способ подготовки нефтеналивных цистерн к ремонту и устройство для его реализации

Формула изобретения

1. Способ подготовки нефтеналивных цистерн к ремонту, включающий мойку моющим раствором их внутренней поверхности, подогрев наружной поверхности цистерны, мойку наружной поверхности от загрязнений аналогичным по составу моющим раствором, с последующей сушкой и очисткой поверхности от краски, очистку стоков загрязненных моющих растворов, образующихся при внутренней и наружной мойке цистерны путем разделения их на фракции, образовавшиеся при каждом виде мойки, сбор и удаление выделенных нефтепродуктов и шлама, отличающийся тем, что подогрев наружной поверхности цистерны ведут до 80-90С, наружную мойку цистерны производят в несколько стадий при различном давлении подачи струй моющего раствора на каждой стадии, причем на первой стадии отмывают наиболее загрязненные части цистерны, затем перемещают состав и осуществляют мойку всей поверхности цистерны, последовательно направляя струи по ходу, а затем против направления движения цистерны, далее осуществляют чистовую мойку, одновременно корректируя качество отмывки путем изменения давления истечения струй, а удаляемый шлам накапливают в расширительной емкости и направляют его и собранные при каждом виде мойки нефтепродукты на гомогенизацию, которую ведут до образования тонкодисперсной однородной не расслаивающейся смеси для использования в качестве топлива, которое подают в емкость-хранилище для дальнейшего использования.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на второй стадии наружной мойки осуществляют возвратно-поступательное движение и/или качание моющих сопел относительно горизонтальной оси цистерны таким образом, чтобы струи распределялись равномерно по всей поверхности цистерны без пропусков.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что внутреннюю мойку цистерн, подогрев и первую стадию наружной мойки осуществляют при статическом состоянии цистерн, а перемещение на последующих стадиях осуществляют со скоростью 0,1-0,3 м/мин.

4. Устройство подготовки нефтеналивных цистерн к ремонту, содержащее емкости с моющим раствором, средства для осуществления внутренней и наружной мойки поверхностей цистерны, камеру нагрева наружной поверхности цистерны, установки для очистки стоков, образующихся в процессе внутренней и наружной мойки, включающие в себя сепараторы, емкости для сбора отсепарированных нефтепродуктов, снабженные нагревателями и патрубками для удаления нефтепродуктов и соединенные между собой трубопроводами с установленной на них запорной арматурой и насосами для перекачки нефтепродуктов и очищенных моющих растворов, причем сепаратор для очистки стоков, образующихся при наружной мойке, снабжен нефтежироловителем, теплообменники для нагрева моющего раствора, соединенные трубопроводами с блоками моечных головок для осуществления внутренней мойки и блоками сопел для наружной мойки цистерны, а также камеры сушки и очистки поверхности цистерны от остатков краски, отличающееся тем, что блок сопел для наружной мойки включает выполненные в виде отдельных узлов узел мойки горловины, выполненный неподвижным, нижний узел и направленные по ходу и против направления движения цистерны узлы мойки верхней и боковой поверхностей, а сток отработанного моющего раствора на стадии наружной мойки соединен с предварительной камерой отделения шлама, примыкающей к сепаратору, выход которого и предварительной камеры отделения шлама соединены общим трубопроводом с входом расширительной емкости, выход которой и выход емкости для сбора нефтепродуктов установки для очистки стоков, образующихся в процессе наружной мойки, соединены с входом виброкавитационного гомогенизатора, снабженного нефтяным насосом, выходы которого через запорную арматуру соединены с трубопроводами подачи нефтепродуктов из сборника отсепарированных нефтепродуктов.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что сепаратор установки для очистки стоков, образующихся при наружной мойке, выполнен в виде двух сообщающихся секций, снабженных насадками, выполненными в виде блоков параллельных коалесцирующих пластин, причем нефтежироловитель размещен в верхней части первой секции сепаратора, а между секциями - сборник отсепарированных нефтепродуктов.

6. Устройство по п.4 или 5, отличающееся тем, что узлы моечных сопел для наружной мойки верхней и боковой поверхности цистерны выполнены в виде стойки, соединенной гибким валом с дугообразной рамкой, на которой равномерно установлены моечные сопла, причем дугообразная рамка снабжена приводом.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что дугообразная рамка выполнена цельной.

8. Устройство по п.4 или 5, отличающееся тем, что узлы моечных сопел для наружной мойки верхней и боковой поверхностей цистерны выполнены в виде стойки и дугообразной рамки, выполненной из нескольких частей, каждая из которых снабжена автономным приводом и соединена с соответствующим гибким валом, соединенным со стойкой, а моечные сопла равномерно установлены на рамке.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к техническому обслуживанию и ремонту подвижного железнодорожного транспорта, в частности к цистернам для перевозки нефти и нефтепродуктов, но может быть использовано для аналогичных целей при подготовке к ремонту автомобильных цистерн, судовых танков, грузовых вагонов и емкостей, предназначенных для хранения и переработки углеводородных продуктов.

В соответствии с правилами эксплуатации железных дорог России, техническое обслуживание и ремонт вагонов, цистерн производится в пунктах технического обслуживания, в вагонных депо и на заводах. Запрещается подачу под погрузку грузов вагонов, цистерн без предъявления к техническому обслуживанию. Порядок предъявления вагонов к техническому обслуживанию и уведомление о их годности устанавливается начальником железной дороги.

Регламентируемыми (плановыми) видами ремонта являются: текущий (ТР), деповский (ДР) и капитальный (КР). В период между этими ремонтами производят техническое обслуживание цистерн, которое проводится согласно инструкциям для рабочих мест. Они содержат указания эксплуатационному и обслуживающему персоналу о регулярном наружном осмотре, обтирке, чистке, смазке, выявлению неисправностей, которые могут привести к аварии.

