Технологический комплекс обезвреживания резервуаров после слива ракетного горючего
TECHNOLOGICAL COMPLEX FOR DECONTAMINATION OF RESERVOIRS AFTER PROPELLANT FUEL DRAINAGE

Изобретение относится к устройствам обезвреживания средств хранения и транспортирования от остатков токсичных жидкостей, в частности от ракетного горючего, и может быть использовано на объектах хранения и транспортирования ракетного горючего, а также в автоматизированных системах управления (АСУ) технологическими процессами обезвреживания средств хранения.
Комплекс мероприятий по предотвращению вредного воздействия ракетных горючих на личный состав, технику и окружающую среду принято именовать «обезвреживание» (Справочник военных терминов. - М.: Воениздат. Составители A.M. Плехов, С.Г. Шапкин. 1988).
Ракетные горючие (гептил, самин и однокомпонентные топлива) являются токсичными веществами как в жидком, так и в газообразном состоянии. В связи с этим после слива ракетного горючего из резервуара его внутренняя поверхность и минимальный «несливаемый» остаток должны быть обезврежены. Концентрированные ракетные горючие являются пожаровзрывоопасными. В связи с этим перед проведением их обезвреживания рекомендуется снизить концентрацию минимального остатка ракетного горючего в резервуаре путем разбавления водой.
Известно техническое средство для обеззараживания, выполненное на автомобильном шасси. Техническое средство содержит рабочее оборудование для дегазации, дезактивации и дезинфекции и включает емкость для жидких растворов, насос, систему трубопроводов, баллоны для жидких растворов, связанные трубопроводами с компрессором для заполнения их сжатым воздухом, предварительно заправленных растворами. Насос и компрессор снабжены гидроприводами от насоса высокого давления, подключенного к коробке отбора мощности автомобиля (RU П №48429 U1, МПК G21F 9/00, A61L 2/00, 2005 г.).
Недостатками указанного технического средства являются:
- повышенная пожаровзрывоопасность процесса обезвреживания без предварительного снижения концентрации остатка ракетного горючего;
- воздействие на обслуживающий персонал и окружающую среду паров ракетного горючего, выделяющихся из резервуара в процессе обезвреживания.
Наиболее близкой к заявляемому изобретению по технической сущности и взятой за прототип является обмывочно-нейтрализационная машина, содержащая размещенные на раме автомобиля водяной котел для хранения, подогрева и перевозки воды, бак для приготовления технологического раствора, насос центробежный с приводом от коробки отбора мощности двигателя для подачи воды и технологического раствора в нейтрализуемую емкость, систему трубопроводов с запорной арматурой, обеспечивающую выполнение технологических операций. Нейтрализация емкостей из-под ракетного горючего производится путем полного залива в емкость технологического раствора. При выполнении работ в холодное время производится подогрев воды в котле до требуемой температуры. Просушка резервуара до полного удаления влаги производится естественным проветриванием в течение от нескольких часов до нескольких суток в зависимости от погодных условий (рекламный проспект «Машина обмывочно-нейтрализационная 8Т311Д ОАО «Пожтехника», г. Торжок, Тверской обл., сайт от 07.11.2015 г. www.pozhtehnika.ru - прототип).
Недостатками указанной обмывочно-нейтрализационной машины являются:
- отсутствие возможности удаления «несливаемого» остатка ракетного горючего собственным оборудованием требует либо привлечения дополнительных устройств, либо увеличения расхода воды и технологического раствора;
- отсутствие возможности дозированной подачи воды и технологического раствора в обезвреживаемый резервуар приводит к резкому повышению температуры раствора ракетного горючего в резервуаре и неконтролируемому выбросу паров ракетного горючего в атмосферу;
- использование только одного технологического раствора не обеспечивает полного обезвреживания ракетного горючего;
- значительные затраты времени на просушку внутренней поверхности резервуара.
Технический результат изобретения - повышение эффективности и качества обезвреживания внутренней поверхности резервуаров после слива ракетного горючего.
