КОТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к судовым техническим средствам по предотвращению загрязнения нефтью окружающей среды, и предназначена для повышения эффективности утилизации нефтесодержащих вод.
Известна полезная модель судового устройства для очистки нефтесодержащих вод, содержащего отстойные танки, фильтры грубой, тонкой очистки и систему контроля (см., например, Справочник судового механика по теплотехнике / И.Ф. Кошелев, А.П. Пимошенко, Г.А. Попов, В.Я. Тарасов. - Л: Судостроение, 1987, - 480 с: ил. стр. 412-413). Нефтесодержащие воды из сборного танка выдаются в отстойные танки. В процессе отстоя происходит отделение нефтепродуктов от воды, они поднимаются вверх, а вода опускается в нижнюю часть танка, откуда подается на фильтры грубой и тонкой очистки и далее на систему контроля. При допустимой концентрации нефтепродуктов в очищенной воде она может сбрасываться за борт, а в противном случае происходит ее дальнейшая обработка.
Данная полезная модель обладает следующими недостатками.
Процесс очистки нефтесодержащих вод протекает достаточно медленно, и трудно добиться низкой концентрации нефтепродуктов в воде. Поэтому подобная система очистки нефтесодержащих вод применяется в основном для выделения из их состава основной массы нефтепродуктов, с целью их дальнейшего использования, а вода с остатками нефтепродуктов обычно сдается на берег или специальные суда. А это требует определенных материальных и временных затрат.
Известна полезная модель устройства для очистки нефтесодержащих вод в виде нефтеводяных сепараторов типа СК, СКМ, УСКГ, сепараторы типа ОВ и др. (см., например, Справочник судового механика по теплотехнике / И.Ф. Кошелев, А.П. Пимошенко, Г.А. Попов, В.Я. Тарасов. - Л: Судостроение, 1987, - 480 с: стр. 414-419). Подобные сепарационные установки дорогие, занимают значительное место в машинном отделении, требуют квалифицированного обслуживания и ремонта. Поэтому их установка не всегда целесообразна.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является полезная модель котельной установки, которая включает котел топливной форсункой и газоходом, а также топливную система котла, содержащую последовательно соединенные переключатель вида топлива, топливный насос, фильтр грубой очистки, подогреватель топлива, фильтр тонкой очистки, причем выход фильтра тонкой очистки соединен с входом топливной форсунки, а также последовательно соединенные цистерну нефтеостатков и систему приготовления водотопливной эмульсии, расходную цистерну, при этом один вход переключателя вида топлива подключен к расходной цистерне, а другой к выходу системы приготовления водотопливной эмульсии, котел также содержит форсунку нефтесодержащих вод, а топливная система котла систему нефтесодержащих вод, включающую последовательно соединенные цистерну нефтесодержащих вод, фильтр грубой очистки, насос, фильтр тонкой очистки, причем выход фильтра тонкой очистки подключен к входу форсунки нефтесодержащих вод котла (см. патент на полезную модель №138869 «Котельная установка» по заявке №2013136000 от 30 июля 2013 г., авторы Мичурин А.Г., Садеков М.Х.).
Задачей данной полезной модели является повышение эффективности утилизации нефтесодержащих вод, путем их сжигания в топке котла. Для этого нефтесодержащие воды подаются в топку котла в определенной пропорции к топливу на форсунку нефтесодержащих вод, распыливаются в топке котла и испаряются. При этом нефтепродукты в составе нефтесодержащих вод сгорают, а вода из их состава, превращается в пар и вместе с продуктами сгорания уходит в газоход и далее в трубу. Причем в данной модели на топливную форсунку подается топливо из расходной цистерны или водотопливная эмульсия, приготовленная из нефтеостатков, выделяемых из состава нефтесодержащих вод, с низким содержанием воды - до 30%. На форсунку нефтесодержащих вод подаются нефтесодержащие воды с гораздо большим содержанием воды, а таких вод, как правило, гораздо больше.
Данная полезная модель обладает следующими недостатками.
1. Поскольку часть тепла, выделяемого в топке котла при сгорании топлива, идет на испарение воды, входящей в состав нефтесодержащих вод, то это неизбежно приведет к увеличению расхода топлива котлом. Кроме того могут измениться тепловые характеристики в различных точках топки, что не всегда целесообразно. Поэтому желательно сжигать нефтесодержащие воды с низким содержанием воды.
2. Вода, входящая в состав нефтесодержащих вод, при большой ее концентрации может привести к обрыву пламени в топке котла.
3. При работе котла по утилизации нефтесодержащих вод, это может отразиться на продуктах сгорания - их состав и количество могут выйти за установленные пределы.
В результате с учетом перечисленных выше недостатков данную полезную модель целесообразно применять для утилизации нефтесодержащих вод с небольшим процентным содержанием воды.
