтесборник. Часть нефтепродуктов, которые не успели всплыть в полости грубой очистки, пройдя элементы, укрупняются и накапливаются во внутренней полости элементов. Затем через распределительные трубы вытесняются потоком воды в полость тонкой очистки. В этой полости отсепарированные нефтепродукты всплывают во второй нефтесборник, а окончательно очищенная вода сливается за борт.

Поскольку сепаратор — напорного типа, то для его защиты предусмотрен предохранительный клапан, который обеспечивает аварийный слив при превышении предельного давления 0,4 МПа (4,0 кгс/см2). Для автоматического выпуска воздуха из сепаратора предусмотрены специальные клапаны на каждом нефтесборнике. Это сделано с целью исключения нарушения процесса очистки и нормальной работы системы автоматического слива отсерпарированных нефтепродуктов. Принцип действия этих клапанов основан на том, что при скоплении воздуха уровень воды в сепараторе понижается, поплавок при этом опускается и с помощью рычажной системы открывает клапан. По мере вытеснения воздуха уровень воды повышается, поплавок всплывает и закрывает клапан. Клапан слива очищенной воды подпружинен и поддерживает давление в сливной полости сепаратора в пределах 0,05 МПа (0,5 кгс/см2).

Сепаратор оснащен контрольно-измерительными и управляющими приборами: манометрами, по которым производится контроль перепада давлений на коалесцирующих элементах и давления пара на подогреватель; реле давления РДК-57С, предназначенным для подачи сигнала о достижении предельного давления перед коалесцирующими элементами 0,4 МПа (4,0 кгс/см2); реле давления РКС-1А-01, отключающим насос при срыве потока в напорной магистрали через 20 ... 40 с после падения давления; термометрами, по которым контролируется температура нефтеводяной смеси в сепараторе и нефтеостатков в нефтесборниках; системой автоматического подогрева нефтеводяной смеси; системой автоматического слива отсерпарированных нефтепродуктов. Регулирование слива двухпозиционное и происходит в следующем порядке. При отсутствии нефтепродуктов нефтесборники заполнены водой, сигнальные лампы „Верхний уровень” и „Нижний уровень” не горят. По мере накопления нефтепродуктов вода оттесняется из нефтесборника, оголяя датчик верхнего уровня. От его сигнала загорается лампа „Верхний уровень”. В процессе дальнейшего вытеснения воды из нефтесборника нефтепродукты достигают датчика нижнего уровня, по сигналу которого включается электромагнитный клапан слива нефтепродуктов. При этом загораются сигнальные лампы „Слив нефтепродуктов” и „Нижний уровень”, а лампа „Верхний уровень” гаснет. Электромагнитный клапан остается открытым до тех пор, пока вода не достигнет верхнего датчика уровня. Предусмотрен и ручной слив отсерпарированных нефтепродуктов, для чего от каждого нефтесборник а выведено по два трубопровода с пробными кранами.

В качестве датчиков уровня нефтепродуктов в сепараторах типа СКМ используются в основном сигнализаторы уровня СУС-16ИОМ. От работы сигнализаторов уровня во многом зависит эффективность действия сепаратора, поэтому не реже 1-2 раз в год следует производить их техническое обслуживание: наружный осмотр первичного и вторичного преобразователей, удаление пыли и грязи с наружных поверхностей. Чувствительные элементы следует тщательно осмотреть и в случае необходимости промыть водой для удаления с них грязи и твердых частиц; разбирать их не следует. Допускаемый предельный перепад давления на коалесцирующих элементах составляет 0,35 МПа (3,5 кгс/см2), после чего элементы подлежат замене.

Для продления срока службы полипропиленовых коалесцирующих элементов, помимо удаления механических примесей из воды,необходимо сепаратор держать постоянно заполненным водой. Осушение коалесцирующих элементов приводит к образованию на них засохшей корки грязи и быстрому выходу из строя. Наличие воды в сепараторе можно определить по пробным краникам.

Установка сепарционная типа УСКГ состоит из агрегата насосного, фильтра-отстойника, блоков грубой и тонкой очистки, щита манометрового, клапана парового электромагнитного, щита управления установкой, контрольно-измерительноных приборов и электрооборудования. Фильтр-отстойник предназначен для предварительного отстоя и фильтрации льяльной воды с помощью фильтрующего патрона. Для подогрева воды в полости фильтра-отстойника размещен подогреватель. Внутри блоков грубой и тонкой очистки размещены коалесцирующие патроны (сорбирующая загрузка) .