Этот технический результат достигается тем, что технологический комплекс обезвреживания резервуаров после слива ракетного горючего, содержащий установленные на транспортном средстве подогреваемую емкость для воды, насос с приводом от коробки отбора мощности двигателя транспортного средства, подключенный всасывающим патрубком к сливному патрубку емкости для воды, а напорным патрубком через индивидуальные запорные клапаны - к заливному патрубку емкости для воды и к трубопроводу подачи воды в обезвреживаемый резервуар, баки с технологическими растворами, сливные патрубки которых связаны между собой трубопроводом с запорными клапанами, согласно изобретению дополнительно содержит систему удаления «несливаемого» остатка ракетного горючего, состоящую из бака-накопителя и самовсасывающего насоса, всасывающий патрубок которого связан трубопроводом с зачистной трубой обезвреживаемого резервуара, а напорный - с баком-накопителем и дополнительно введенной емкостью сбора продуктов обезвреживания, насос для дозированной подачи технологических растворов, всасывающий патрубок которого подключен между запорными клапанами к трубопроводу, соединяющему баки с технологическими растворами, а напорный патрубок - через индивидуальный запорный клапан к сливно-наливной трубе обезвреживаемого резервуара, компрессор для перемешивания водного раствора ракетного горючего, подключенный индивидуальным трубопроводом к зачистной трубе обезвреживаемого резервуара, установку для промывки внутренней поверхности резервуара после удаления из него продуктов обезвреживания, состоящую из вспомогательного бачка для воды и высоконапорного насоса, напорный патрубок которого индивидуальным трубопроводом с запорным клапаном подключен к обезвреживаемому резервуару, газовое пространство которого сообщено индивидуальными трубопроводами с дополнительно введенными фильтром-поглотителем паров ракетного горючего и через обратный клапан - с системой просушки внутренней поверхности обезвреживаемого резервуара, при этом напорный патрубок насоса подачи воды дополнительно подключен к вспомогательному бачку установки для промывки резервуара, а электродвигатели всех насосов технологического комплекса подключены к коробке отбора мощности двигателя транспортного средства через генератор переменного тока.
На фиг. 1 представлена функциональная схема технологического комплекса обезвреживания резервуаров после слива ракетного горючего;
фиг. 2 - лицевая панель блока управления последовательностью выполнения операций обезвреживания.
Технологический комплекс обезвреживания резервуаров после слива ракетного горючего содержит систему 1 удаления остатка ракетного горючего из обезвреживаемых резервуаров, подогреваемую емкость 2 для воды с насосом-дозатором 3, баки 4 и 5 для технологических растворов с насосом-дозатором 6, установку 7 для промывки внутренней поверхности резервуара с высоконапорным насосом 8, фильтр-поглотитель паров 9 ракетного горючего, компрессор 10 для перемешивания раствора в обезвреживаемом резервуаре, систему 11 просушки внутренней поверхности резервуара, емкость 12 сбора продуктов обезвреживания, электронный блок 13 контроля температуры раствора в резервуаре и блок управления последовательностью выполнения операций обезвреживания, лицевая панель которого представлена на фиг. 2.
Для обезвреживания ракетных горючих используются разные технологические растворы. Так, для обезвреживания ракетного горючего гептил применяются 20% водный раствор формалина и 20% водный раствор уксусной кислоты. Для обезвреживания ракетного горючего самин и однокомпонентных топлив применяется 1% водно-аммиачный раствор (pH=7-8) метанитробензойной кислоты (МНБК).
Система 1 удаления остатков ракетного горючего состоит из бака-накопителя 14 остатков ракетного горючего и самовсасывающего насоса 15, всасывающий патрубок которого (без позиции) связан трубопроводом 16 через запорный клапан 17 с зачистной трубой 18 обезвреживаемого резервуара 19. Напорный патрубок (без позиции) самовсасывающего насоса 15 через запорный клапан 20 связан с баком-накопителем 14, а через запорный клапан 21 - с емкостью 12 сбора продуктов обезвреживания. Трубопровод 16 соединяется с зачистной трубой 18 резервуара 19 с помощью специального рукава для ракетного горючего (участок а-а).