В соответствии со сроками эксплуатации подвижного состава деповский и капитальный ремонт должны проводиться через 2 года и отличаются только объемом работ. Фактическая необходимость проведения ремонтных работ и их объем определяется уровнем физического износа и старения отдельных узлов подвижного состава. Для проведения капитального ремонта подвижной состав необходимо подготовить соответствующим образом (Вагоны и вагонное хозяйство. Ремонт вагонов, вып.1-4, М., 2000 г., ТУ 32 ЦВ 2481- 98 “Капитальный ремонт с продлением срока службы 4-осных полувагонов”).

Грузовые вагоны и цистерны предварительно необходимо очистить от внутренних и наружных загрязнений, в том числе снять старую краску, т.к. без этого невозможно проводить сварочные работы.

Очистка внутренней и наружной поверхностей цистерн, в зависимости от вида загрязнений, осуществляется методом струйной мойки под давлением горячей водой или специальными моющими растворами, с помощью различных устройств, моющих головок, щеток с соплами, различных шлангов и т. д. После каждого вида очистки производится пропарка внутренней и наружной поверхности цистерны, сушка ее и удаление краски путем обработки наружной поверхности дробью или другим абразивным материалом.

Из патентных и научно-технических источников известно много технических решений, описывающих различные способы очистки внутренней поверхности цистерн от углеводородных загрязнений. Приведем некоторые из технических решений, которые близки по реализации этой стадии в заявляемом способе, например защищенное патентом РФ №2135304, опубликованное 27.08.99 “Способ очистки поверхности от углеводородных загрязнений”. Сущность этого способа заключается в том, что поверхность загрязненную различными углеводородными загрязнениями, такими как нефть, нефтепродукты, смазки, жиры и масла, отмывают водным раствором моющего средства, которое способно образовывать неустойчивую эмульсию с углеводородными загрязнениями. Мойку осуществляют путем подачи моющего раствора в моечные головки под давлением. В соответствии с известным способом регенерируют моющий раствор путем фазового разделения эмульсии с последующим отделением органической фазы и возвращением водной фазы в цикл очистки.

Некоторым усовершенствованием этого способа является изобретение, защищенное патентом РФ №2176936. Регенерацию моющего раствора проводят в три стадии, причем разделением на органическую, водную и твердые примеси с последующим контролем содержания компонентов в растворе и корректировку его осуществляют на третьей стадии регенерации. Уловленные нефтепродукты направляются на использование по назначению.

В принципе эти же решение можно было бы использовать и при наружной мойке, но качество отмывки будет хуже, т.к. физико-химические свойства наружных загрязнений несколько отличаются от внутренних.

В качестве моющего раствора, образующего неустойчивую эмульсию с углеводородными загрязнениями используют моющее техническое средство “УБОН”, защищенное патентом РФ №2101337 или моющее средство “БОК” (Патент РФ №2132367, опубл. БИ №18, 1999 г.).

В состав этих моющих средств входят неиногенное ПАВ в количестве 0,2-14 мас.%; полиэлектролит в количестве 2,5-5,5 мас.%; активная добавка - остальное. В качестве полиэлектролита в указанном средстве используют полимеры акриловой кислоты, например натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы (Na- КМЦ), а в качестве активной добавки используют кальцинированную соду, карбонат натрия или карбонат натрия в сочетании с карбамидом и/или метасиликатом натрия. В качестве неионогенного ПАВ в указанном моющем составе используют неонол или синтанол.

Для исключения попадания органических загрязнений в моющий раствор фазовое разделение эмульсии осуществляют в разделительной емкости, а водную фазу, возвращаемую в цикл очистки, - через промежуточную емкость. Отбор водной фазы осуществляют из нижней части разделительной емкости, а подачу ее в цикл очистки осуществляют из нижней части промежуточной емкости. При фазовом разделении эмульсии обеспечивают объемное соотношение органических загрязнений и моющего раствора не менее чем 1:2.

В указанных способах обеспечивается требуемая степень очистки внутренней поверхности цистерны и возможность повторного использования моющего раствора, однако результат достигается за счет усложнения технологического процесса, т.к. отдельные стадии осуществляются в промежуточных емкостях, а обеспечение объемного соотношения загрязнений и моющего раствора требует перед началом процесса очистки поверхности оценки объема загрязнений, подлежащих удалению.

При использовании в качестве моющего раствора указанных технических моющих средств необходимо учитывать, что неонол и синтанол относятся к неионогенным ПАВ, вызывающим большое ценообразование, а при приготовлении моющего раствора при относительно низких температурах они могут разлагаться, теряя свои свойства.

Использование метасиликатов в моющем растворе также является нежелательным, т.к. может вызывать коррозию внутренней поверхности цистерны.

Полиэлектролиты склонны к образованию полимерколлоидных комплексов, что может вызвать уменьшение извлечения органических соединений и степени очистки моющего раствора, т.е. более частой его корректировки, а следовательно, увеличение расхода компонентов.

Известен способ мойки загрязненной поверхности, в частности вагонов - цистерн, используемых для транспортировки жидких продуктов, таких как нефтехимические продукты и продукты нефтепереработки (заявка №94045260). В соответствии с ним поверхность цистерны сначала смачивают щелочным раствором, а после смачивания поверхность подвергают нагреву до тех пор, пока вода, содержащаяся в смачивающей жидкости, не испарится. После этого поверхность моют водяной струей с тем, чтобы отделить грязь от поверхности. Щелочной водный раствор содержит свыше 0,2% карбоната или свыше 0,15% гидроксида натрия.

Известен патент РФ №2066494, в котором для дезактивации подвижного состава железнодорожного транспорта осуществляют путем предварительного нанесения на наружные поверхности движущихся вагонов дезактивирующие растворы в виде пены с кратностью К=20-30. Пену после нанесения выдерживают на поверхности в течение 15-17 минут, а затем пену вместе с загрязнениями смывают струями воды под давлением 2,5-3,0 МПа.

К недостаткам вышеуказанных способов следует отнести то, что в качестве моющего раствора используют воду, что не может обеспечить необходимого качества отмывки поверхности цистерн, а также то, что стоки сливают без предварительной их очистки, ухудшая экологию.

