УСТАНОВКА ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ НЕФТЕШЛАМА

Полезная модель относится к устройствам для утилизации нефтешлама и других твердых нефтесодержащих отходов (грунта, загрязненного нефтью и нефтепродуктами), а также отходов, загрязненных отработанными маслами.
Известна установка для термического обезвреживания твердых отходов, содержащая устройство для сжигания, включающее вращающийся барабан с загрузочной и разгрузочной камерами, загрузочное устройство, люк выгрузки, дожигатель дымовых газов, горелку, а также устройство очистки дымовых газов (см., например, а.с.SU №1702098 от 20.11.1989 г., МПК F23G 5/20).
Недостатком этой установки является отсутствие эффективного устройства очистки дымовых газов, что приводит к необходимости (для эффективного обезвреживания отходов) использования устройства для сжигания сложной конструкции. В частности, в нем имеется два загрузочных устройства (второе - в разгрузочной камере для встречной подачи горючих отходов) и колосниковая решетка, закрепленная определенным образом в зависимости от степени заполнения барабана сжигаемыми отходами.
Известна также взятая за прототип установка для утилизации нефтешлама, содержащая устройство для сжигания, включающее вращающийся барабан с передней и задней крышками, загрузочное устройство, разгрузочное устройство, горелку и дымосос, а также устройство для очистки дымовых газов, включающее циклон и систему дымоходов (см., например, патент РФ на изобретение №2341547 от 23.11.2006 г., МПК F23G 5/20).
Недостатком этой установки является невозможность использования ее только для сжигания нефтешлама (без операции выпаривания нефтепродуктов) с обеспечением при этом необходимой в соответствии с современными требованиями экологии степени очистки дымовых газов от пыли и химически активных продуктов горения (оксидов, диоксидов азота, серы и т.п.).
Объясняется это конструктивными особенностями установки, в частности, выполнением устройства для сжигания нефтешлама из (фиг.1) выполненных в виде вращающихся барабанов термодесорбера 1 (предназначенного для сжигания нефтешлама в период вывода установки на заданный режим и дожигания его на этом режиме) и испарителя 9 (предназначенного для выпаривания из нефтешлама нефтепродуктов на заданном режиме), т.е. двухступенчатым, а устройства для очистки дымовых газов, имеющего возможность выбрасывания их в атмосферу на первой ступени (в процессе сжигания нефтешлама в термодесорбере), без скруббера для мокрой очистки, что делает очистку газов, образовавшихся в термодесорбере, не эффективной. При этом объем вредных выбросов паров нефтепродуктов в атмосферу снижается только после их интенсивного охлаждения и конденсации нефтепродуктов во фракционном блоке, т.е. в конце двухступенчатого технологического процесса утилизации нефтешлама.
Полезная модель решает задачу создания простой и экономичной установки для утилизации нефтешлама с эффективной очисткой дымовых газов от пыли и химически активных продуктов горения.
Для решения этой задачи в известной установке для утилизации нефтешлама, содержащей устройство для сжигания, включающее вращающийся барабан с передней и задней крышками, загрузочное устройство, разгрузочное устройство, горелку и дымосос, а также устройство для очистки дымовых газов, включающее циклон и систему дымоходов, в соответствии с полезной моделью устройство для очистки дымовых газов снабжено расположенным за циклоном скруббером, выполненным в виде полого вертикального цилиндра и имеющим устройство каплеобразования, выполненное в виде форсунки вертикального орошения, расположенной в верхней части скруббера на его оси, и расположенной ниже скруббера емкости блока водоподготовки, связанной с помощью напорного трубопровода, снабженного насосом и краном, с форсункой, а с помощью сливного трубопровода - с нижней частью скруббера, при этом входной патрубок дымохода в скруббере расположен снизу, его горизонтальный торец - на оси скруббера над максимально возможным уровнем воды в его нижней части, а над упомянутым торцом имеется горизонтальная перегородка, расположенная с кольцевым зазором относительно стенок скруббера.
Горизонтальная перегородка выполнена в виде усеченного конуса.
Форсунка выполнена сменной.
Вращающийся барабан имеет возможность расположения под углом к горизонту, для чего рама снизу снабжена регулировочными винтами.
Внутренняя поверхность вращающегося барабана снабжена наклонными лопастями.
Привод загрузочного устройства и горелка закреплены на передней крышке вращающегося барабана, задняя крышка выполнена в виде камеры дожигания, связанной с циклоном, а разгрузочное устройство выполнено в виде люка в камере дожигания, при этом в кольцевом зазоре между барабаном и камерой дожигания имеются воздуховоды с регулируемым поперечным сечением.