3
3
Бак-накопитель 14 объемом не менее 0,2 м оснащен указателем уровня 22 и датчиком предельного уровня 23, подключенными к блоку управления последовательностью выполнения операций обезвреживания. Для удаления «несливаемого» остатка ракетного горючего из обезвреживаемого резервуара 19 используется самовсасывающий зачистной электронасос 15 (плунжерный или мембранный) с производительностью откачки 15-20 дм/мин, вакуумметрическая высота всасывания не менее 5 м. Для привода насоса используется электродвигатель во взрывозащищенном исполнении мощностью 1 кВт.
3
Насос-дозатор 3 для воды всасывающим патрубком подключен к сливному патрубку (без позиции) емкости 2 для воды, а напорным патрубком - к заливному патрубку емкости 2. Сливной и заливной патрубки емкости 2 снабжены индивидуальными запорными клапанами 24 и 25. Насос-дозатор 3 напорным патрубком связан с обезвреживаемым резервуаром 19 трубопроводом 26 через запорный клапан 27. Трубопровод 26 на участке б-б подключен к сливно-наливной трубе 28 резервуара 19 с помощью специального рукава (участок б-б). Емкость 2 для воды объемом не менее 2 м снабжена термоэлектронагревателями 29, указателем уровня воды 30, датчиком предельного уровня воды 31 и датчиком температуры воды 32. Указатель уровня воды 30 и датчики 31 и 32 подключены к блоку управления последовательностью выполнения операций обезвреживания.
3
Для обеспечения дозированной подачи воды в обезвреживаемый резервуар 19 из емкости 2 используется насос-дозатор с производительностью 10-100 дм/мин с приводом от электродвигателя мощностью не более 1 кВт. Как вариант используется насос-дозатор марки НДЭМ (НДГЭМ).
3
Для дозированной подачи технологических растворов из баков 4 и 5 в резервуар 19 используется насос-дозатор 6 с подачей от 1-5 дм/мин, который подключен к бакам 4 и 5 через запорные клапаны 33 и 34, а к резервуару 19 - через запорный клапан 36, трубопровод 35 и специальный рукав (участок в-в на фиг. 1). Как вариант используется насос-дозатор марки НДЭМ (НДГЭМ).
3
3
Бак 4 объемом 0,3 м, используемый для 20% водного раствора формалина, снабжен указателем уровня 37, а бак 5 объемом 0,15 м, используемый для 20% водного раствора уксусной кислоты, снабжен указателем уровня 38.
3
3
Установка 7 для промывки внутренней поверхности обезвреживаемого резервуара состоит из вспомогательного бачка 39 для воды объемом не более 50 дм и высоконапорного насоса 8, напорный патрубок которого через запорный клапан 40 и индивидуальный трубопровод 41 подключен к устройству 42 для промывки внутренней поверхности обезвреживаемого резервуара 19. В установке 7 для промывки внутренней поверхности обезвреживаемого резервуара используется высоконапорный насос производительностью 0,36-0,75 м/ч и давлением 3,3-17 МПа. Устройство 42 для промывки выполнено в виде распылительной головки с отверстиями. Для пополнения вспомогательного бачка 39 водой он подключен трубопроводом 43 через запорный клапан 44 к напорному патрубку насоса-дозатора 3 для воды. Устройство 42 опускается в резервуар 19 через один из патрубков на крышках резервуара.
2
2
Фильтр-поглотитель паров 9 ракетного горючего подключен к газовому пространству обезвреживаемого резервуара 19 индивидуальным трубопроводом 45 через запорный кран 46. Для поглощения паров ракетного горючего используется каталитический фильтр-поглотитель паров ракетного горючего АКВ-3 (ЩКЗ-3). Массовая доля основной фракции - не менее 80%, удельная поверхность - не менее 150 м/г, насыпная плотность - 0,7-0,9 г/см. Индивидуальный трубопровод 45 подключается к одному из свободных патрубков на крышках резервуара 19.