Известен способ для косметической обработки транспортных средств, в частности автомобилей (патент РФ №2122902), в соответствии с которым перемещают транспортное средство для обработки по этапам мойки водными растворами моющих средств, сушки и полировки. На первом этапе обработки осуществляют удаление загрязнений с наиболее загрязненной узлов путем смачивание их моющим раствором и выдержки в течение определенного времени. Далее осуществляют промывку горячей водой с шампунем и окончательную промывку поверхности от детергентов и шампуней чистой водой. Затем транспортное средство перемещают в зону сушки и полируют поверхность в несколько этапов.

Наружная мойка может осуществляться в различных режимах. Вручную мойка осуществляется оператором. Оборудование ручной мойки создает струю воды под высоким давлением, управление которой осуществляется при помощи специального пистолета с распылительной форсункой, увеличивающей эффективность очистки. Высокое давление воды отбивает грязь с обрабатываемой поверхности, а большой удельный расход эффективно удаляет ее из зоны очистки. Специальные решения для этого класса оборудования позволяют осуществлять нагрев воды, добавлять в воду химические средства очистки, что также увеличивает эффективность и качество мойки (патент РФ №2173277).

К недостаткам этого способа можно отнести низкую производительность, большой расход моющего раствора и качества очистки.

Современные моечные установки должны обеспечивать высокую производительность и качество мойки подвижного состава, обладать способностью работать в разных климатических условиях и удовлетворять самым строгим экологическим требованиям.

Автоматическую мойку, как правило, осуществляют в порталах или туннелях.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является способ мойки вагонов и электропоездов, осуществляемый в установках RBR 6000, разработанных фирмой Karcher (Германия). Сама установка и технологический процесс мойки описаны в журнале “Железные дороги мира”, №5, 2000 г. Она имеет модульную конструкцию и совмещает портальный и туннельный варианты мойки. Семейство установок для мойки подвижного состава фирмы Karcher представлено в журнале “Железные дороги мира”, №3, 2000 г. Установка может работать в ручном режиме с возможностью управления с пульта каждой функцией системы, что позволяет проверить ее работу в ходе технического обслуживания и ремонта. В автоматическом режиме работник запускает систему нажатием кнопки на пульте. Установка не активизируется до тех пор, пока не поступит сигнал, что состав занял исходное положение, и на пульте управления не будет задана программа мытья.

В состав моечного оборудования входят нагревательный туннель, камера предварительного нанесения моющего средства, щетки для нанесения моющего средства на боковые поверхности вагонов и области крыши, две щеточные станции для мытья боковых поверхностей и крыши, камера обмыва повторно используемой и чистой водой, вентиляторная камера сушки, а также станция очистки и нейтрализации стоков. Система подачи и рециркуляции воды включает в себя баки различной емкости, насосы, песчано-гравийный фильтр и отстойники с маслоуловителями. Между песчано-гравийным фильтром и баком использованной воды размещается система нейтрализации, обеспечивающая на выходе водородный показатель воды 6,5- 7,5 рН. В системе подачи моющих средств предусмотрены станции дозирования щелочных и кислотных моющих растворов.

Состав маневровым локомотивом подается к въездным воротам моечной установки, которые открываются автоматически, состав через тамбур и открытый лепестковый резиновый занавес следует на мойку со скоростью 3 км/ч. После проследования последнего вагона состава, по сигналу от фотоэлементов, въездные ворота автоматически закрываются. Режим мойки зависит от температуры наружного воздуха. При отрицательных температурах перед мойкой осуществляют предварительный нагрев вагонов в нагревательном туннеле и увеличивают количество циклов мойки. Воздушные тепловые завесы в тамбурах мойки нагнетают теплый воздух, выравнивают температуру воздуха в тамбурах до температуры в моечном зале. Затем состав продолжает движение до камеры, где на него наносится и растирается щетками моющее средство. В дальнейшем, в последующих камерах, по сигналу системы управления, осуществляется мойка с одновременной обработкой различных поверхностей вагона моющими щетками. После прохода через щеточные моечные камеры состав заходит в камеру ополаскивания, где смывают остатки моющего средства, а затем завершают процесс ополаскивания обмывом свежей водой. Далее состав проезжает через вентиляторную камеру, где обдувается теплым воздухом. При проследовании выездного светофора перед вымытым и высушенным составом автоматически открываются выездные ворота. За последним вагоном ворота автоматически закрываются.

Далее в зависимости от заданного режима мойки и вида технического обслуживания состав после завершения первого цикла мойки выезжает из моечной установки и через второй путь обратным ходом возвращается на первый путь для прохождения второго цикла мойки.

Стадии наружной мойки вагонов предшествует внутренняя уборка их, которая осуществляется традиционным способом, т.е. с помощью пылесоса, щетки и моющего раствора.

Если вагоны подлежат ремонту или покраски, то они направляются для дальнейшей очистки от краски. Очистка производится в камере и может осуществляться механическим (пескоструйным или дробеструйной методом), а также термохимическим способом, например, в соответствии со способом очистки и подготовки металлической поверхности вагонов, цистерн к окраске (патент РФ №2095459). Сущность этого способа заключается в подаче воздуха под давлением, подачу в него топлива с образованием турбулентного высокоскоростного потока продуктов горения, подачу в последние рабочего материала, обеспечивающего заданную степень шероховатости очищаемой от старой краски поверхности и подачи в смеси продуктов к обрабатываемой поверхности, причем в смесь продуктов горения и рабочего материала распыляют воду при температуре 0С и ниже в соотношении 0,4-0,55% от общего объема продуктов горения.

Из описания устройства и работы этой установка ясно, что она предназначена для подготовки к ремонту пассажирских вагонов, но не может полностью реализовать подготовку к ремонту цистерн для перевозки нефти и нефтепродуктов, в частности процессы внутренней мойки.

Недостатками наружной мойки по известному способу являются:

- использование различных моющих средств на различных стадиях мойки (щелочного и кислотного), что усложняет технологическую реализацию способа;

- использование горячей воды для окончательной отмывки наружной поверхности с учетом перевозимых материалов не обеспечит необходимого качества очистки поверхности;

- способ очистки стоков не является оптимальным, т.к. в нем, как и в ранее описываемых изобретениях, используются отстойники, а из-за применения кислотных моющих средств введена дополнительная операция - нейтрализация.

Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка способа подготовки цистерн к ремонту, в котором сочетались бы оптимально процесс внутренней и внешней мойки поверхности цистерн, с учетом их назначение и конструктивных особенностей, а также оптимизацию очистки образующихся стоков с целью обеспечения полноты извлечения из них нефти и нефтепродуктов.

Предполагаемое изобретение ставит также своей целью и разработку устройства для реализации предлагаемого способа.

Технический результат достигается за счет того, что в известный способ подготовки нефтеналивных цистерн к ремонту, включающий мойку моющим раствором их внутренней поверхности, подогрев наружной поверхности цистерны, мойку наружной поверхности от загрязнений аналогичным по составу моющим раствором, с последующей сушкой и очисткой поверхности от краски, очистку стоков загрязненных моющих растворов, образующихся при внутренней и наружной мойке цистерны путем разделения их на фракции, образовавшиеся при каждом виде мойки, сбор и удаление выделенных нефтепродуктов и шлама, внесены некоторые изменения и дополнения, а именно

- перед наружной мойкой цистерны осуществляют подогрев наружной поверхности цистерны до 80-90С;

- наружную мойку цистерны производят в несколько стадий при различном давлении подачи струй моющего раствора на каждой стадии;

- причем на первой стадии отмывают наиболее загрязненные части цистерны;

- затем перемещают состав и осуществляют мойку всей поверхности цистерны;

- последовательно направляя струи по ходу, а затем против направления движения цистерны (основная мойка);

- далее осуществляют чистовую мойку, одновременно корректируя качество отмывки путем изменения давления истечения струй моющего раствора;

- удаляемый шлам накапливают в расширительной емкости;

- затем его и собранные при каждом виде мойки нефтепродукты направляют на гомогенизацию, которую ведут до образования тонкодисперсной однородной нерасслаивающейся смеси, для использования в качестве топлива;

- топливо подают в емкость-хранилище для дальнейшего использования.

Кроме того, в предлагаемый способ были внесены еще некоторые дополнения.

Так, на второй стадии наружной мойки осуществляют возвратно-поступательное движение и/или качание моющих сопел относительно горизонтальной оси цистерны таким образом, чтобы струи моющего раствора распределялись равномерно по всей поверхности цистерны без пропусков.

Внутреннюю мойку цистерн, подогрев и первую стадию наружной мойки осуществляют при статическом состоянии цистерн, а перемещение на последующих стадиях (основная и чистовая мойки, сушка) осуществляют со скоростью 0,1-0,3 м/мин.

В качестве моющего раствора при внутренней и наружной мойке используют моющий раствор, содержащей кальцинированную соду и смесь неионногенных и ионноактивных ПАВ или моющий раствор с частичной заменой кальцинированной соды на фосфаты натрия, защищенный патентом РФ №2169175 или патентом РФ №2200637.

Концентрация моющего раствора при внутренней и наружной мойки отличаются и могут находятся в пределах 2,0-4,0 и 5-12% соответственно.

При наружной мойке давление струй моющего раствора составляет 1,5-3,0 МПа, а на стадии чистовой мойки 6,0-20,0 МПа.

Мойка днища цистерны осуществляется неподвижным узлом с моющими соплами, устанавливаемыми ниже днища цистерны.

Очистку цистерны от краски осуществляют традиционным методом - в дробеструйной камере.

При реализации внутренней мойки по предлагаемому способу подготовки к ремонту нефтеналивных цистерн используется способ и устройство, описанное в статье: А.А.Евдокимов, А.Ф.Богданов и В.М.Смолянов “Высокоэффективная технология очистки котлов железнодорожных цистерн”, опубликованной в сб. “Повышение надежности и совершенствование методов ремонта подвижного состава”, СПб., ПГУПС - ЛИИЖТ, 2001 г., с.154-179. Основным элементом устройства является универсальная мобильная промывочная станция (УМПС), обеспечивающая внутреннюю очистку цистерны струйным методом путем подачи на моющие головки моющего раствора под давлением 1,0-2,0 МПА, содержащая оборудование для очистки и разделения образующихся стоков на фракции посредством использования тонкослойного коалесцирующего сепаратора, с последующим сбором и удалением нефти и нефтепродуктов и использованием очищенного моющего раствора для повторной мойки.

Нагрев наружной поверхности цистерн до 80-90С и увеличение концентрации моющего раствора до 5,0-12,0% обеспечивает качество отмывки наиболее загрязненных наружных частей цистерны, к которым, в первую очередь, относитсяся горловина цистерны, т.к. на ней образуется наиболее трудно удаляемый слой загрязнений.

Следует отметить, что характер загрязнений на наружной поверхности цистерны, вследствие ее контакта с окружающей средой и окисления, более сложный, чем внутренние загрязнения, которые более однородны. Это - продукты окисления нефти и ее фракций с вкраплениями ржавчины, отслаивающейся краски и т. п.

Нагрев поверхности цистерны до 80-90С выбрана в качестве оптимального, т.к. температура плавления образующихся смолистых веществ находится в пределах указанного диапазона температур.

Направление части струй моющего раствора по ходу движения состава, а части - против движения, необходимо для обеспечения качественной мойки тех участков поверхности цистерны, которые экранируются стяжками, лестницей и другими элементами крепления цистерны к тележке.

Угол наклона моющих головок по отношению к поверхности цистерны подбирают опытным путем до полного перекрытия струями поверхности цистерны. Качеству мойки способствует и создание условий для возвратно-поступательного движения и/или качания моющих сопел.

Скорость передвижения состава 0,1-0,3 мм/мин выбрана, исходя из оптимального времени нахождения цистерны в соответствующей зоне мойке и для осуществления качественной мойки, причем скорость возвратно-поступательного движения моющих сопел должна быть в 2-4 раза выше, чем скорость перемещения цистерны.