Благодаря конструктивным особенностям заявляемой установки: снабжению устройства очистки дымовых газов мокрым пылеуловителем - скруббером, имеющим устройство каплеобразования (в виде форсунки вертикального орошения в верхней части скруббера и контура оборотного водоснабжения), а также расположенный снизу входной патрубок дымохода и расположенную над горизонтальным торцом этого патрубка горизонтальную перегородку с зазором относительно стенок скруббера, - появилась возможность обеспечения эффективной очистки попадающих в атмосферу дымовых газов от вредных примесей, что позволило создать простую и экономичную в изготовлении, соответствующую требованиям экологии одноступенчатую установку для сжигания нефтешлама.
Заявляемая полезная модель обладает совокупностью существенных признаков, неизвестных из уровня техники для объектов аналогичного назначения, что позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию «новизна».
Полезная модель поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема установки.
Установка состоит из устройства сжигания нефтешлама и устройства очистки дымовых газов.
Устройство сжигания представляет собой вращающийся барабан 1, установленный на раме с помощью четырех роликовых опор 2 и снабженный приводом вращения 3. Привод выполнен в виде мотор-редуктора и цепной передачи со звездочкой.
Для дозированной подачи в барабан нефтесодержащих отходов в передней части располагается загрузочное устройство 4, состоящее из бункера и загрузочного шнека 5.
Барабан 1 имеет неподвижно закрепленные на раме переднюю торцевую крышку 6 и камеру дожигания 7, расположенную сзади. Концевые части барабана расположены внутри крышки 6 и камеры 7 с кольцевыми зазорами 8. В зазоре 8 камеры 7 имеются воздуховоды, величина поперечного сечения которых для изменения количества подаваемого воздуха с целью достижения необходимой температуры сжигания в барабане регулируется с помощью дисковых поворотных заслонок (не показаны).
Для перемещения нефтешлама внутри барабана 1 в процессе его вращения на его внутренних стенках имеются наклонно расположенные лопасти.
Для регулирования скорости перемещения нефтешлама внутри барабана 1 в зависимости от состава загружаемых отходов (т.е. производительности установки), а также для установки на площадках с уклоном барабан имеет возможность изменения угла наклона к горизонту, для чего рама барабана снабжена регулировочными винтами 9. Оптимальный угол наклона барабана - 1° (по результатам испытаний).
Камера 7 имеет снизу люк 10 с автоматически открывающейся (по мере накопления зольных остатков) крышкой.
На крышке 6 смонтированы привод шнека 5, горелка розжига 11 с вентилятором и воздуходувка для принудительного нагнетания воздуха в барабан 1 (не показаны).
Устройство очистки дымовых газов выполнено в виде циклона 12, мокрого пылеуловителя - скруббера 13 (форсуночного типа) и дымососа 14, последовательно соединенных с барабаном 1 и между собой с помощью дымоходов 15,16 и 17. При этом дымоход 15 соединяет камеру дожигания 7 с верхней частью циклона 12, дымоход 16 верхнюю часть циклона с нижней частью скруббера 13, а дымоход 17 - верхнюю часть скруббера с дымососом 14.
Дымосос 14 снабжен двумя вентиляторами (не показаны).
Циклон 12 предназначен для сухой очистки дымовых газов от твердых частиц (размером более 20 мкм) и представляет собой полый вертикальный цилиндр с конус ной частью снизу и расположенным на дне люком для периодической автоматической выгрузки накопившегося объема пыли.
Скруббер 13 предназначен для снижения температуры и мокрой очистки дымовых газов от мелкодисперсной пыли (частиц пыли и сажи размером менее 20 мкм) и химически активных продуктов горения (оксидов, диоксидов азота, серы и т.п.).
Скруббер 13, также выполненный в виде полого вертикального цилиндра, снабжен устройством каплеобразования, которое состоит из сменной форсунки 18 для вертикального орошения полости скруббера и контура оборотного водоснабжения. Форсунка 18 расположена в верхней части скруббера на его оси.
Контур оборотного водоснабжения представляет собой расположенную ниже скруббера 13 емкость 19 (блок водоподготовки), в которой происходит охлаждение и очистка воды от осажденных частиц дымовых газов, напорный 20 и сливной 21 трубопроводы, а также нижнюю часть скруббера - поддон 22. Трубопровод 20 соединен одним концом с нижней частью емкости 19, а другим - с форсункой 18, а трубопровод 21-одним концом соединен с емкостью 19, а другим - с поддоном 22. Трубопровод 20 снабжен насосом 23 и краном 24.
Высота расположения верхнего конца трубопровода 21 выбирается из условия обеспечения возможности постоянного слива жидкости из поддона 22 в емкость 19, для чего уровень жидкости в поддоне поддерживается постоянным (определяется выбором соотношения производительности насоса с диаметром трубопровода 21).
