1. Справочник по судовым системам.

2. Плакаты, чертежи, инструкции.

III. Методические рекомендации. Работа выполняется в кабинете свм в следующем порядке:

1. Повторить теоретический материал по теме используя учебник О.Г. Колесникова "Судовые вспомогательные механизмы и системы" §6

по теме "Сепараторы трюмно-балластных вод и их эксплуатация"

также материалы связанные с требованиями международных конвенций по

поводу избегания загрязнения морей, а также отечественные ограничивающие это Правило.

2. Вывесить плакат - схему устройства сепаратора СТВ-100, подобрать другие необходимые схемы, инструкции.

3. Подготовить необходимые для отчета бумагу, карандаш, резинку.

4. Выполнить схему устройства сепаратора СТВ-100 и дать подробное описание его действия.

IV. Порядок выполнения работы.

1. Выполнить эскиз устройства сепаратора трюмных вод СТВ-100. Дать описание его действия, эксплуатационных характеристик и ответить письменно на вопросы:

за счет чего происходит переключение режимов работы: слив очищенной воды - слив нефтепродуктов.

какие нормы ограничений слива загрязнений нефтью в моря.

VI. Контрольные вопросы для устной проверки знаний.

1. Какой принцип используется для отделения нефтепродуктов от воды?

2. Что означает сепаратор флотационного типа?

3. Что означает сепаратор коалисцирующего типа?

4. Каковы требования MAPПОЛ - 73/78 к сепараторам?

5. Для чего применяют подогрев сепаратора?

6. Возможен ли слив загрязненных нефтью вод во внутренних морях?

7. Что такое режим проточного отстоя?

Приложение к практической работе № 14

МЕЖДУНАРОДНОЕ ЗАКОНОДАТЕЛЬСТВО И ЗАКОНОДАТЕЛЬСТВО УКРАИНЫ ПО ПРЕДОТВРАЩЕНИЮ ЗАГРЯЗНЕНИЯ МОРСКОЙ СРЕДЫ

Загрязнение морской среды представляет реальную угрозу для все­го человечества. С развитием промышленности, сельского хозяйства и судоходства количество сбросов в океан возрастает. Ежегодно в океан попадает несколько миллионов тонн нефти и до 50% гербицидов, ис­пользуемых в сельском хозяйстве. Океан загрязняют преднамеренные и случайные сбросы с судов нефти, ядовитых, радиоактивных, моющих веществ, не разлагающихся синтетических материалов, мусора, сточ­ных вод и т. д. Особую опасность представляют разливы нефти при авариях супертанкеров и на морских нефтяных скважинах. Известно, что одна тонна нефти может загрязнить 12 км² морской поверхности. При этом нефтепродукты вызывают гибель морской флоры и фауны, в частности фитопланктона, который является основным потребителем углекислого газа и обеспечивает около 50% всего кислорода, поступа­ющего в атмосферу.

Первые попытки решить проблему предотвращения загрязнения моря нефтью были предприняты еще в 1926 г. Действующая ныне Кон­венция была подписана в 1954 г. и ратифицирована в 1958 г. Впослед­ствии она была переработана на конференции 1962 г. и дополнена по­правками в 1969 г. Конвенция получила сокращенное название ОЙЛ-ПОЛ-54-62-69. В соответствии с этим документом судам, кроме танке­ров, разрешается сброс нефти при соблюдении следующих условий:

1) судно находится в пути (в движении);

2) мгновенная интенсивность сброса не превышает 60 л на милю;

3) содержание нефти в сливаемой смеси не превышает 100 ч./млн;

4) сброс производится как можно даль­ше от берега.

Для танкеров необходимо соблюдение первых двух условий, третье условие заменяется ограничением общего количества нефти, сбрасыва­емого в балластном рейсе, которое не должно превышать 1/15 тыс. пол­ной грузовместимости танкера, в четвертом условии уточняется, что расстояние до ближайшего берега должно быть более 50 миль.