Выбранная скорость передвижения состава способствует контролю за качеством отмывки на отдельных стадиях наружной мойки и позволяет скорректировать ее при чистовой мойке, которая, возможно, будет выполняться вручную со специальной площадки, шланговым методом путем изменения величины напора и со сменой диаметра моющих сопел, чтобы сохранить расход моющего раствора.

Очистку стоков, образующихся при внутренней и наружной мойки, ведут раздельно по следующим причинам:

- УМПС снабжена локальным оборудованием для очистки и разделения загрязненного моющего раствора;

- состав стоков на этих стадиях значительно отличаются и для их разделения требуются неодинаковые устройства и режимы обработки.

Дополнительную операцию - гомогенизацию собранных нефтепродуктов проводят с целью утилизации шлама и использования полученной смеси в качестве топлива. Для достижения этой цели необходимо выдержать определенное соотношение нефтепродукт-шлам, которое определяется экономическими причинами, т.к. при большом содержании в смеси шлама топливо не будет пользоваться спросом. Заданное значение достигается за счет дозировки компонентов соответствующими дозаторами или соотношением объемного расхода за счет выбора диаметров трубопроводов.

Гомогенизацию осуществляют в несколько циклов, причем в каждом цикле некоторое количество гомогенизированного продукта откачивают в сборник топлива. Контроль за гомогенизацией осуществляют до образования тонкой однородной нерасслаивающейся смеси. Соотношение нефтепродукты:шлам допустимо в соотношении (6-8):1. При меньшем соотношении резко ухудшается качество гомогонезированного топлива, а при большей - увеличивается расход нефтепродуктов на гомогенизацию.

Выше уже приводились сведения об устройствах для внутренней мойки поверхности цистерн, которые практически без доработки могут использоваться в устройстве, реализующем заявляемый способ подготовки нефтеналивных цистерн к ремонту.

Известна передвижная установка для мойки транспортных средств, содержащая установленный на моющем посту поддон для сбора отработанной воды, расположенный над поддоном душевой коллектор с соплами, расходный бак-накопитель воды, соединенный трубопроводом очищенной воды через насос мойки с душевым коллектором, запорный кран, установленный на участке трубопровода очищенной воды, между насосом мойки и душевым коллектором, трубопровод сточной воды, соединенный входным концом с поддоном, а выходным через насос откачки - с баком-накопителем, узел очистки сточной воды, соединенный с трубопроводом сточной воды, и вентилятор для подачи на моечный пост воздуха, сообщенный воздухопроводом через задвижку с душевым коллектором, дополнительный очистной трубопровод с установленной в нем заслонкой, сообщенным входным концом с участком трубопровода сточной воды между насосом откачки и запорным клапаном, а другим - с узлом очистки сточной воды, включающий аппарат химической или электрохимической очистки, а вентилятор снабжен элементом для нагрева подаваемого в моечный пост воздуха патент РФ №2017639).

Недостатком этого устройства является невозможность качественной отмывки наружной поверхности от загрязнений сложного состава и отсутствие узла разделения фаз.

Известно устройство для технического обслуживания транспортного средства (патент РФ №2173277). Это устройство предназначено для наружной шланговой мойки колесных транспортных средств. Установка для шланговой мойки состоит из основания, емкости с жидкостью, размещенной на основании, насоса с приводным механизмом, раздаточного шланга с распылителем и соединительных трубопроводов. Насос выполнен в виде нагнетательного элемента, состоящего из верхнего нажимного и нижнего опорного дисков, соединенных герметично с эластичной гофрированной нагнетательной камерой. Нагнетательный элемент установлен в емкость с жидкостью посредством жесткого соединения опорного диска с донной частью емкости с возможностью вертикального перемещения нажимного диска по направляющим, жестко присоединенным к дну указанной емкости. Механизм привода насоса выполнен в виде мостика, установленного на основании шарнирно. К донной части опорного диска присоединена водозаборная труба с фильтром, а к верхней части нажимного диска присоединен шланг с краном управления и распылителем для поступления моющей жидкости под воздействием избыточного давления в нагнетательной камере на поверхность транспортного средства.

Недостатком этого устройства является частичная реализация одной из стадий предлагаемого способа - чистовую мойку цистерн. В устройстве отсутствуют элементы, предназначенные для фазного разделения стоков и их очистки.

Как уже отмечалось, наиболее близким техническим решением, реализующим наружную мойку и сушку цистерны является установка RBR 6000 фирмы Karcher (Германия), которая была выше описана.

Однако для реализации предлагаемого способа в нее необходимо внести некоторые конструктивные изменения и дополнения.

Таким образом, в известное устройство для реализации способа подготовки нефтеналивных цистерн к ремонту, содержащее емкости с моющим раствором, средства для осуществления внутренней и наружной мойки поверхностей цистерны, камеру нагрева наружной поверхности цистерны и установки для очистки стоков, образующихся в процессе внутренней и наружной мойки, включающие в себя сепараторы, емкости для сбора отсепарированных нефтепродуктов, снабженные нагревателями и патрубками для удаления нефтепродуктов и соединенные между собой трубопроводами с установленной на них запорной аппаратурой и насосами для перекачки нефтепродуктов и очищенных моющих растворов, причем сепаратор для очистки стоков, образующихся при наружной мойке, снабжен нефтежироловителем, теплообменники для нагрева моющего раствора, соединенные трубопроводами с блоками моечных головок для осуществления внутренней мойки и блоками сопел для наружной мойки цистерны, а также камеры сушки и очистки поверхности цистерны от остатков краски внесены следующие изменения и дополнения, а именно

- блок сопел для наружной мойки, включает выполненные в виде отдельных узлов: узел мойки горловины цистерны, выполненный неподвижным нижний узел и направленные по ходу и против направления движения цистерны узлы мойки верхней и боковых поверхностей;

- сток отработанного моющего раствора на стадии наружной мойки соединен с предварительной камерой отделения минерального шлама, примыкающей к сепаратору;

- выход сепаратора и предварительной камеры отделения шлама соединены общим трубопроводом с входом расширительной емкости;

- выход этой емкости и выход емкости для сбора нефтепродуктов установки для очистке стоков, образующихся в процессе наружной мойки, соединены с входом виброкавитационного гомогенизатора, снабженного нефтяным насосом;

- выходы которого через запорную арматуру соединены с трубопроводами подачи нефтепродуктов из сборника отсепарированных продуктов и емкостью - хранилищем гомогенизированного топлива.

Кроме того, сепаратор установки для очистки стоков, образуюзихся при наружной мойке, выполнен в виде двух сообщающихся секций, снабженных насадками, выполненными в виде блока параллельных вертикальных коалесцирующих пластин, причем нефтежироловитель размещен в верхней части первой секции сепаратора, а между секциями - сборник отсепарированных нефтепродуктов.

Узлы моечных сопел, предназначенные для наружной мойки верхней и боковых поверхностей цистерны, выполнены в виде стойки соединенной гибким валом с дугообразной рамкой, на которой равномерно установлены моечные сопла, причем дугообразная рамка снабжена приводом и выполнена цельной.

Возможно, что узлы моечных сопел для наружной мойки верхней и боковой поверхности цистерны выполнены в виде стойки и дугообразной рамки, выполнены из нескольких частей, каждая из которых снабжена автономным приводом и соединена с соответствующим гибким валом, соединенным со стойкой, а моечные сопла равномерно установлены на рамке.

Каждое моечное сопло или частей рамки имеет столько степеней свободы, что имеет возможность совершать возвратно-поступательное или качательные движения.

Достигается это за счет соединения моющих сопел с рамкой посредством гибких валов и пневматического привода или преобразователя поступательного движения во вращательное.

Реализация предлагаемого способа подготовки нефтеналивных цистерн к ремонту поясняется примером работы устройства для его реализации. Общий вид устройства и отдельных его элементов приведен на фиг.1-4.

На фиг.1 приведен общий вид устройства; на фиг.2 - вид по С – С, вариант выполнения стойки с блоками моечных сопел; на фиг.3 - вид по стрелке F - показано размещение и угол наклона моечных сопел по ходу состава; фиг.4 - вид по стрелке G, то же, что и на фиг.3, но против хода состава.

Буквами А, Б, В, Г, Д, Е и Ж (фиг.1) - обозначена последовательность осуществления заявляемого способа (они же практически соответствуют отдельным камерам при туннельном исполнении устройства), а именно

А - внутренняя мойка цистерны;

Б - подогрев наружной поверхности цистерны;

В - 1-я стадия мойки наружной поверхности цистерны;

Г - наружная мойка цистерны по ходу движения состава;

Д – то же, но против движения состава;

Е - чистовая мойка наружной поверхности цистерны;

Ж - сушка отмытой цистерны.

Стрелками на фиг.2 показано возвратно-поступательное движение радиальной рамки с моющими соплами.

Заключительная стадия способа - очистка от остатков краски и оборудование для ее осуществления на фиг.1 не нашло отражение, т.к. осуществляется в специальной дробеструйной камере, не входящей в состав установки для наружной мойки, известным методом и не содержит нового оборудования.

На фиг.1 показаны цистерна 1, расположенные внутри цистерны блок моющих сопел 2, универсальная мобильная промывочная станция (УМПС), состоящая из емкости 3 для моющего раствора, напорного насоса 4, теплообменника 5, мембранного насоса 6, коалесцирующего сепаратора 7 и емкости 8 для сбора нефтепродуктов.

Установка для наружной мойки включает: узел 9 для мойки наиболее загрязненной поверхности цистерны (горловины), стоек 10 и 11 (конструкция моечного узла показана на фиг.2). Стойка 10 соединена с узлом 12 для мойки днища цистерны и несущей радиальной рамкой 13 с размещенными на ней моечными соплами 14 и гибким валом (рукавом) 15, емкость 16 чистого моющего раствора, первый выходной патрубок которой соединен с насосом 17 подачи моющего раствора к коллектору 18, а второй патрубок - с насосом 19, соединенным с теплообменником 20 для подогрева моющего раствора, сток 21 загрязненного моющего раствора, соединенный с предварительной камерой очистки 22, примыкающей к двухсекционному сепаратору с размещенными в каждой секции насадками 23 и 24, нефтежироловитель, содержащий барабан 25, на котором закреплены коалесцирующие диски 26 и скребок 27, сборник 28 отсепарированных нефтепродуктов с размещенным в нем нагревателем 29, расширительная емкость 30, вход которой соединен через трубопроводы с запорной арматурой с патрубками шлама 31 и 32, а выход - с виброкавитационным гомогенизатором (ВКИ) 33, второй вход которого соединен с выходным патрубком 34 сборника нефтепродуктов 28, а выход ВКИ соединен с циркуляционньм насосом 35, один выход которого соединен с трубопроводом подачи нефтепродуктов из сборника 28 и емкостью-хранилищем 36 гомогенизированного топлива, а также мембранный насос 37, соединенный входом с емкостью-хранилищем 8, а выходом через запорную арматуру - со шламовым трубопроводом.

На чертежах имеются и некоторые словесные выражения, показывающие функции элементов, например шлам, пар, СНО - сборник нефтеотходов, УМПС и т.д.

На фиг.3 и 4 (вид F и G) схематично изображено размещение на стойках 10 и11 моечных сопел для наружной мойки и угол наклона их по отношению к поверхности цистерны.

Рассмотрим работу устройства подробнее, на примере специлизированного вагонного депо (г. Нижнеудинск), где проходят опытные испытания устройство, реализующее предлагаемый способ.

Одновременно в ремонте может находиться 18-20 цистерн. Их полностью “разувают-раздевают”, т.е. снимают приборы автосцепки, отделяют ходовые тележки, которые затем идут в разборку и ремонт по своим специлизированным цехам. Котлы цистерны устанавливаются на временные тележки и стягиваются двумя стяжками.

Вместо традиционной пропарки и промывки внутреннюю поверхность цистерны отмывают с помощью установки УМПС. В зависимости от характера загрязнений (продукта перевозки) задают состав и концентрацию моющего раствора (камера А).

