НЕФТЕНАКОПИТЕЛЬ ДИНАМИЧЕСКИЙ ДЛЯ ОЧИСТКИ НЕФТЕЗАГРЯЗНЁННЫХ РУЧЬЁВ. Курсовая работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

Устройство относится к объектам по охране окружающей среды и может быть использовано в различных отраслях промышленности, использующих нефть и нефтепродукты, объекты которых не обеспечены герметичностью.
В настоящее время наиболее эффективным средством сбора разлитой нефти являются динамические нефтесборщики (накопители).
Нефтенакопитель динамический предназначен для очистки ручьёв от нефтяной плёнки и нефтепродуктов. Учитывая, что скорость всплытия нефти в воде, рассмотренная нами в п. 7.5 настоящего проекта, принимает определённые значения, то данном дипломном проекте рассматривается нефтенакопитель динамический для работы при скорости течения водного потока не более 0,6 м/с, который может эксплуатироваться при температурах больше нуля градусов Цельсия. Накопитель устанавливается на ручье, где возможно появление нефти (аварии технологического оборудования, порывы трубопроводов, свищи и т.д.). После установки нефтенакопитель не требует постоянного надзора. Он начинает работать автономно за счёт потенциальной энергии предварительно поднятого уровня воды при установке, ещё до прибытия бригады ремонтников для устранения причины загрязнения. Загрязнённая нефтью вода в накопителе разделяется на нефть и воду. Нефть накапливается в динамическом накопителе, а чистая вода течёт дальше. При прибытии бригады рабочих нефтесборщик освобождается от собранной нефти методом откачки через гидрозатвор.
Особенностью данной конструкции является возможность установки нефтенакопителя в болотистых ручьях и стоках, и на труднодоступных местах.
Нефтенакопитель динамический устанавливается на аварийно опасных участках, как средство контроля превентивного характера, осуществляющего автономно автоматическую защиту от распространения вероятных загряз нений ниже по руслу ручья.
Боновые заграждения работают при тех же условиях (в данном проекте), что и нефтенакопитель динамический, т.е. скорости течения ручья и температуре. Особенностью эксплуатации боновых заграждений является нечастый контроль за их работой. Они устанавливаются один раз, путем монтажа их на воду отдельными секциями.

2 УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ НАКОПИТЕЛЯ ДИНАМИЧЕСКОГО

Цель предлагаемого решения – отделение поверхностных загрязнений без перемешивания с основной массой потока и создание упрощённого устройства с возможностью монтажа в труднодоступных местах (например, болотистых ручьях) без применения тяжёлой техники.
Поставленная цель достигается тем, что русло ручья перегораживается шпунтовыми направляющими на два потока. Причём задние стенки оснащены поверхностным регулируемым шлюзом перелива 4 (см. рисунок 1). Передняя выполнена перекрывающей поток, имеет возможность регулировать толщину проходящего потока через нефтенакопитель 1. При этом улучшаются условия разделения потока нефть вода. Так же поддерживается постоянный уровень воды выше нижней кромки накопителя, для того, чтобы не произошла разгерметизация системы. Для того, чтобы произошло разделение потока, в отвод для чистой воды установлены боновые направляющие, которые не пропускают верхний слой воды, а нижний спокойно протекает. У входа к нефтенакопителю 1 установлен перепускной клапан 3, который наоборот, пропускает лишь верхний слой жидкости, а нижний направляется в отвод для чистой воды (см. рисунок 1).
Нефтенакопитель динамический 1 состоит из нескольких основных частей: заборная часть (в виде козырька), накопителя (изготовленного из трубы диаметром 1020 мм) и патрубка на конце которого приварен фланец и присоединяется технологический трубопровод с гидрозатвором 2, через который производится откачка воздуха при пуске в работу и откачка нефти при работе. Также перед заборной частью накопителя устанавливается решетка 6 для задержания крупного мусора. Нефтенакопитель крепится к перекладинам 13, которые опираются на стойки 14, устанавливаемые на опорные плиты 15, которые уменьшают удельное давление на грунт. Ручей перегораживается