Компрессор 10 для перемешивания раствора ракетного горючего подключен к обезвреживаемому резервуару 19 индивидуальным трубопроводом 47 через запорный клапан 48. Индивидуальный трубопровод 47 подключается к зачистной трубе 18 резервуара 19 с помощью специального рукава (участок г-г).
Система 11 просушки внутренней поверхности обезвреживаемого резервуара состоит из воздухонагревателя 49, снабженного обратным клапаном 50, индивидуальным воздухопроводом 51 и датчиком 52 температуры воздуха, подключенным к блоку управления последовательностью выполнения операций обезвреживания. Индивидуальный воздухопровод 51 подключен к одному из свободных патрубков на крышках обезвреживаемого резервуара 19.
3
Емкость 12 сбора продуктов обезвреживания объемом не менее 1 м соединена с самовсасывающим насосом 15 системы 1 удаления остатков ракетного горючего и снабжена указателем уровня 53 и датчиком 54 предельного уровня.
Все емкости и баки имеют в нижней части патрубки с запорными кранами (без позиций) для полного опорожнения.
Электронный блок 13 контроля температуры раствора в обезвреживаемом резервуаре 19 связан с датчиком температуры 55 раствора, размещенном внутри резервуара 19, и с блоком управления последовательностью выполнения операций обезвреживания.
Блок управления последовательностью выполнения операций обезвреживания размещен в индивидуальном отсеке, связан со всеми функциональными системами технологического комплекса и позволяет управлять последовательностью и режимами выполнения технологических операций. На лицевой панели блока управления последовательностью выполнения операций обезвреживания (фиг. 2) имеются блок цифровой индикации рабочих параметров (зона А), блок световой индикации положения запорных клапанов (зона Б), блок контроля температуры раствора в обезвреживаемом резервуаре 19 (зона В), блок-задатчик параметров и режимов подачи воды, технологических растворов и просушки (зона Г), переключатель программного механизма (зона Д) и пульт питания блока управления (зона Е).
Программа последовательности выполнения технологических операций обезвреживания резервуаров после слива ракетного горючего приведена в таблице.
В составе технологического комплекса имеются специальные рукава для ракетного горючего (участки а-а, б-б, в-в, г-г) для подключения технологического комплекса к обезвреживаемому резервуару 19.
Все трубопроводы технологического комплекса снабжены электромагнитными запорными клапанами, подключенными к блоку управления последовательностью выполнения операций обезвреживания. Все технологическое оборудование комплекса в сборе размещено на шасси автомобиля КамАЗ-53501 грузоподъемность не более 10300 кг.
Энергообеспечение технологического комплекса осуществляется от генератора 3-фазного переменного тока мощностью не менее 12 кВт с приводом от двигателя базового шасси через коробку отбора мощности.
3
3
Из практики эксплуатации резервуаров объемом 60 м, предназначенных для хранения ракетного горючего, известно, что после слива горючего центробежным насосом остается так называемый «несливаемый» остаток, количество которого составляет 600-900 дм. С целью уменьшения количества обезвреживаемого остатка горючего в состав технологического комплекса включена система 1 удаления остатков ракетного горючего, которая позволяет уменьшить этот остаток в 8-10 раз и тем самым сократить время обезвреживания, расход воды и технологических растворов.
3
3
3
3
Из проведенных исследований по обезвреживанию ракетного горючего гептил следует, что на 1 дм гептила требуется 5-6 дм воды, 1,30-1,35 дм 20% раствора формалина, 0,40-0,45 дм 20% раствора уксусной кислоты.
Конечными продуктами обезвреживания ракетного горючего гептил являются малолетучие и умеренно токсичные бис-диметилгидразон глиоксаля и полимерная масса, которые уничтожаются на специально оборудованных площадках.
Таким образом, совокупность отличительных признаков, а именно дополнительное введение насоса 6 для дозированной подачи технологических растворов, системы удаления остатков ракетного горючего, фильтра-поглотителя паров ракетного горючего, компрессора для перемешивания раствора, установки промывки и системы просушки, позволила сократить расход воды и технологических растворов, исключить выброс паров ракетного горючего в атмосферу и сократить трудозатраты и время на проведение процесса обезвреживания.