С учетом замазученности внутренней поверхности цистерны 1 выбрали моющее средство, имеющее следующий компонентный состав: кальцинированная сода 96 вес.% и смесь неионогенных и ионо-активных ПАВов - 4 вес.%. Концетрация моющего раствора 3,0%.

После приготовления моющего раствора, которое можно осуществлять в отдельной емкости или непосредственно в емкости 3 посредством напорного насоса 4, его подают через теплообменник 5 на моющие головки 2, установленные в цистерне 1. В теплообменнике 5 осуществляют нагрев моющего раствора до 40-55С. Конкретно была выбрана температура раствора 50С, исходя из состава моющего средства, концентрации раствора и оптимальности времени очистки. Благодаря моечным головкам турбинного типа осуществляют струйную мойку внутренней поверхности очищаемой емкости. Для большей эффективности мойки моечные головки установлены с возможностью изменения их ориентации. Давление струи 1,5 МПа. В среднем время мойки составляет 8-12 минут.

Отработанный моющий раствор с помощью мембранного насоса 6 поступает в самоочищающийся тонкослойный отстойник, где происходит разделение жидкой фазы на моющий раствор, который, очищаясь, проходит в емкость 3 для дальнейшего использования; и на более легкую фазу - углеводородные загрязнения, которые накапливаются в верхней зоне сепаратора 7 и по мере накопления перекачивались в емкость-хранилище 8 декантированного продукта, а шлам скапливаются в нижней застойной зоне сепаратора.

Самоочищающийся тонкослойный отстойник представляет из себя конструкцию коалесцирующего сепаратора, в корпусе которого размещена плоскопараллельная насадка. Самоочищение насадки достигается подбором режимов обработки, а также соответствующим наклоном пластин, что зависит от состава и свойства разделяемой смеси. Щелевой зазор между пластинами обеспечивается за счет прокладок. Разделяемая смесь (эмульсия) поступает в него через верхний патрубок и распределяется по щелевым каналам, которые имеют три участка: вертикальный, где происходит сепарация частиц нефтепродуктов на стенках пластин; поворотный, где поток меняет ориентацию в гравитационном поле, и расширительный, где всплывает отсепарированная органическая фаза в верхнюю часть аппарата и выводится в сборник декантированных нефтепродуктов.

После окончания внутренний мойки цистерна подается в камеру Б, где осуществляется нагрев ее поверхности до 85С. Нагрев производят с помощью токов высокой частоты (ТВЧ) или другим известным способом. Наиболее трудно удалить с наружной поверхности смолистые вещества, образовавшиеся за счет окисления нефтепродуктов. Выбранная температура позволяет размягчить загрязнения. Время нагрева 5-7 мин.

Затем цистерну подают на наружную мойку в камеру В, где осуществляют мойку наиболее загрязненной части цистерны - горловины. Узел мойки 9 выполнен в виде круговой рамки, на которой закреплены моющие сопла, аналогичные соплам 14. Они закреплены шарнирно и в процессе мойки можно менять угол их наклона. В моющие сопла моющий раствор поступает следующим образом. В емкости 16 приготавливают моющий раствор того же состава, что применялся на стадии внутренней мойки, но концентрация его 9,0 вес.%. Посредством напорного насоса 17 из коллектора 18 он поступает в каждый из моечных узлов 10, 11 и 12.

Температура моющего раствора поддерживается на уровне 50-60С за счет нагрева его в теплообменнике 20, куда он подается насосом 19. Напор струй во всех узлах наружной мойки поддерживают на уровне 2,0 МПа. Время первой стадии наружной мойки составляет 2-3 минуты. Затем цистерна перемещается в зону С, где осуществляется наружная мойка всей поверхности цистерны посредством моечных сопел, размещенных в рамках 12 и 13. Указанные рамки закреплены на несущей стойке 10, причем рамка 12 неподвижна, а рамка 13 выполнена с возможностью осуществления возвратно-поступательного движения, т.к. соединена с несущей стойкой гибким валом 15. Сами моечные сопла закреплены на радиальной рамке шарнирно, но после установки оптимального наклона надежно закрепляются. Это позволяет выбрать наклон их таким образом, чтобы струи обмывали поверхность цистерны под оптимальным углом, и достичь качественной мойки. В нашем случае угол наклона моечных сопел составлял 35-38. Всего на радиальной рамке 13 равномерно размещено 40 моечных сопел. Возвратно-поступательное движение рамки осуществляется посредством пневматического привода (на фиг.2 не показан). Такое конструктивное выполнение моечного узла позволяет с большей степенью надежности образовать сплошной поток, обмывающий всю поверхность цистерны без пробелов, т.е. не превращая ее в зебру, как ранее и было. Скорость перемещения цистерны выбрана 0,2 м/мин. Перемещение осуществляется автоматически посредством электролебедки. Направление струй - по ходу движения цистерны (фиг.3).

На неподвижной рамке 12 размещено шарнирно 15 моечных сопел по ширине цистерны с углом наклона к днищу цистерны - 45.

В зоне мойки Д установлена несущая стойка 11 с закрепленными на ней рамками и моечными соплами, т.е. конструктивно аналогично узлу, смонтированному на стойке 10, и отличаются они только тем, что моечные сопла наклонены против движения цистерны (фиг.4).

Далее цистерна перемещается в зону Е, в которой осуществляется чистовая (шланговая) мойка цистерны. Она осуществляется операторами вручную, для безопасности их в этой зоне предусмотрены специальные площадки. Одновременно с чистовой мойкой операторы осуществляют контроль за качеством наружной мойки цистерны. Начальный напор струй составлял 8,0 МПА, но в некоторых случаях для удаления оставшегося загрязнения оператор увеличивал напор струй путем замены сопла на сопло меньшего диаметра.

Все стоки, образующиеся при наружной мойке цистерны, поступают в сток 21, представляющий наклонную канавку, по которой они поступают на установку очистки сточных нефтесодержащих вод.