На созванной Межправительственной морской консультативной организацией (ИМКО) конференции в 1973 г. была подписана новая Международная конвенция по предотвращению загрязнения с судов. Конвенция ограничивает сброс с судов не только нефти, но и других ядовитых жидких и вредных (кроме радиоактивных) веществ, а также сточных вод и мусора. Конвенция выделила моря: Средиземное, Чер­ное, Балтийское, Красное и Персидский залив в так называемые «осо­бые районы», где по ряду причин необходимо принятие особых обя­зательных методов предотвращения загрязнения указанными выше сбросами. В 1974 г. была подписана Конвенция по защите морской среды района Балтийского моря. В 1978 г. Конвенция 1973 г. была ис­правлена и дополнена Протоколом Международной конференции по безопасности танкеров и предотвращению загрязнения моря, сокращен­ное название которой МАРПОЛ-73-78.

В МАРПОЛ-73-78 еще более ужесточены требования к сбросу неф­ти (в это понятие, помимо сырой нефти, входят жидкое топливо, смазочные масла, нефтяные осадки и остатки и очищенные нефтепродукты). Конвенция ввела требование на установку на судах системы автомати­ческого замера, регистрации и управление сбросом нефти

(САЗРИУС) или автоматической системой сигнализации (АСС). На судне должен вестись журнал нефтяных операций (ЖНО). В особых районах сброс нефтесодержащих вод ограничен концентрацией 15 ч/млн при непре­рывной работе САЗРИУС. Новые танкеры (новыми считаются суда, строительство которых осуществляется с 1977 г.) дедвейтом более 20 тыс. т должны иметь танки для изолированного балласта (танки, ис­пользуемые только для балласта или перевозки грузов, не являющихся нефтью или другими веществами вредными для окружающей среды).

В Украине уделяется большое внимание мерам, направленным на пре­дотвращение загрязнения окружающей среды. Только за последние годы был принят ряд постановлений по этому вопросу. В 1974 г. Совет Министров издал постановление «Об усилении борьбы с загрязнением моря веществами, вредными для здо­ровья людей или для живых ресурсов моря». В 1974 г. был издан Указ «Об усилении ответствен­ности за загрязнение моря веществами, вредными для здоровья людей или для живых ресурсов моря». В дальнейшем были изданы постанов­ления по усилению охраны от загрязнения Черного, Азовского, Бал­тийского и Каспийского морей.

Экипажи судов в своей деятельности руководствуются Наставлением по предотвращению загрязнения с судов. Наставле­ние отвечает требованиям ОЙЛПОЛ-54-62-59, МАРПОЛ-73-78 в области охраны окружающей среды. Нормы сброса нефти, регламентируемые Наставлением, во внутрен­них водах составляют 0,05 ч./млн. На акваториях портов, в рай­онах санитарной охраны и районах, имеющих рыбохозяйственное зна­чение, слив любых нефтесодержащих смесей, а также чистого балласта (нефтесодержащей смеси из балластных танков с содержанием нефти не более 15 ч./млн.) с танкеров за борт запрещается. Чистый водяной балласт, а также все образующиеся на танкере смеси, содержащие нефть, необходимо сдавать на приемные сооружения.

В 12-мильной зоне территориальных вод слив нефтесодержащих вод разрешается при соблюдении следующих условий:

-судно находится в движении;

-содержание нефти в смеси не превышает 50 ч./млн (для танкеров и после вступления в силу МАРПОЛ-73-78 для остальных судов —-15 ч./млн);

-мгновенная интенсивность сброса нефти не превышает 60 л/милю;

-слив производится как можно дальше от берега.

Законодательство предусматривает строгие требования к сбросу загрязняющих веществ с судов в преде­лах внутренних морских и территориальных вод.

Ряд стран, установивших 200-мильные экономические зоны, рас­пространили действие законов по предотвращению загрязнения морс­кой среды в территориальных водах на экономическую зону или объяви­ли ее особым районом.

СЕПАРАТОРЫ ТРЮМНЫХ ВОД

Нефтепродукты от воды можно отделять путем отстоя, коалесценции, флотации, коагуляции, сепарации и фильтрации. В судовых уста­новках до последнего времени использовались первые три способа.