Технологический комплекс функционирует следующим образом.
Перед началом проведения работ по обезвреживанию резервуаров после слива ракетного горючего проводится подготовка технологического комплекса к работе:
- заполняют водой емкость 2 (через горловину);
- заполняют 20% водным раствором формалина бак 4 (через горловину);
- заполняют 20% водным раствором уксусной кислоты бак 5 (через горловину).
При отрицательной температуре воздуха включают генератор переменного тока, включают термоэлектронагреватели 29 в емкости 2 и нагревают воду до температуры 20-30°C. Температура воды фиксируется датчиком 32 и отображается на панели блока управления (зона А на фиг. 2). Перемешивание воды в емкости 2 в процессе ее нагрева проводят насосом-дозатором 3 при открытых запорных клапанах 24 и 25.
Автомобиль, на котором размещен технологический комплекс, подъезжает к нейтрализуемому резервуару. С помощью специальных рукавов для ракетного горючего (участки а-а, б-б, в-в, г-г) и индивидуальных трубопроводов технологический комплекс подключается к обезвреживаемому резервуару 19. Датчик температуры 55 опускают в резервуар.
Далее на лицевой панели блока управления (фиг. 2) включают питание (зона Е), переключатель программного управления (зона Д) устанавливают в положение I - удаление «несливаемого» остатка ракетного горючего насосом 15 (операция №1 таблицы) и нажимают на кнопку «пуск» (зона Д). После удаления «несливаемого» остатка ракетного горючего определяют количество оставшегося (цифровая индикация в зоне А на фиг. 2), которое необходимо обезвредить непосредственно в резервуаре.
По количеству оставшегося ракетного горючего определяют необходимое количество воды и технологических растворов (формалина и уксусной кислоты) для обезвреживания.
Далее выполняют операцию №2 (дозированная подача воды в резервуар 19 насосом-дозатором 3 и перемешивание водного раствора ракетного горючего в резервуаре 19 воздухом от компрессора 10). Для этого на лицевой панели блока управления (зона Г) задают режим подачи воды (дозу и температуру воды) и время перемешивания раствора воздухом, переключатель программного управления устанавливают в положение II и нажимают на кнопку «пуск» (зона Д).
После выполнения операций №2 выполняют операцию №3 (дозированная подача формалина и перемешивание раствора в резервуаре 19). Для этого задают режим подачи раствора формалина и режим перемешивания (зона Г), переключатель программного управления устанавливают в положение III и нажимают на кнопку «пуск» (зона Д).
После выполнения операции №3 аналогичные действия производят при выполнении операции №4 (дозированная подача раствора уксусной кислоты и перемешивание раствора).
При превышении температуры раствора в резервуаре 19 выше 35°C во время подачи растворов формалина и уксусной кислоты на лицевой панели блока управления (зона В) загорается индикатор красного цвета. В этом случае с помощью кнопки (зона В) уменьшают дозу подачи растворов формалина и уксусной кислоты насосом-дозатором 6.
После слива продуктов обезвреживания из резервуара 19 (операция №5) в него устанавливают устройство промывки 42 и включают операцию №6. Промывают внутреннюю поверхность и сливают воду из резервуара 19 на грунт или в техническую канализацию самовсасывающим насосом 15 через запорный клапан 57 (операция №6). Затем открывают один из патрубков на любой крышке резервуара 19 и включают систему 11 просушки внутренней поверхности резервуара (операция №7). После завершения всех операций по обезвреживанию резервуара 19 оставшиеся технологические растворы используют для обезвреживания следующего резервуара. При длительном перерыве в работе воду из емкости 2 сливают на грунт, а технологические растворы - в специальные емкости (не показаны). Некондиционное ракетное горючее из бака-накопителя 14 сливают в специальную емкость (не показана). Продукты обезвреживания из емкости 12 сливаются в специальную емкость (не показана) и вывозятся на уничтожение.
Технологический комплекс позволяет повысить эффективность и качество обезвреживания внутренней поверхности резервуара после слива ракетного горючего.