Особенность установки типа УСГК заключается в том, что при необходимости режим очистки может измениться. Для получения остаточного содержания нефти менее 15 млн-1 нефтеводяная смесь последовательно очищается в фильтре-отстойнике, блоках грубой и тонкой очистки. При нахождении в открытом море блок тонкой очистки может отключаться, чем сохраняется ресурс коалесцирующих элементов.
Конструкция УСГК-2,0 несколько усовершенствована: применены вакуумная схема очистки и сорбирующая загрузка в доочистном каскаде, что повысило очистную способность; исключен коалесцирующий элемент, что увеличило ресурс ступени тонкой очистки.

Сепараторы типа ОВ установлены на ряде типов судов польской постройки (В400, В406, В408 и др.). Сепаратор имеет три ступени, полностью автоматизирован, оснащен сигнализатором предельного нефтесо-держания фирмы „Гестра” типа OR34S, который управляет сбросом: при нефтесодержании менее 15 млн-1 за борт, при большем — в сборную цистерну. Особенностью этого сепаратора является подача смеси на первую ступень под вакуумом, так как прокачивающий насос расположен за первой ступенью. Это в значительной степени уменьшает эмульгирование смеси, но осложняет отбор проб до сепаратора из-за неработоспособности пробоотборных устройств. Указанное обстоятельство, а также отвод воды только за борт при достижении паспортной степени очистки потребовали переделки системы трубопроводов и разработки методики и программы испытаний на очистную способность применительно к сепаратору типа ОВ.

Сепарационные установки системы RWO типа GSF и WZ широко распространены на судах ФРП. Схема очистки нефтеводяной смеси в сепараторе системы RWO приведена на рис. 10.2.

Сепараторная система RWO состоит из гравитационного сепаратора и дополнительно включенного коалесцирующего фильтра. За счет принудительной циркуляции поток нефтеводяной смеси проходит систему кольцевых камер, сечения которых рассчитаны так, чтобы подъемная сила нефти преодолела поверхностное трение для возможности подъема в нефтесборник. Этому способствуют участки замедления ускорения потока и подогрев смеси. Отделенные нефтепродукты собираются в двух разделенных одна от другой уравнительных камерах. Уровень нефти регистрируется электродами с чувствительными элементами и с помощью автоматики нефтеслива (прибор RWO-IE-Twin) через два пневматических поршневых клапана отводится в танк нефтеостатков. Очищенная таким образом смесь поступает в дополнительно включенный фильтр, где в комбинированной коалесцирующей системе происходит ее тонкая очистка до остаточного нефтесодержания менее 15 млн"1.

Указанные сепараторы автоматизированы и оснащены сигнализатором предельного нефтесодержания типа OR34S. При достижении разности давления между сепаратором и фильтром более 0,15 МПа (1,5 кгс/см2) фильтрующие патроны необходимо заменить. Гравитационный сепаратор и фильтр должны очищаться не менее 1 раза в год. При этом при включенной автоматике система прогревается при температуре 50° С в течение нескольких часов, затем в течение 1 ч промывается заборной или пресной водой. После этого на 1 мин приоткрываются нефтеспускные клапаны, включается автоматика и затем прокачивающий насос.Сепаратор и фильтр осушаются и разбираются для осмотра, а приборы пропариваются. Если возможности пропаривания приборов нет, то внутренние их камеры следует промыть сначала дизельным топливом, затем горячей пресной водой. При очистке сепаратора не следует применять эмульгирующие моющие средства. В целом сепараторная система RWO имеет высокую надежность и не требует постоянного контроля.

Сепараторы типоразмерного ряда Юва-Ойл установлены на ряде судов. Принципиальная схема подключения сепаратора приведена на рис. 10.3.

Сепаратор состоит из двух резервуаров А и В (оцинкованных и обработанных внутри пластмассой) .прокачивающего насоса, щита управления, системы контроля и промывки. Работа сепаратора основана на отделении нефти методом гравитации, затем последовательно в двух стадиях методами коалесценции и адсорбции при пропускании нефтеводяной смеси через специальный фильтрующий материал, состоящий из твердых частиц размерами 1 ... 2 мм. При нормальной эксплуатации фильтрующий материал работает без замены один-два года. Сепараторы, по желанию заказчика, могут оснащаться приборами контроля нефтесодержания на сбросе Юва-Мо-нитор или Юва-Гестра, для чего предусмотрено их подключение к щиту управления.

Для поддержания высокой степени очистки в сепараторах Юва-Ойл предусмотрена промывка фильтрующего материала противотоком воды. Такая промывка производится перед вводом сепаратора в эксплуатацию (обе ступени промываются в течение 5 мин) примерно раз в неделю или по показаниям прибора, если нефтесодержание превысит ISvmhh-1. Обратная промывка водой производится при выключенном главном переключателе и закрытых клапанах подвода и отвода нефтеводяной смеси. Первоначально промывается резервуар А: давление воды поднимается до 0,3 МПа (3 кгс/см2), затем открывается клапан слива промывочной воды, в результате чего давление снижается примерно доОД МПа (1 кгс/см2). При таком давлении резервуар А промывается 10 мин, при этом подача промывочной воды должна быть в 3-4 раза больше пропускной способно-сти сепаратора. Аналогичным образом промывается резервуар В. Если обратная промывка не дала положительного результата и степень очистки превышает паспортную, то фильтрующий материал в резервуаре В необходимо заменить.