шпунтовыми направляющими 8, вход к отводу воды перегораживается боновыми направляющими 7. К нефтенакопителю 1 крепится перепускной клапан 3. Шлюзы 4 и5 регулируются поднятием вверх и вниз и фиксируются лебёдками 9. Сверху на поток отвода чистой воды устанавливаются фито-маты 10, на которую можно насыпать торф и посадить водоросли или камыш, которые будут доочищать воду от возможных следов нефти (см. рисунок 1).
После запуска в работу, устройство работает в автономном режиме, за счёт энергии предварительно поднятой воды и сброса попутной воды ниже уровня шлюза перелива.
Также предусматривается возможность установки смотрового окна и датчика, реагирующего на появление нефти в накопителе.
Принцип действия заключается в том, что поток ручья разделяется на две составляющие: верхнюю и нижнюю. Верхний слой пропускается перепускным клапаном 3 к накопителю 1. Дальше под действием течения ручья и сил вязкости нефти плёнка затягивается под нефтенакопитель, где под действием закона Архимеда нефть всплывает, а чистая вода переливается через шлюз 4.
На установленные фито-маты 10 насаживаются растения, например : камыш, рогоза, эйхорния, которые своей корневой системой доочищают воду.
                            





3 ОПИСАНИЕ БОНОВЫХ ЗАГРАЖДЕНИЙ

В настоящее время основным средством локализации разлившейся на поверхности воды нефти является боновое заграждение.
Сейчас наиболее известно (и наиболее часто применяемое) боновое заграждение, включающее соединенные между собой секции из эластичного материала, каждая из которых содержит поплавок, вертикальный экран и трос с петлями [20] (см. рисунок 2).
Боновое заграждение включает соединенные между собой секции из эластичного материала, каждая из которых содержит поплавок 1, вертикальный экран 2 и трос с петлями 3. Экран 2 снабжен направляющими в виде сквозных карманов 4, расположенных под углом к горизонтали. Входное от¬верстие 5 карманов 4 расположено в нижней части экрана 2, выходное отверстие 6 - у основания поплавка 1. Периметр и площадь сечения входного отверстия больше периметра и площади сечения выходного отверстия. Направляющие могут быть выполнены в виде полотнищ из эластичного материала и иметь у входного отверстия 5 упругую отбортовку 7. Поток воды забира¬ется под пленкой нефти через входное отверстие 5 и выводится через выход¬ное отверстие 6 в виде направленной струи на стенку поплавка 1. Это способствует смещению пленки нефти по направлению к нефтесборнику.
Боновое заграждение включает со¬единенные между собой секции из эластичного материала, каждая из ко¬торых содержит поплавок 1, верти-кальный экран 2, трос 3 с петлями. Вертикальный экран 2 снабжен направ-ляющими в виде сквозных карманов 4, расположенных на вертикальном экране 2 под углом к горизонтали. Входное отверстие 5 сквозных карманов 4 расположено в нижней части вертикаль¬ного экрана 2, выходное отверстие 6 у основания поплавка 1. Периметр и площадь сечения входного отверстия 6 больше периметра и площади сечения выходного отверстия 5. Сквозные карманы 4 выполнены в виде полотнищ из эластичного матери¬ала и снабжены у входного отверстия 5 упругой отбортовкой 7. Устройство работает следующим образом. Боновое заграждение разворачивает¬ся, поплавок 1 заполняется воздухом, боновое заграждение присоединяется к нефтесборнику 8 и транспортируется по поверхности воды с пленкой нефти. При этом карман 4 заполняется водой за счет его разворачивания упругой отбортовкой 7 и угла входного отверс¬тия под действием напора потока во¬ды. Поток воды забирается под пленкой нефти через входное отверстие 5 и выводится через выходное отверстие 6 в виде направленной струи на стенку поплавка 1. Это способствует смещению пленки нефти по направлению к нефтесборнику 8 и уменьшает взаимодействие пленки нефти со стенкой заграждения за счет формирования буруна на поверхности воды и обрат¬ного оттока воды от стенки поплавка 1(см. рисунок 2).

