Установка для утилизации нефтешлама

Установка предназначена для утилизации нефтешлама и других твердых нефтесодержащих отходов (грунта, загрязненного нефтью и нефтепродуктами), а также отходов, загрязненных отработанными маслами, в т.ч. растительного происхождения. Установка имеет устройство для сжигания и устройство для очистки дымовых газов. Устройство для сжигания выполнено в виде вращающегося барабана 1. Барабан установлен на раме с помощью четырех роликовых опор 2 и снабжен приводом вращения 3, имеющим мотор-редуктор и цепную передачу. Загрузочное устройство 4 состоит из бункера и шнека 5. Барабан 1 имеет закрепленные на раме переднюю крышку 6 и заднюю крышку в виде камеры дожигания 7. В кольцевом зазоре 8 между барабаном 1 и камерой 7 имеются воздуховоды, сечение которых регулируется положением заслонок (не показаны). На стенках барабана 1 изнутри имеются наклонно расположенные лопасти. Угол наклона барабана может регулироваться винтами 9. Камера 7 имеет люк 10 для удаления золы. Спереди имеется горелка 11 и воздуходувка (не показана). Устройство очистки дымовых газов имеет циклон 12, скруббер 13 мокрой очистки, дымосос 14 с вентиляторами и дымовой трубой и дымоходы 15, 16 и 17. Скруббер 13 снабжен форсункой 18 вертикального орошения и контуром оборотного водоснабжения. Контур выполнен в виде емкости 19 (блока водоподготовки), напорного трубопровода 20 (с насосом 23 и краном 24), сливного трубопровода 21 и нижней части 22 скруббера. Входной патрубок дымохода в скруббере 13 расположен снизу, а торец патрубка - горизонтально на оси скруббера. Над торцом имеется перегородка 25. Скруббер снабжен также циклонами - влагоотделителями (не показаны). 1 илл., 5 з.п.ф.

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.

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/м³. 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.

1. 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, отличающаяся тем, что 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.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что горизонтальная перегородка выполнена в виде усеченного конуса.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что форсунка выполнена сменной.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что вращающийся барабан имеет возможность расположения под углом к горизонту, для чего рама снизу снабжена регулировочными винтами.

5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что внутренняя поверхность вращающегося барабана снабжена наклонными лопастями.

6. Установка по п.1, отличающаяся тем, что 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.