Смена фильтрующего материала производится путем подачи промывочной воды и открытия клапана сброса ее в шламосборник, при этом длина трубопровода не должна превышать 10 м. Фильтрующий материал можно спустить через шланг в мешок или другую емкость. Использовать насос для откачки фильтрующего материала (в том числе из шламосбор-ника) запрещается, если насос специально не предназначен для этих целей. Новый фильтрующий материал загружается в резервуар через верхний лючок на 60% высоты резервуара. В качестве фильтрующего материала используется Хемивирон Фильтрасорб 200 или аналогичный материал, количество которого зависит от производительности сепаратора на каждой из двух ступеней. При производительности сепаратора 1,0; 1,5; 2,5; 3,5; 5,0; 7,5 и 10 м3/ч расход фильтрующего материала на каждую из двух ступеней сепаратора соответственно составляет 50; 75; 100; 150; 250; 325 и 400 кг.

Опыт эксплуатации сепарационных установок, где в качестве второй ступени используется метод коалесценции, подтвердил, что степень очистки во многом зависит от своевременной замены коалесцирующих элементов (патронов), которая обеспечивает, как правило, паспортную степень очистки.

Эффективность работы (глубина очистки и срок службы фильтрующих элементов) любой сепарационной установки может быть значительно повышена включением в ее схему системы предварительного отстоя и раздельной откачки воды и нефтепродуктов [ 1]. Принципиальная схема системы отстоя и раздельной откачки изображена на рис. 10.4.

Система состоит из поплавка, снабженного в верхней части нефтесборной воронкой с гибким шлангом, а в нижней — запорным клапаном, указателя уровня разделяющих сред и приемного патрубка для откачки воды. Особенность работы системы заключается в том, что поплавок всегда находится на уровне раздела сред нефть—вода, так как его плотность на 1 ... 2 % больше плотности нефтепродуктов и на 3 ... 7 % меньше плотности откачиваемой воды. Поплавок перемещается в емкости на направляющих (тросах или трубе), являясь одновременно датчиком указателя уровня нефть — вода и автоматическим запорным клапаном.

При отстое можно спустить (откачать) слой нефтепродукта в цистерну, минуя сепарацион-ную установку. Очистке подлежит лишь нижний водяной слой. В качестве отстойной цистерны может быть использована любая сборная цистерна. Желательно, чтобы она была высокой и располагалась в диаметральной плоскости (в целях уменьшения перемешивания воды и нефти при качке) . Эксперименты и эксплуатационная проверка устройства показали высокую эффективность работы сепарационных установок: раздельная откачка нефтепродуктов и воды (поочередная или одновременная) в сотни раз уменьшает загрязнение ее фильтров.

В качестве прокачивающих насосов сепарационных установок часто используются винтовые типа 2ВВ. Они надежно работают при выполнении требований заводских инструкций, в частности требования по исключению работы насоса „всухую”. Вместе с тем зарегистрировано несколько случаев выхода из строя насосов. При ревйзии винты имеют односторонний износ боковых поверхностей, цилиндрическая поверхность их покрыта многочисленными царапинами и точечными раковинами, стальные валы в местах сальниковых уплотнений имеют значительный износ и раковины. Для повышения эксплуатационной надежности винтовых насосов следует обращать внимание на осевой зазор между боковыми поверхностями винтов при сборке и эксплуатации, который должен быть в пределах 0,01 ... 0,08 мм. Взаимное расположение винтов насосов представлено на рис. 10.5.

Работа насоса „всухую” даже в течение нескольких секунд запрещена. Перед запуском через предусмотренную пробку насос должен быть заполнен водой. Ряд сепараторов (СК,СКМ) имеют устройство, предотвращающее работу насоса-типа 2ВВ при срыве потока, — реле разности давления РКС - 1А. Следует регулярно проверять работоспособность этого реле, одной из причин неисправности которого может быть засорение подводящей трубки от насоса и разрыв полости сильфона. При смене набивки сальника нажимная втулка должна быть затянута так, чтобы через набивку обеспечивалась протечка воды в пределах 50 ... 200 капель в минуту. После запуска и работы насоса в течение 1... 15 мин осторожным подтягиванием втулки отрегулировать утечку в пределах 10 ... 120 капель в минуту. При соблюдении этого требования происходит сухое трение и как следствие выгорание набивки, усиленный износ вала, повышенные утечки в дальнейшем.