Задачей полезной модели является повышение эффективности утилизации нефтесодержащих вод с низким содержанием нефтепродуктов (15…20%), путем их испарения и дожигания продуктами сгорания котла. Возможность реализации такой полезной модели основывается на том, что ряд котлов имеют достаточно высокую температуру продуктов сгорания 300…400°C (см., например, техническое описание котла КВГ-0.25/3, для которого температура продуктов сгорания порядка 340°C).
Задача полезной модели достигается тем, что в известную котельную установку, включающей котел с топливной форсункой, форсункой нефтесодержащих вод, и газоходом, а также топливную система котла, содержащую последовательно соединенные переключатель вида топлива, топливный насос, фильтр грубой очистки, подогреватель топлива, фильтр тонкой очистки, причем выход фильтра тонкой очистки соединен с входом топливной форсунки, а также последовательно соединенные цистерну нефтеостатков и систему приготовления водотопливной эмульсии, расходную цистерну, при этом один вход переключателя вида топлива подключен к расходной цистерне, а другой к выходу системы приготовления водотопливной эмульсии, топливная система котла включает также систему нефтесодержащих вод, содержащую последовательно соединенные цистерну нефтесодержащих вод, фильтр грубой очистки, насос, фильтр тонкой очистки, выход которого является выходом системы нефтесодержащих вод, дополнительно введены газоанализатор, вход которого соединен с выходом газохода котла, а также последовательно соединенные регулируемый клапан и дополнительная форсунка нефтесодержащих вод, установленная в газоходе, и переключатель, причем вход переключателя соединен с выходом системы нефтесодержащих вод, а первый выход со входом форсунки нефтесодержащих вод котла, а второй выход подключен ко входу дополнительной форсунки нефтесодержащих вод.
Существо заявляемой полезной модели заключается в следующем. В обычном режиме работы котла на топливную форсунку подается топливо из расходной цистерны или водотопливная эмульсия, а на форсунку нефтесодержащих вод нефтесодержащие воды с достаточно высоким процентным содержанием нефтепродуктов. При этом нефтепродукты в составе нефтесодержащих вод сгорают, а вода из их состава, превращается в пар и вместе с продуктами сгорания уходит в газоход и далее в трубу. Состав отработанных газов, их температура, контролируется с помощью газоанализатора.;
В предлагаемой полезной модели котельной установки отфильтрованные нефтесодержащие воды с низкой концентрацией нефтепродуктов через регулируемый клапан подаются в газоход через дополнительную форсунку нефтесодержащих вод, где происходит их распыление. Распыленные нефтесодержащие воды вместе с продуктами сгорания котла идут по газоходу. При этом происходит нагрев нефтесодержащих вод продуктами сгорания и испарение воды из их состава. Поскольку продукты сгорания на выходе котла имеют достаточно высокую температуру (300-400°C), то в газоходе котла также происходит процесс испарения и последующего дожигания нефтеостатков из состава нефтесодержащих вод. Состав продуктов сгорания, их температура на выходе газохода будут зависеть от содержания нефтепродуктов в нефтесодержащих водах, их состава и количества нефтесодержащих вод, подаваемых на дополнительную форсунку нефтесодержащих вод, и контролируются газоанализатором. По результатам контроля, получаемых с помощью газоанализатора, меняется подача на форсунку нефтесодержащих вод. В результате происходит практически полная утилизация нефтесодержащих вод, то есть повышается эффективность утилизации нефтесодержащих вод.
Таким образом, у заявляемой полезной модели появляется новое свойство, заключающееся в подаче нефтесодержащих вод с низкой концентрацией нефтепродуктов в определенной пропорции в продукты сгорания котла, где за счет их теплоты происходит испарение и дожигание нефтесодержащих вод, не совпадающее со свойствами, проявляемыми отличительными признаками в известных решениях и не равные сумме этих свойств, обеспечивающее достижение нового положительного эффекта повышения эффективности утилизации нефтесодержащих вод с низкой концентрацией нефтепродуктов
Кроме этой основной задачи, обеспечение практически полной утилизации нефтесодержащих вод с низкой концентрацией нефтепродуктов, предлагаемая полезная модель обладает следующими положительными дополнительными свойствами:
снижаются затраты на сдачу нефтесодержащих вод с низкой концентрацией нефтепродуктов, материальные и временные, а объем таких вод наибольший;
нет необходимости устанавливать дорогостоящее оборудование по глубокой очистке нефтесодержащих вод.
Краткое описание чертежей
На фиг. приведена схема котельной установки.
