Комплексное устройство для ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов с поверхности малых рек
INTEGRATED DEVICE FOR LIQUIDATION OF EMERGENCY OIL SPILLS FROM THE SURFACE OF SMALL RIVERS

Изобретение относится к области сбора и очистки водной поверхности и может быть использовано для ликвидации разливов нефти/нефтепродуктов на водных акваториях, в частности, с поверхности проточных водоемов и малых рек.
Уровень техники
Известен способ сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности воды (варианты) (патент РФ №2550425, кл. МПК Е02В 15/04, C02F 1/52), дата публ. 10.05.2015), при котором поверхность пленки нефти или нефтепродуктов обрабатывают реагентом, содержащим природный полимер, собирают продукт их взаимодействия. В качестве реагента используют микрогели полисахаридов массой от 20000 до 200000 дальтон и размером частиц от 50 до 600 нм в водном растворе с концентрацией не менее 0,2 г/л. По первому варианту способа перед или после распыления реагента контуры пленки нефти или нефтепродуктов обрабатывают биоразлагаемым поверхностно-активным веществом в виде водного раствора с концентрацией не менее 0,1 г/л. По второму варианту способа реагент предварительно смешивают с биоразлагаемым поверхностно-активным веществом в виде водного раствора с концентрацией не менее 0,1 г/л. Смешение ведут до достижения соотношения микрогелей полисахаридов к биоразлагаемому поверхностно-активному веществу, равному соотношению 12:1-2:1. Обеспечивается повышение эффективности процесса сбора нефти или нефтепродуктов с поверхности воды, снижение удельного расхода реагентов и снижение остаточного количества этих реагентов в воде. Недостатком данного способа является неэффективность использования в проточных реках, большой расход и высокая стоимость.
Известен способ сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности судоходных рек с быстрым течением (патент РФ №2593295, кл. МПК Е02В 15/04, дата публ. 10.08.2016), при котором устанавливают боновое заграждение, производят сжатие и локализацию разлива на поверхности водоема. Далее собирают и удаляют нефть или нефтепродукты в приемную емкость. При этом до сжатия и локализации разлива нефти или нефтепродукта проводят его разделение на два или более пятен разлива и для каждого формируют мобильный ордер боновых заграждений. Предварительно разрабатывают ситуационные модели разлива нефти или нефтепродуктов на определенном участке реки. Учитывают характер истечения, гидрологические и метеорологические параметры, градиент скоростей по ширине водотока в различные сезонные периоды, включающие наиболее вероятные траектории движения пятна разлива, его размеры и скорости перемещения, состав сил и средств для локализации и ликвидации разлива нефти или нефтепродуктов. Выбирают для реализации наиболее близкую к реальной ситуации ситуационную модель. Недостатком данного способа является невозможность применения устройства на малых реках.
Известно боновое ограждение (патент РФ №102629, кл. МПК Е02В 17/04, дата публ. 10.03.2011), включающее цепь соединенных посредством вертикальных крепежных элементов секций, растяжные элементы для разведения и фиксации секций под углом к направлению водного потока, тросы, соединенные с крайними секциями и береговыми якорями. Секции выполнены в виде оболочек из виниловой ткани, внутри которых расположены поплавки из вспененного полистирола, при этом каждая секция оснащена верхним и нижним силовыми элементами, выполненными из стального каната и стальной цепи соответственно, а растяжные элементы прикреплены к береговым якорям, выполненным в форме треугольника. Недостатком данного устройства является низкая надежность конструкции из-за использования тканевых материалов.
Известно устройство для удаления нефти и нефтепродуктов с поверхности воды (патент РФ №2125138, кл. МПК Е02В 15/10, дата публ. 20.01.1999), состоящее из несущей рамы, двух вращающихся барабанов с сорбирующей нефть поверхностью обечаек, лотка и трубопровода для отвода собранной нефти и поплавков. Оба вращающихся барабана имеют по основаниям в верхней части торцевые уплотнения с отверстиями треугольной формы, расположенными над лотком и обращенными вершиной угла вниз и сторонами при этом угле касательно к обечайкам обоих барабанов. Второй вращающийся барабан имеет привод в виде цепной передачи с нажимным механизмом. Разнонаправленное вращение барабанов обеспечивает отжим нефти и нефтепродуктов в пространство над обечайками соприкасающихся барабанов. По периметру несущей рамы установлено сетчатое ограждение, заглубленное в воду. Обечайки барабанов имеют упругие оболочки из олеофильного материала. Такая конструкция устройства обеспечивает его высокую производительность по сбору нефти и облегчает ее удаление из оболочек барабанов. Недостатком данного устройства является сложность конструкции.