Рисунок 2 – Боновое заграждение

Недостаток известного бонового заграждения — эластичность, в горизонтальной плоскости, за счет чего увеличивается угол отражения поверхностного потока по мере приближения к месту сбора, что приводит к воронкообразованию и уносу нефти в непосредственной близости сбора.
Так же известны боновые заграждения для предотвращения растекания нефти и нефтепродуктов по поверхности воды [19], состоящие из двух секций, каждая длиной по 50 м (см. рисунок 3).
Заграждение представляет собой комплект, состоящий из двух секций 1, каждая длиной 50 м. В верхней части секции заграждения имеется надувной цилиндрический поплавок 2 с клапаном 3 на одном конце и штуцером 4 на другом, которые соединяются между секци¬ями трубкой 5. Вниз от поплавка рас¬полагается юбка 6, выполненная из прорезиненной нефтестойкой ткани. Снизу секции заграждения протянут тяговый канат 7. Соединение секций меж¬ду собой для обеспечения герметичнос¬ти осуществляется с помощью мягких полотнищ 8, наложенных друг на друга и скрученных в рулон 9. Закрепление рулона от разворачивания осуществля¬ется с помощью двухсторонней шнуров¬ки 10. Такое соединение обеспечивает герметичность между секциями. Соеди-нение каната 7 между секциями произ¬водится скобой 11 со съемным пальцем 12. Штуцер конечной секции заглушается пробкой или оснащается редукци¬онным клапаном 13.
Заграждение работает следующим об¬разом. В зависимости от ширины реки заграждение может устанавливаться по двум схемам: при широкой реке сек¬ции заграждения могут устанавливаться последовательно, а при не¬широкой - отдельными секциями парал¬лельно. Сборка секций заграж¬дения между собой производится на берегу, а затем заграждение устанав¬ливается под углом по направлению к течению реки. Наполнение цилиндри¬ческих надувных поплавков воздухом. Осуществляется ручным насосом (ме¬хом) 14. Величина давления в цилинд-рических надувных поплавках находит¬ся в интервале РФ<P<РИЗ, где P - давление в цилиндрических надувных поплавках; РФ - нижний предел давле¬ния, обеспечивающего форму цилинд¬рического надувного поплавка, кото¬рый зависит от веса материала поплав¬ка, его эластичности и определяется силами. Необходимыми для того, чтобы расправить материал поплавка без создания в нем растягивающих уси¬лий, РИЗ - верхний предел давления, гарантирующий изгиб цилиндрического надувного поплавка на задаваемую вы¬соту и шаг волны, который также за¬ висит, от материала, его эластичнос¬ти и рассчитывается как круглая балка на изгиб по шагу волны, т.е. от вер¬шины одной волны до следующей, и по глубине впадины между ними. При ра¬боте нет необходимости осуществлять постоянную подкачку, так как клапан держит давление в поплавке в течение длительного времени. При необходимос¬ти подкачки она может быть произведе¬на с берега.
При задержании нефти в зимних ус¬ловиях ограждение может быть установ¬лено подо льдом. При этом цилиндричес¬кий поплавок в надутом состоянии при¬жимается ко льду снизу под водой, тем самым, предотвращая растекание по¬павшей под лед нефти. В случае примерзания ограждения через поплавки ог¬раждения может быть пропущен теплый воздух от компрессора через редук¬ционный клапан 13.
Недостаток этого заграждения – сложность соединения секций, дороговизна материалов, сложность консервации на хранение после использования.