В отстойных сепараторах разделение нефтепродуктов и воды проис­ходит за счет разности плотности масс и возникновения подъемной силы у частиц нефти, которая возрастает при нагреве смеси до 40 ÷ 50°С. Качественная очистка может быть достигнута при плотности смеси нефте­продуктов до 0,9т/м³. Установка требует отстойных емкостей большого размера. И все-таки нефтепродукты, эмульгированные в воде, путем отстоя отделены быть не могут. Поэтому в настоящее время метод от­стоя используется в сепараторах как ступень грубой очистки.

Флотационные сепараторы, основанные на принципах флотации — извлечении пузырьками воздуха диспергированных в воде частиц неф­ти, созданы для использования на судах, работающих на тяжелых сортах топлива с плотностью 0,985 и выше. В сепараторах СТВ5Ф и СТВ10Ф имеется блок импеллера с механическим приводом, предназ­наченный для засасывания и диспергирования воздуха. Водонефтевоздушная

пена, образующаяся на поверхности, удаляется пеносьемным устройством, также имеющим механический привод. Дозирующее устрой­ство вводит в смесь флотреагент в количестве 30 г на тонну. Сливное устройство служит для удаления очищенной воды за борт. По техни­ческим условиям флотационные сепараторы являются доочистным уст­ройством, используемым после не менее чем 4-часового отстоя. Несмот­ря на ряд положительных качеств, сложность конструкций и потреб­ность во флотреагенте привели к тому, что сепараторы флотационного типа не нашли широкого распространения на судах.

В сепараторах коалесцирующего типа используется принцип улав­ливания и укрупнения специальными материалами или устройствами частиц нефти, которые при этом приобретают подъемную силу, доста­точную для всплытия на поверхность. В качестве коалеецирующих материалов применяют главным образом полипропилен и ворсистые синтетические ткани.

В связи с возрастанием требований к очистке трюмных и балласт­ных вод предпринимаются меры по повышению эффективности ранее созданных установок. К ним относят: снижение подачи, а, следователь­но, и скорости движения жидкости. Подача может быть уменьшена только за счет смены насоса, так как перепуск воды или дросселирова­ние приводят к дроблению частиц нефти и их эмульгированию;

установка фильтрационных приставок тонкой очистки;

применение насосов объемного типа, позволяющих уменьшить эмульгирование;

подогрев водонефтяной смеси до 40—50ºС в сепараторе или водоподогревателе и пр.

В последние годы созданы новые высокоэф­фективные сепараторы трюмных вод.

Сепаратор «Турбуло TF-i» (ФРГ), который выпускают в ряде стран по лицензии, широко используют на судах. Для обеспечения требований МАРПОЛ-73-78 сепаратор поставляется с фильтром «Тур­було TF».

Корпус 4 сепаратора (рис. 158) разделен на верхнюю камеру грубой очистки и нижнюю — тонкой очистки. Нефтеводяная смесь поступает в сепаратор через трубопровод 9, расположенный относительно кор­пуса тангенциально. Попадая на отбойную перегородку 16, смесь рав­номерно распределяется по камере. Крупные капли сцепляются с от­бойной перегородкой 16, ползут вверх по конической поверхности и, оторвавшись, поднимаются в верхнюю часть полости, являющейся коллектором нефти. Грубо сепарированная смесь через центральную часть поступает в камеру тонкой очистки c пониженной скоростью. Здесь смесь проходит через щели между неподвижными конической формы пластинами 15, расположенными под углом 15° к горизонтали." Мелкие частицы нефти задерживаются на нижних поверхностях плас­тин, сползают к их краю навстречу потоку смеси, здесь коалесцируют в крупные частицы, которые за счет увеличившейся подъемной силы отрываются от пластин и всплывают в коллектор. Смесь через отверс­тия в трубе 14 отводится в трубопровод 13 к фильтру. Механические частицы из-за малой скорости смеси оседают на дно.