Известна конструкция заградительного плавающего бона для улавливания и сбора разливов нефти и нефтепродуктов (патент РФ №161733, кл. МПК Е02В 15/04, Е02В 15/06, дата публ. 10.05.2016), содержащая трубчатый элемент, выполненный из двух параллельно горизонтально расположенных полых металлических труб, в которые по всей длине вставлены герметизирующие сплошные заглушки по всему диаметру металлических труб на расстоянии не менее пятидесяти сантиметров друг от друга и вваренных в металлические трубы, соединенных между собой сварным соединением перемычками из секторов труб ограниченных углом не менее семидесяти градусов и не более двухсот десяти градусов по всей длине металлических труб, внизу которых на сварном соединении расположен сектор трубы, ограниченный углом от семидесяти до двухсот десяти градусов, простирающийся по всей длине металлических труб. На трубчатом элементе имеет соединенные с трубчатым элементом настил и ограждение, которые могут выполняться съемными. Трубчатый элемент выполнен с возможностью закрепления одним концом трубчатого элемента на берегу реки, и в районе закрепления имеет по меньшей мере один выход для подключения агрегата для сбора нефтепродуктов, а другой конец выполнен подвижным с возможностью перекрывания русла реки. Недостатком данного устройства является отсутствие элементов для сбора мусора.
Наиболее близким по функционалу и конструктивному исполнению является установка для сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности воды (патент РФ №2143517, кл. МПК Е02В 15/04, дата публ. 27.12.1999), содержащая гибкое ограждение, выносное заборное устройство, отстойную емкость, насосы и систему приема и вывода гибкого ограждения. Заборное устройство оборудовано вращающимся фильтрующим барабаном, выполненным в форме улитки. Отстойная емкость снабжена разделительной перегородкой и оборудована самоочищающимся барабанным фильтром, конвейером выгрузки тяжелых фракций, карманом для вывода нефти и карманом для вывода воды, причем уровень вывода нефти фиксирован, а карман для вывода воды оборудован заслонкой регулирования уровня. Недостатком данного устройства является сложность использования при проведении сбора и очистки на малых водоемах и реках.
Раскрытие изобретения
Техническим результатом данного изобретения является повышение технологичности и увеличение степени промышленной безопасности за счет улучшения условий труда при проведении работ по ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов на поверхности проточных водоемов и малых рек.
Технический результат, заключающийся в повышении технологичности работ при ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов с поверхности алых рек, достигается благодаря тому, что комплексное устройство содержит выносное заборное устройство, ограждения, насосы, при этом, выносное заборное устройство выполнено в виде водопропускного устройства, содержащего наружный полый металлический короб с открытым верхом, в верхней части передней стенки которого выполнена прямоугольная выемка, при этом внутри наружного полого металлического короба, с зазором вдоль передней и боковых стенок и днищем, вплотную к задней стенке, установлен внутренний металлический короб с открытым верхом, при этом габаритная высота двух боковых стенок внутреннего короба не превышает высоту нижней границы прямоугольной выемки наружного короба, при этом, на наружной стороне передней стенки наружного короба жестко установлены две пары цилиндрических проушин, в одну из которых установлен сегмент заслонки для улавливания мусора, выполненный в виде вытянутой плоской металлической рамки с закрепленной внутри металлической сеткой, на свободной меньшей торцевой стороне которого выполнены пара проушин для подвижного соединения со следующим сегментом заслонки для улавливания мусора с возможностью перегородки русла реки или водоема, а в другую пару цилиндрических проушин установлен сегмент заслонки для улавливания нефти, выполненный в виде плоского вытянутого металлического листа, на свободной меньшей торцевой стороне которого жестко установлена пара цилиндрических проушин для подвижного соединения со следующим сегментом заслонки для улавливания нефти с возможностью перегородки русла реки или водоема.