Котельная установка, включает котел 1 с топливной форсункой 2 и газоходом 3, а также топливную система котла 4, содержащую последовательно соединенные переключатель вида топлива 9, топливный насос 8, фильтр грубой очистки 7, подогреватель топлива 6, фильтр тонкой очистки 5, причем выход фильтра тонкой очистки 5 соединен с входом топливной форсунки 2, а также последовательно соединенные цистерну нефтеостатков 12 и систему приготовления водотопливной эмульсии 11, расходную цистерну 10, при этом один вход переключателя вида топлива 9 подключен к расходной цистерне 10, а другой к выходу системы приготовления водотопливной эмульсии 11, котел 1 также включает форсунку нефтесодержащих вод 13, а топливная система котла 4 содержит систему нефтесодержащих вод 14, включающую последовательно соединенные цистерну нефтесодержащих вод 18, фильтр грубой очистки 17, насос 16, фильтр тонкой очистки 15, причем выход фильтра тонкой очистки 15 является выходом системы нефтесодержащих вод 14, газоанализатор 22, вход которого соединен с выходом газохода 3 котла 1, а также последовательно соединенные регулируемый клапан 20 и дополнительную форсунку нефтесодержащих вод 21, установленную в газоходе 3, и переключатель 19, причем вход переключателя 19 соединен с выходом системы нефтесодержащих вод 14, а первый выход со входом форсунки нефтесодержащих вод 13 котла 1, а второй выход подключен ко входу дополнительной форсунки нефтесодержащих вод 21.
Осуществление полезной модели
Штатными режимами котельной установки являются работа на основном топливе, подаваемом из расходной цистерны 10 (переключатель вида топлива 9 в положении Б) или на водотопливной эмульсии, подаваемой из системы приготовления водотопливной эмульсии 11 (переключатель вида топлива 9 в положении А). Перевод котельной установки в режим сжигания нефтесодержащих вод допускается после того как котел 1 достаточно прогреется в штатных режимах работы. Для этого включается насос 16. При этом нефтесодержащие воды из цистерны нефтесодержащих вод 18 насосом 16 через фильтр грубой очистки 17, фильтр тонкой очистки 15 системы нефтесодержащих вод 14 будут выдаваться на переключатель 19. Если в цистерне нефтесодержащих вод 18 нефтепродукты высокой концентрации (например, в результате отстоя собираются в верхней части цистерны), то переключатель 19 устанавливается в положение В и нефтесодержащие воды (из верхней части цистерны нефтесодержащих вод 18) выдаются на форсунку нефтесодержащих вод 13 котла 1. Нефтесодержащие воды, поступая на форсунку нефтесодержащих вод 13, распыливаются в топке котла 1 и испаряются. При этом нефтепродукты в составе нефтесодержащих вод сгорают, а вода из их состава, превращается в пар и вместе с продуктами сгорания уходит в дымоход 3 и далее поступают в газоанализатор 22 для контроля за тепловыми процессами в топке котла.
Если в цистерне нефтесодержащих вод 18 нефтепродукты низкой концентрации (например, в результате отстоя образуются в нижней части цистерны), то переключатель 19 устанавливается в положение Г и нефтесодержащие воды (из нижней части цистерны нефтесодержащих вод 18) подаются на регулируемый клапан 20. С выхода регулируемого клапана 20 нефтесодержащие воды выдаются на вход дополнительной форсунки нефтесодержащих вод 21. Регулируемый клапан 20 задает массу нефтесодержащих вод, выдаваемых в единицу времени на вход дополнительной форсунки нефтесодержащих вод 21. Форсунка 21 распыляет нефтесодержащие воды в газоходе 3 в потоке продуктов сгорания котла 1. По мере движения нефтесодержащих вод в потоке продуктов сгорания происходит нагрев нефтесодержащих вод, и испарение воды из их состава. Поскольку продукты сгорания на котла 1 имеют достаточно высокую температуру (300…400°C), то в газоходе 3 также будет происходить процесс испарения и последующего дожигания нефтесодержащих продуктов из состава: нефтесодержащих вод
Состав продуктов сгорания на выходе газохода 3 будет зависеть от содержания нефтепродуктов в нефтесодержащих водах, их состава и количества, подаваемых на дополнительную форсунку нефтесодержащих вод 21 и контролируется газоанализатором 22. По результатам контроля, получаемых с помощью газоанализатора 22, регулируемым клапаном 20 меняется подача на дополнительную форсунку нефтесодержащих вод 21. Тем самым добиваются обеспечения соответствия состава продуктов сгорания на выходе газохода 3 требуемых значений. В результате происходит практически полная утилизация нефтесодержащих вод с низкой концентрацией нефтепродуктов, то есть повышается эффективность утилизации нефтесодержащих вод.
Кроме этой основной задачи, обеспечение практически полной утилизации нефтесодержащих вод с низкой концентрацией нефтепродуктов, предлагаемая полезная модель обладает следующими положительными дополнительными свойствами:
снижаются затраты на сдачу нефтесодержащих вод с низкой концентрацией нефтепродуктов, материальные и временные, а объем таких вод наибольший;
нет необходимости устанавливать дорогостоящее оборудование по глубокой очистке нефтесодержащих вод.