С помощью блока водоподготовки 19 вода, циркулирующая в контуре водоснабжения, для предотвращения образования твердых отложений на внутренней поверхности скруббера и в элементах контура может быть подготовлена в виде слабого щелочного раствора.
Подача дымовых газов в скруббер производится снизу с помощью входного патрубка (конца дымохода 16), торец которого расположен горизонтально на оси скруббера. Высота, на которой расположен торец входного патрубка, выбирается из условия расположения его над постоянным уровнем жидкости в поддоне 22.
Над торцом входного патрубка имеется горизонтальная (в виде усеченного конуса) перегородка 25, закрепленная на скруббере 13. Между краями перегородки и стенками скруббера имеется кольцевой зазор. Перегородка предназначена для отбрасывания после удара о ее нижнюю поверхность некоторого количества частиц дымовых газов в наполненный жидкостью поддон 22, а также предотвращения попадания капель жидкости во входной патрубок.
Для осушения дымовых газов, выходящих из скруббера, и возврата взвешенной мелкодисперсной жидкости в контур водоснабжения скруббер снабжен также циклонами - влагоотделителями (не показаны) с вентиляторами (дымососа 14).
Выходной патрубок для дымовых газов расположен в верхней части скруббера над форсункой 18.
Установка работает следующим образом.
До начала процесса горения нефтешлама включается устройство каплеобразования скруббера 13 (включается насос 23, открывается кран 24), в результате чего вода, подаваемая из емкости 19 по трубопроводу 20 и распыляемая форсункой 18, начинает орошать скруббер изнутри. На дне скруббера (в поддоне 22) устанавливается постоянный уровень жидкости, для чего она по трубопроводу 21 сливается в емкость 19.
Подготовленные к утилизации нефтесодержащие отходы (содержание нефтяных составляющих в шламе не более 30%) загружаются в бункер устройства загрузки 4 и после розжига горелки 11 подаются шнеком 5 во вращающийся барабан 1.
После возгорания шлама и стабилизации процесса горения горелка 11 отключается (воздуходувка продолжает работать) и включается дымосос 14. В процессе вращения барабана 1 отходы перемешиваются, сжигаются при температуре 500-650°С (при этом происходит испарение и разложение содержащихся в шламе нефтепродуктов) и постепенно перемещаются с помощью лопастей к камере дожигания 7. В камере 7 происходит дожигание паров нефтепродуктов при температуре 1200°С, которая достигается благодаря избытку кислорода, подаваемого через воздуховоды зазора 8 (регулировкой положения заслонок). Сгоревший шлам в виде золы выгружается через люк 10.
Образовавшиеся в процессе сжигания шлама дымовые газы по дымоходу 15, в котором продолжается дожигание крупных частиц, поступают в циклон 12, где в процессе вращения потоком воздуха, нагнетаемого воздуходувкой, происходит гравитационное отделение не сгоревших крупных частиц пыли от дымовых газов. Удаление накопившегося в конусной части циклона объема осевшей пыли производится периодически (по мере образования) через люк.
Далее по дымоходу 16 очищенные от крупных частиц дымовые газы снизу поступают в скруббер 13 и начинают охлаждаться уже во входном патрубке, благодаря его расположению в слое жидкости, находящейся в поддоне 22. Затем одна часть несгоревших пылевидных твердых частиц дымовых газов, ударившись о горизонтальную часть перегородки 25, падает в жидкость в поддоне 22, а другая часть (в том числе химически активные продукты горения) - улавливается парами мелкодисперсной жидкости, которые охлаждаются (до 100-130°С) и конденсируются на стенках скруббера. При этом конденсат под действием гравитационных сил стекает вниз по стенкам и скапливается в поддоне 22, откуда сливается по трубопроводу 21 в емкость 19, где происходит охлаждение и очистка циркулирующей в контуре воды.
Из скруббера дымовые газы попадают в циклоны-влагоотделители, а затем с помощью дымососа 14 выбрасываются в атмосферу.
3
Установка изготовлена и прошла эксплуатационные испытания, по результатам которых можно сделать вывод о ее простоте и надежности, а также соответствии требованиям экологии. Установка обеспечивает низкое содержание вредных веществ в попадающих в окружающую среду газах: диоксидов серы, азота, оксида азота - меньше 50 мг/м каждого, оксида углерода - меньше 400 мг/м. Содержание нефтепродуктов в зольном остатке не превышает 5%.
Полезная модель может быть использована в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей отраслях, на предприятиях, обслуживающих магистральные нефтепроводы, на других промышленных предприятиях, а также в морских и речных портах для утилизации нефтешламов, замазученных грунтов и других нефтесодержащих отходов, образующихся при аварийных разливах нефти и ее продуктов, а также твердых отходов, содержащих отработанные масла, в т.ч. растительного происхождения.