Технический результат, заключающийся в повышении степени промышленной безопасности за счет улучшения условий труда при проведении работ по локализации и удалению разливов нефтепродуктов с поверхности малых рек, достигается благодаря тому, что комплексное устройство включает также разборный мостик, выполненный секциями в виде лестницы с перекладинами и направляющими полыми трубами разного диаметра с возможностью их телескопической установки друг в друга, при этом, к боковой наружной поверхности направляющих полых труб под углом 90° к их центральной оси, по всей длине с определенным шагом приварены проушины для установки вертикальных штырей, при этом, элементом переходного мостика является щит, выполненный в виде плоской прямоугольной рамки с просечкой в центральной части и упорными, перпендикулярно расположенными к плоскости щита, выступами-упорами.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 представлена принципиальная схема размещения компонентов комплексного устройства для ликвидации аварийных разливов разливов нефтепродуктов с поверхности малых рек. На Фиг. 2 представлена аксонометрия конструктивной схемы перепускного устройства. На Фиг. 3 представлен вид сбоку перепускного устройства. На Фиг. 4 представлена аксонометрия внешнего вида наружного металлического короба устройства. На Фиг. 5 представлена аксонометрия внешнего вида внутреннего металлического короба устройства. На Фиг. 6 представлен внешний вид секции заслонки для улавливания мусора. На Фиг. 7 представлен внешний вид секции заслонки для улавливания нефти. На Фиг. 8 представлен вид сверху разборного переходного мостика в сборке. На Фиг. 9 представлена аксонометрия щита-ступеньки переходного мостика.
Осуществление изобретения
Комплексное устройство для ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов с поверхности малых рек включает выносное заборное устройство с ограждением, выполненное в виде водопропускного устройства 1, а также разборный переходной мостик 2 (Фиг. 1).
Водопропускное устройство 1 (Фиг. 2, 3, 4) включает наружный полый металлический короб 3 с открытым верхом, внутри которого на днище, с зазором вдоль передней и двух боковых стенок, установлен внутренний металлический короб 4 с открытым верхом (Фиг. 5), образуя П-образный зазор 5, выполняющий функцию отстойной зоны поступающей с места разлива нефтепродуктов жидкости.
В верхней части передней стенки 6 наружного короба 3 выполнена прямоугольная выемка 7, которая может закрываться затвором 8. На наружной стороне передней стенки 6 наружного короба 3, симметрично относительно его центральной вертикальной оси, вертикально жестко установлены две пары цилиндрических проушин 9 и 10.
Днище внутреннего металлического короба 4, установленного на ножки 11 внутри наружного короба 3, выполнено непроницаемым. Стенки внутреннего короба 4 выполнены разновеликими. Габаритная высота передней стенки 12 внутреннего короба 4 вместе с высотой ножек 11 не превышает габаритную высоту больших стенок наружного короба 3. Габаритная высота двух боковых стенок 13 вместе с ножками 11 внутреннего короба 4 не превышает уровня нижней кромки прямоугольной выемки 7 наружного короба 3.
В зависимости от того, на каком берегу установлено водопропускное устройство 1, в проушины 9 и 10 устанавливают секции заслонки 14 для улавливания мусора - выше по течению, и секции заслонки 15 для улавливания нефти - ниже по течению, выполняющих функцию ограждений.
Секции заслонки 14 для улавливания мусора (Фиг. 6) выполнены в виде вытянутой плоской металлической рамки с закрепленной внутри металлической сеткой. На свободной меньшей торцевой стороне секции заслонки 14 для улавливания мусора выполнены пара проушин 16 для подвижного соединения со следующим сегментом заслонки для улавливания мусора.
Секции заслонки 15 для улавливания нефти выполнены в виде плоского вытянутого металлического листа (Фиг. 7), на свободной меньшей торцевой стороне которых жестко установлена пара цилиндрических проушин 17 для подвижного соединения со следующим сегментом заслонки для улавливания нефти.