Нефть из коллектора отводится через клапан 3 с пневматическим управлением. Воздух к пневмоцилнндру клапана 3 подводится элект­ромагнитным управляющим клапаном 2, связанным с электронным предельным выключателем 18. На стержневом электроде выключателя 18 имеются верхняя и нижняя точки выключения. По мере увеличения количества нефти в коллекторе пограничный слой ее опускается и при достижении нижней точки клапан 2 открывается. Нефть вытесняется через открывшийся клапан 3 в сливную цистерну поступающей в се­паратор смесью, пограничный слой при этом поднимается и при дости­жении верхней точки электрода 18 закрывается клапан 2. При откры­том клапане 2 зажигается желтая лампа сигнализации, при его закры­тии — зеленая.

Электрод 17 включает сигнал и выключает сепаратор при переполнении коллектора нефтью. На корпусе 4 имеются три кра­на 6 отбора проб: два верхних — совпадают с точками выключения электрода 18. С помощью этих кранов можно осуществлять ручное уп­равление сепаратором. Если при открытии нижнего пробного крана выходит нефть, это свидетельствует о нарушении работы автоматики.

Сепаратор снабжен пароподогревателями верхней полости 7 и нижней 10. Смесь подогревается до 50—60°С. При нагревании объем нефти увеличивается быстрее, чем объем воды, в результате чего подъ­емная сила частиц нефти возрастает. Перед пуском сепаратор заполня­ется забортной водой через клапан 11, только после этого включаются подогреватели.

Воздух, выделяющийся в верхней части сепаратора, образует амор­тизирующую подушку, воспринимающую толчки от неравномерной подачи топливоводяной смеси насосом 12. Избыточный воздух удаляет­ся поплавковым клапаном 5.

Наибольшее рабочее давление в сепараторе 0,25 МПа. Предохрани­тельный клапан 8 настроен на 0,26 МПа. Пропускная способность се­параторов «Турбуло TE-i» 1; 2,5; 5; 10 м³ /ч.

Очищенная в сепараторе смесь поступает к фильтру, накапливает­ся в фильтрационной камере 21 и проходит внутрь фильтрующих вста­вок 20 глубинного действия с густой гомогенной фильтрующей средой. Вставки задерживают твердые и полутвердые включения, а также неко­торое .количество нефти. Профильтрованная среда собирается в кол­лекторе нефти 24, откуда поступает в коалисционные фильтрующие вставки 23 и проходит через них наружу. Вставки 23 состоят из двух фильтрующих каскадов.

Внутренний каскад задерживает остаточные твердые загрязнения, а в наружном накапливаются частицы нефти и образуются капли. Под действием течения капли проходят через ткань фильтра и всплывают в фильтрационной камере 22. Защита фильтра

23 от твердых частиц увеличивает срок его действия. Нефть, выделен­ная в фильтрах, собирается в камерах 21 и 22, а также в коллекторе нефти 24, откуда спускается вручную через пробные краны 19 через каждые 4—5 недель. Манометры 1 служат для контроля чистоты вста­вок 20.

Сепаратор «Аквамарин» (Голландия) коалесцентный, вакуумного типа. Установка полностью автоматизирована.

Цилиндрический стальной корпус 2 (рис. 159) сепаратора состоит из двух частей. В верхней части I горизонтально расположены две противотурбулентные предкоагуляторные сетки 11. Они состоят из кон­центрически расположенных колец, выполненных из гофрированных стальных полос. Совокупность колец образует множество коротких вер­тикальных каналов. Сетки гасят колебания потока поступающей нефтеводяной смеси и отделяют большую часть нефти, осуществляя гру­бую очистку. В верхней части I имеется перфорированный цилиндр 10, который равномерно распределяет нефтеводяную смесь по окружности, способствуя ее лучшей очистке.

В нижней части II корпуса 2 расположен коагулятор. Он состоит из двух дисков 13 и 16. Дистанционная втулка верхнего диска 17 об­разует центральный канал для входа смеси с отверстиями в нижней части. Диски 13 и 16 соединены кольцевыми рядами стержней, на кото­рые натянута ворсистая синтетическая ткань, образующая несколько концентрически расположенных кольцевых камер 15. Ткань пропуска­ет воду, задерживая на ворсистой поверхности мельчайшие частицы, которые, сливаясь и укрупняясь, отделяются от ткани и поднимаются в верхнюю часть каждой из кольцевых камер 15. Вода поступает во вса­сывающий трубопровод насоса 18 через перфорированный цилиндр 14. С верхней стороны к диску 13 прилегает диск-скользун 12, имеющий пневматический привод 1. С

помощью этого привода диск-скользун 12 может быть развернут на 30° вокруг оси. В дисках 12 и 13 имеются от­верстия, которые расположены таким образом, что при развороте на 30° диска-скользуна поочередно совпадают, последовательно открывая сверху кольцевые камеры коагулятора.

Между фланцами верхней части корпуса 2 и крышки установлена диафрагма 6 из маслостойкой резины. К центру диафрагмы крепится стержень 8, конец которого шарнирно соединен с рычагом, приварен­ным к горизонтальному валу, установленному на водонепроницаемых шарикоподшипниках. На выступающий из корпуса конец вала насажен гравитационный диск 5 с двумя кулачками и противовесом. Кулачки воздействуют на пневматические переключатели управления установ­кой при подъеме диафрагмы 6 и возвращаются в исходное положение под действием противовеса при опускании диафрагмы. Фиксирующий вентиль Р установлен в компенсирующей трубе, соединяющей наддиафрагменную полость с нижней частью корпуса 2. Вентиль Р открыва­ется во время цикла разделения нефтеводяной смеси, предотвращая колебания диафрагмы 6. Насос 18 откачивает из сепаратора воду за борт через сливной бак 9 с переключателем минимального уровня, ус­танавливаемый вблизи сепаратора и выше его крышки.

Работа сепаратора происходит следующим образом. Перед вводом в действие сепаратор заполняется пресной или забортной водой, кото­рая находится по обе стороны диафрагмы 6. Во время запуска насоса 18 вентили А, В, С и Р открыты. Вода из полости коагулятора через вентиль В, насос 18 и вентиль С поступает в сливной бак 9 и за борт. За счет создающегося при этом разряжения в полости I сепаратора нефтеводяная смесь засасывается из трюма через сетку 20, вентиль А и распределительный цилиндр 10 в верхнюю полость сепаратора, где происходит отделение путем отстоя крупных частиц нефти и их всплытие под диафрагму 6. Далее смесь проходит через противотурбулентные сетки 11, где нефть коалесцирует и также всплывает под диа­фрагму 6. Оставшаяся смесь с мельчайшими частицами нефти в ней по­ступает в коагулятор и через центральный канал 17—в кольцевые ка­меры 15, где нефть собирается в верхней части, а очищенная вода, прошедшая через них, отводится за борт.

В ходе цикла разделения смеси под диафрагмой 6 происходит на­копление нефти, выделившейся в верхней полости. Диафрагма проги­бается вверх, вытесняя воду из-под крышки через компенсирующий трубопровод 3 и вентиль Р в нижнюю полость корпуса 2. Вместе с ди­афрагмой поднимается стержень 8, разворачивая гравитационный диск 5 по часовой стрелке. Левый кулачок диска 5 при развороте на некоторый угол воздействует на пневматический переключатель, ко­торый закроет вентили А, Р, В и С, в то время как вентили М, Н и К откроются. За счет этого насос 18 изменит направление потока и будет подавать воду из бачка 9 через вентили Н и К в сепаратор. С этого момента начнется цикл слива нефти и промывания фильтров коагуля­тора противотоком. При этом открывается фиксирующий вентиль Р. Поступающая вода вытесняет нефть из-под диафрагмы через вентиль М в сливную цистерну 19. Одновременно пневмопривод 1 медленно поворачивает диск-скользун 12, поочередно сообщая кольцевые сек­ции 15 коагулятора с верхней частью сепаратора. Частицы нефти, при­ставшие к поверхности ткани в каждой камере, также вымываются обратным током воды. После разворо­та на 30° диск 12 быстро возвраща­ется в исходное положение. По ме­ре уменьшения количества нефти под диафрагмой последняя медлен­но возвращается в исходное поло­жение, заставляя гравитационный диск 5 с помощью противовеса по­ворачиваться против часовой стрел­ки, пока, правый кулачок не при­ведет в действие правый пневмати­ческий

переключатель. Вентили М, Н и К закроются, а В и С откроются, и цикл разделения смеси начнется снова.

Сепаратор оборудован защитным устройством, предохраняющим от случайного попадания нефти за борт. Оно состоит из датчика 4, ус­тановленного в верхней части наружной кольцевой камеры коагулято­ра. При проникновении сюда нефти из-за малой скорости потока в се­параторе она будет собираться в верхней части коагулятора. Как

толь­ко слой нефти коснется чувствительного элемента датчика 4, насос 18 остановится и сработает сигнализация.

Переключатель минимального уровня сливного бака 9 состоит из установленного вертикально зонда с язычковыми контактами в верхней и нижней части. Кольцевой поплавок с постоянным магнитом мо­жет перемещаться вверх и вниз относительно зонда. При пуске сепа­ратор заполняется водой, при этом необходимо убедиться, что сливной бак тоже заполнен. В этом случае поплавок коснется верхнего контакта и включит питание на электродвигатель насоса 18, сделав возможным его включение. Нижний контакт зонда работает как предохранитель­ное устройство. Он отключает электропитание насоса 18 при предель­ном падении уровня в баке 9, которое может произойти при попадании воздуха во всасывающий трубопровод 21. В этом случае также срабаты­вает сигнализация и зажигается табло «Сливной бак пуст».

При работе СЭУ на высоковязком топливе сепаратор снабжается подогревателем, автоматически включающимся для подогрева воды и нефти, находящейся под диафрагмой в периоды между включениями установки.

Достоинствами сепаратора являются высокая степень очистки неф­тяной смеси. По данным фирмы срок службы ткани фильтра коагуля­тора рассчитан на 6 лет. Отсутствие насоса на всасывании обеспечива­ет подачу в сепаратор неэмульгированной нефтеводяной смеси. Уста­новка обладает высокой надежностью.

С епараторы «Аквамарин» имеют пропускную способность 1; 2,5; 5; 10 т/ч.

Сепаратор «Фрам» (Англия), в котором применен принцип тонко­слойного сепарирования, показан на рис. 160, а.

Топливно-водяная смесь подается винтовым насосом через клапан 2 в отстойную плость3 корпуса /. Здесь происходит отделение и всплы­тие крупных частиц нефтепродуктов и осаждение твердых частиц.

Из отстойной полости, являющейся накопительной секцией, смесь по­ступает в пространства, образованные пакетом гофрированных пластин из пропилена. Мелкодисперсные частицы нефтепродуктов коалесцируют на пластинах, передвигаются к отверстиям в верхней части гоф­ров (рис. 160, б) и переходят в вышерасположенные пространства. Неф­тепродукты, собираясь в пространстве над пластинами, собираются в верхней части отстойной полости 3. Освобожденная от нефтепродуктов вода движется к отводящему трубопроводу с клапаном 7. Когда уро­вень нефти в нефтесборнике достигнет предельной величины, датчик 4 выдает сигнал механизму управления, который дистанционно закры­вает клапан 7 и открывает клапан 5. Продолжающая поступать нефтеводяная смесь вытесняет нефть через клапан 5 в сборную цистерну. После уменьшения слоя нефти в нефтесборнике 3 датчик закрывает клапан 5 и открывает клапан 7, обеспечивая дальнейшую работу сепа­ратора. Высокая степень очистки достигается за счет комбинированного действия коалесцирования на пластинах и отстоя. Закупорка

отверстий в вершинах гофров нефтепродуктами не происходит, так как диаметр отверстий в них большой, равный 12,7 мм. Пространство между плас­тинами составляет 6,35 мм. Дальнейшая очистка происходит в двухсту­пенчатом коалесцирующем фильтре.

Установка рассчитана на отделение нефтепродуктов с плотностью до 0,96 т/м³ и может иметь пропускную способность 3,6 и 5 м³/ч. Пакет пластин подлежит промывке раз в год. Проектный срок службы коалесцирующего фильтра 500 ч.