Установка работает следующим образом. Нефтесодержащие сточные воды поступают через патрубок в предварительную камеру 22 самотеком, где происходит гашение энергии потока за счет расширения его. В результате, в нижней части камеры оседают наиболее крупные механические примеси (шлам). Однако основной поток сточной воды, содержащий нефтепродукты, находящиеся в виде крупных капель нефти или тонкодиспергированной эмульсии и мелкие частицы краски, поступает в первую секцию двухсекционного сепаратора, в котором находится тонкослойный модуль-насадка 23. Тонкослойный модуль выполнен из отдельных вертикальных параллельно расположенных коалесцирующих пластин, которые образуют между собой щелевые каналы. В результате того, что поток входит в верхнюю часть первой секции сепаратора, а выходит в противоположном нижнем по диагонали углу, в первой секции образуется зона сгущения, в которой происходит накопление шлама. При прохождении нефтесодержащего потока по щелевым каналам, под действием эффекта Пуазейля, происходит естественный процесс коалесценции, на поверхности пластин и за счет разности плотности воды и нефти они всплывают в верхнюю зону этой секции сепаратора, играющую роль накопителя слоя нефтепродуктов.

Смачивающие поверхность пластин капли сливаются, образуя сплошную пленку, которая вследствие разности плотностей поднимается вверх в эту же зону. Так, как внешняя стенка первой секции отстойника выполнена несколько ниже стенок корпуса, то в результате образуется разгрузочный порог, через который маловязкие нефтепродукты перетекают в сборник 28 накопления нефтепродуктов, снабженный нагревателем 29. Однако высоковязкие нефтепродукты не могут перетекать в эту камеру, поэтому для их удаления используют нефтежироловитель, который состоит из барабана 25 с насаженными на него коалесцирущим дисками 26, смонтированные таким образом, чтобы коалесцирующие диски были погружены в слой всплывающего нефтепродукта.

Вращение барабана осуществляется от двигателя (на фиг.1 не показан) в таком направлении, чтобы надвигающаяся пленка высоковязкого нефтепродукта атаковалась нисходящей половиной дисков 26. В этих условиях основная масса нефтепродукта прижимается к подвижным дискам, смачивая их поверхность и образует на ней хорошо удерживаемую пленку. Эта пленка снимается с их поверхности скребками 27 и самотеком стекает в сборник 28.

Освобожденная от нефтепродуктов сточная вода с выхода первой секции сепаратора поступает снизу на вход второй секции, в которой также размещен тонкослойный модуль 24, состоящий из вертикальных параллельно расположенных коалесцирующих пластин, образующих щелевые каналы. В этих щелевых каналах происходит отделение от жидкости более плотных твердых частиц. Это происходит потому, что из-за параболического распределения скоростей в щелевых каналах восходящий поток оттесняет более плотный частицы к пластинам, образующим стенки щелевых каналов (эффект Пуазейля). Оттесняя твердые частицы к поверхностям коалесцирующих пластин, поток выносит их, благодаря диагональному направлению движения в застойную зону, где эти частицы медленно оседают. Очищенный моющий раствор через разгрузочный порог поступает в камеру 16 для дальнейшего использования.

Шламы, находящиеся в предварительной камере 22 и в застойных зонах сепаратора через патрубки 31 и 32 соответственно направляли в общий трубопровод и далее в расширительную емкость 30. По мере накопления шлама в этой емкости его подавали на вход виброкавитационного гомогенизатора (ВКИ) 33. На этот же вход из сборника 28 подавались отсепарированные нефтепродукты, в случае необходимости подогретые нагревателем 29, через патрубок 34 и трубопроводы с запорной арматурой,

При очистке стоков, образующихся при наружной мойке, количество отсепарированных нефтепродуктов невелико, поэтому их недостаточно для утилизации шлама путем получения топлива. Приходится, в основном, использовать нефтепродукты, отсепарированные при внутренней мойке цистерн из емкости 8.

Осуществляют это следующим образом. Закрывают запорную арматуру на патрубках 31, 32 для удаления шлама в общий трубопровод, а открывают вентиль на участке трубопровода, соединяющего насос 37 с общим шламовым трубопроводом. Под напором нефтепродуктов шламы, застрявшие в трубопроводе, продавливаются в расширительную емкость 30 вместе с нефтепродуктами и далее в ВКИ.

Оптимальное соотношение между объемом нефтепродуктов и шламом в рассматриваемом примере составляло 8: 1 и достигалось за счет установки дозаторов. В ВКИ происходило смешение шлама с нефтепродуктами посредством интенсивной гомогенизации с эмульгированием содержащейся в смеси жидкости диспергированием асфальтосмолистых веществ, что позволяло получать однородную структуру топлива. Для повышения надежности на выходе ВКИ был установлен циркуляционной насос 35, подающий часть гомонизированной смеси обратно на вход ВКИ, через трубопровод, соединяющий его с трубопроводом подачи нефтепродуктов из сборника 28, а часть смеси направляют в сборник 36 гомонизированного топлива.

Цистерна же после чистовой промывки перемещалась в зону Ж - зону сушки. Сушка осуществлялась паром. Далее цистерна поступала в дробедробильную камеру, где ее поверхность полностью очищалась от остатков краски и ржавчины.

На этом весь подготовительный цикл нефтеналивных цистерн к ремонту закончен.

Отличия заявляемого способа позволяют достигнуть следующих преимуществ по сравнению с известными способами и устройствами для их реализации:

- повышение качества внутренней и наружной отмывки цистерн за счет отсутствия непромытых участков;

- уменьшение ручного труда за счет возможности автоматизации наружной мойки цистерн, а также контроля качества мойки;

- полная утилизация шламов и нефтеотходов, образующихся в процессе подготовки нефтеналивных цистерн к ремонту;

- отсутствие стоков, т.к. схема внутренней и наружной мойки цистерн имеют замкнутый цикл;

- улучшение условий труда обслуживающего персонала ввиду отсутствия вредных веществ, горячей воды и пропаривания.

В настоящее время установка проходит опытно - промышленные испытания и будет внедрена в сентябре 2002 г.