Для откачки очищенной воды обратно в русло реки выше по течению, используют помпу 18, вход которой гидравлически связан с нижней частью наружного короба 3.
Для откачки собранных нефтепродуктов используют автоцистерну 19, цистерна которой гидравлически связана с внутренним коробом 4.
Разборный мостик 2 (Фиг. 8) выполнен секциями в виде лестницы с направляющими полыми трубами 20 и 21, и перекладинами 22. Диаметр боковых нечетных направляющих труб 20 каждой секции выполнен большего размера, чем диаметр боковых четных направляющих труб 21 с возможностью их телескопической установки друг в друга. К боковой наружной поверхности направляющих полых труб 20, 21 под углом 90 к их центральной оси, по всей длине с определенным шагом приварены проушины 23 для установки в них штырей 24 для удержания соломы (Фиг. 1) при оперативной локализации разлива нефти вниз по течению реки.
Отдельным элементом переходного мостика 2 является щит-ступенька 25 (Фиг. 9), который укладывают в пролет между перекладинами 22 и направляющими полыми трубами 20 и 21. Щит-ступенька 25 выполнен в виде плоской прямоугольной рамки с просечкой в центральной части и упорными, перпендикулярно расположенными к плоскости щита, выступами-упорами 26.
Комплексное устройство для аварийной ликвидации разливов нефтепродуктов с поверхности малых рек работает следующим образом.
Водопропускное устройство 1 устанавливают выше по течению перед переходным разборным мостиком 2 на береговой поверхности в приямок (Фиг. 1), выкопанный мобильной экскаваторной техникой во время работ по ликвидации разлива. Очищаемый водонефтяной поток, прошедший через цепь заслонок 14 для улавливания мусора, соединенных проушинами 16, направляют цепью заслонок 15 для улавливания нефти, соединенных проушинами 17, на вход в водопропускное устройство 1 через прямоугольную выемку 7 передней стенки 6 наружного короба 3. Очищаемый поток поступает в П-образный зазор-отстойник 5, образованный передней стенкой 6 наружного короба 3 и передней стенкой 12 и боковыми стенками 13 внутреннего короба 4, скорость потока снижается. Стационарная жидкость заполняет П-образный зазор-отстойник 5 до верхнего уровня боковых стенок 13 внутреннего короба 4, при этом нефтепродукты, как более легкие по сравнению с водой, при достижении верхнего уровня стенок 13 внутреннего короба 4, начинают переливаться внутрь него. Уровень собранных в верхней части внутреннего короба 4 нефтепродуктов регулируют периодической откачкой в нефтецистерну 19. Периодически работающей помпой 18 визуально регулируют уровень очищенной воды в нижней части наружного короба 3, откачивая ее в русло реки по течению выше установленного устройства. Определение качества воды после очистки производят визуально, отмечая наличие или отсутствие нефтяных разводов на поверхности воды в русле реки после откачки помпой 18. Объем и скорость потока очищаемой жидкости, поступающей в водопропускное устройство 1, регулируют затвором 8, перекрывающим входную прямоугольную выемку 7. Мусор, собранный заслонкой 14 для удаления мусора, удаляют в специальный контейнер.
Разборный переходной мостик 2, являющийся также заградительным устройством для удержания нефтяного разлива на поверхности воды, переносят и монтируют по течению реки, ниже водопропускного устройства 1, в зависимости от ширины зеркала малых рек в диапазоне 1,5-7 метров. Монтаж мостика 2 включает соединение полых труб 20 и 21, установку перекладин 22, укладку щитов-ступенек 25, установку штырей 24 в проушины 23 полых труб 20, 21.
Для удобства работы с возможностью перехода на противоположный берег, монтаж мостика 2 производят перед установкой водопропускного устройства 1 в приямок.
Штыри 24 высотой 3-5 метров, устанавливаемые вертикально в проушины 23, например, из трубы d32 мм, на полых трубах 20 и 21 мостика 2, удерживают насыпанную солому под мостом поперек русла реки. Солома пропускает через себя излишек воды, задерживая остатки нефти.
Предлагаемое устройство эффективно используют в цехах добычи нефти и газа ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» при ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов.