KR102372850B1

KR102372850B1 - Bubble-type skim pile

Info

Publication number: KR102372850B1
Application number: KR1020150113741A
Authority: KR
Inventors: 강기성
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2015-08-12
Filing date: 2015-08-12
Publication date: 2022-03-10
Also published as: KR20170019658A

Abstract

내부에 5단의 경사진 배플 플레이트(baffle plate) 없이 에어 버블을 이용하여 표면장력을 극대화함에 따라 처리효율성 또한 극대화할 수 있도록 스킴 파일 본체의 내부 분리공간의 바닥면에 압력 차이에 의해 작은 부피에서 부상됨에 따라 점차적으로 커지는 부피에 의해 표면장력이 확장되면서 물로부터 오일이 분리되도록 에어 버블을 공급하는 에어 버블 공급수단;을 포함하는 버블형 스킴 파일을 제공한다.
그에 따라 간단한 구조로 인한 제작이 간단하면서 경제적이며, 전체적인 길이도 축소할 수 있어 시공이나 설치가 용이할 뿐만 아니라 무엇보다도 표면장력의 극대화로 인한 물로부터 오일의 분리 효율성도 극대화할 수 있는 효과를 가진다. In order to maximize the treatment efficiency by maximizing the surface tension by using air bubbles without a 5-stage inclined baffle plate inside, the It provides a bubble type skim file comprising a; air bubble supply means for supplying air bubbles so that the oil is separated from the water while the surface tension is expanded by the volume that gradually increases as it floats.
Accordingly, the simple structure makes it simple and economical to manufacture, and the overall length can be reduced, making construction and installation easy, and above all, it has the effect of maximizing the efficiency of separating oil from water by maximizing surface tension. .

Description

Bubble-type skim pile}

본 발명은 버블형 스킴 파일에 관한 것으로, 더 상세하게는 내부에 5단의 경사진 배플 플레이트(baffle plate) 없이 에어 버블을 이용하여 표면장력을 극대화함에 따라 처리효율성 또한 극대화할 수 있도록 한 버블형 스킴 파일에 관한 것이다. The present invention relates to a bubble-type skim pile, and more particularly, a bubble-type scheme that maximizes processing efficiency by maximizing surface tension using air bubbles without a 5-stage inclined baffle plate inside. It is about the scheme file.

일반적으로 해양유전탐사 또는 시추용 해양구조물의 자켓식 구조물은 해저면에 타설되어 있는 파일에 의해서 고정된다. 특히, 고정식 해양시추구조물(Fixed Platform)은 석유시추용 구조물의 한 형태로 해저에 연결된 자켓(Jacket)에 의해 상부갑판구조물(Deck)이 지지되는 고정식 외에도 중력식, 연착저식 등이 있으며, 설치공법도 여러 형태로 분류된다. In general, the jacket-type structure of an offshore structure for offshore oilfield exploration or drilling is fixed by a pile placed on the seabed. In particular, the fixed offshore drilling structure (Fixed Platform) is a type of oil drilling structure, in which the upper deck structure (Deck) is supported by a jacket connected to the seabed. classified in several forms.

이렇게, 자켓식의 고정식 구조물은 현재 수심 460M까지 설치된 예가 있지만 수심 200M 이내의 대륙붕 지역에 설치되는 것이 통상적이다. In this way, the jacket-type fixed structure is currently installed up to a depth of 460M, but is usually installed in a continental shelf area within a depth of 200M.

자켓식 구조물은 해저면에 타설되어 있는 파일에 의해 고정되는바, 여기에 설치되는 스킴 파일(Skim pile)은 해양유전을 탐사하는 구조물에서 발생하는 폐수 처리장치 또는 유수분리기의 일종으로 폐수에 섞여있는 오일을 최종적으로 비중 차에 의해 분리하는 장비로서 설치된다. The jacket-type structure is fixed by a pile placed on the seabed, and the skim pile installed here is a type of wastewater treatment device or oil-water separator that is generated from structures that explore offshore oil fields. It is installed as equipment that finally separates oil by specific gravity difference.

통상적인 스킴 파일(100)은 도 4에 도시된 바와 같이 본체(110)의 내부 분리공간(112)에 45°로 경사진 5단의 배플 플레이트(Baffle Plate, 114)가 설치되어, 유체(Water + Oil)의 표면장력을 이용하여 물(Water)로부터 오일(Oil)을 분리하는 방식이다. As shown in FIG. 4, in the conventional scheme file 100, a five-stage baffle plate 114 inclined at 45° is installed in the internal separation space 112 of the body 110, and the fluid (Water) is installed. + Oil) is used to separate oil from water.

상기와 같은 종래의 스킴 파일은 본체의 내부 분리공간에 45°로 경사진 5단의 배플 플레이트를 설치해야 하는 번거로운 작업과, 상기 5단으로 설치되는 배플 플레이트에 의해 스킴 파일 전체 길이가 길어지는 단점을 가진다. The conventional skim pile as described above is a cumbersome operation to install a baffle plate inclined at 45° in the internal separation space of the main body, and the overall length of the skim pile is lengthened by the baffle plate installed in the five stages. have

스킴 파일과 관련된 선행기술에는 대한민국 등록실용신안 제20-0449490호(이하 '특허문헌 1'이라 한다)에 게시된 바와 같이 스킴 파일의 내부에 높이 조절하여 설치가능 한 오일 버켓을 구비하여 해저 조건에 따라 설치되는 자켓 높이의 변화에 대처하여 해양구조물의 구축 및 구축에 따른 일정, 임무기간 등을 단축할 수 있도록 하는 기술이 제안된 바 있다. In the prior art related to the skim pile, as disclosed in Republic of Korea Utility Model Registration No. 20-0449490 (hereinafter referred to as 'Patent Document 1'), an oil bucket that can be installed by adjusting the height inside the skim pile is provided for seabed conditions. A technology has been proposed to reduce the schedule and mission period of the construction and construction of offshore structures in response to changes in the height of the installed jacket.

또한, 유수분리기와 관련된 선행기술에는 대한민국 등록특허 제10-1096864호(이하 '특허문헌 2'라 한다)에 게시된 바와 같이 유수 분리되는 오일 뿐만 아니라 물속에서 부유하는 에멀젼 상태의 오일도 효과적으로 제거하기 위한 유수분리장치와 같은 기술이 제안된 바 있습니다. In addition, in the prior art related to the oil-water separator, as disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1096864 (hereinafter referred to as 'Patent Document 2'), not only oil separated from oil and water, but also oil in an emulsion state floating in water is effectively removed. A technology such as an oil-water separation device for

또, 유수분리기와 관련된 대한민국 등록특허 제10-1024970호(이하 '특허문헌 3'이라 한다)에 게시된 바와 같이 대량의 기름 유출 사고 발생시 기상이나 지역에 관계없이 연안 또는 해상 작업 및 선내 작업이 가능하고, 기름 회수율과 유수분리 능력이 우수하며, 선박에 비치한 상태에서 수납장으로 사용할 수 있는 기능성을 갖춘 해양 유출 기름 제거용 유수분리장치와 같은 기술이 제안된 바 있습니다. In addition, as published in Korean Patent No. 10-1024970 (hereinafter referred to as 'Patent Document 3') related to oil-water separator, in case of a large oil spill accident, coastal or offshore work and onboard work are possible regardless of weather or region A technology such as an oil-water separation device for removing oil spilled from the sea has been proposed, which has excellent oil recovery rate and oil-water separation ability, and can be used as a storage closet while onboard a ship.

대한민국 등록실용신안 제20-0449490호Republic of Korea Registered Utility Model No. 20-0449490 대한민국 등록특허 제10-1096864호Republic of Korea Patent Registration No. 10-1096864 대한민국 등록특허 제10-1024970호Republic of Korea Patent Registration No. 10-1024970

그러나 특허문헌 1은 해저 조건에 따라 설치되는 자켓 높이의 변화에 대처하여 해양구조물의 구축 및 구축에 따른 일정, 임무기간 등을 단축할 수 있도록 하는 것으로, 물과 오일을 표면장력에 의해 효율적으로 분리할 수 없는 단점을 가진다. However, Patent Document 1 copes with changes in the height of jackets installed according to seabed conditions to shorten the schedule and mission period according to the construction and construction of offshore structures, and effectively separates water and oil by surface tension. It has the disadvantage of not being able to

특허문헌 2 및 3은 유수분리기로서, 상당히 복잡한 구조를 가짐은 물론 이 또한 표면장력에 의해 물과 오일을 효율적으로 분리하지 못하는 단점을 가진다. Patent Documents 2 and 3 are oil-water separators, which have a fairly complex structure, and also have a disadvantage in that they cannot efficiently separate water and oil due to surface tension.

상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 주된 목적은 내부에 5단의 경사진 배플 플레이트(baffle plate) 없이 에어 버블을 이용하여 표면장력을 극대화함에 따라 처리효율성 또한 극대화할 수 있도록 한 버블형 스킴 파일을 제공하는 데 있다. The main object of the present invention to solve the above problems in the prior art is to maximize the treatment efficiency by maximizing the surface tension by using air bubbles without a five-stage inclined baffle plate inside. It is to provide a bubble-type scheme file.

본 발명의 다른 목적은 에어 버블을 더욱더 균일하고 고르게 공급이 이루어질 수 있도록 하는 데 있다. Another object of the present invention is to make air bubbles more uniformly and evenly supplied.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은 본체의 내부 분리공간에서 표면장력을 이용하여 물로부터 오일을 분리하는 스킴 파일로서, 상기 분리공간의 바닥면에 압력 차이에 의해 작은 부피에서 부상됨에 따라 점차적으로 커지는 부피에 의해 표면장력이 확장되면서 물로부터 오일이 분리되도록 에어 버블을 공급하는 에어 버블 공급수단;을 포함한다. The present invention for solving the above technical problems is a skim pile that separates oil from water by using surface tension in the internal separation space of the main body, and as it floats in a small volume due to a pressure difference on the bottom of the separation space, and an air bubble supply means for supplying air bubbles so that the oil is separated from the water while the surface tension is expanded by the gradually increasing volume.

상기 에어 버블 공급수단은 바닥면에 에어 버블을 발생하도록 마련되는 복수의 에어 버블 노즐이다. The air bubble supply means is a plurality of air bubble nozzles provided to generate air bubbles on the bottom surface.

상기 에어 버블 노즐은 바닥면의 중앙으로부터 방사상으로 배치된다. The air bubble nozzle is disposed radially from the center of the bottom surface.

상기 에어 버블 노즐로 에어를 공급하는 에어 콤프레샤의 공급압력은 8기압으로 공급된다. The supply pressure of the air compressor for supplying air to the air bubble nozzle is supplied at 8 atmospheres.

본 발명은 내부에 5단의 경사진 배플 플레이트 없이 에어 버블을 이용하여 표면장력을 극대화함에 따라 처리효율성 또한 극대화할 수 있도록 함으로써, 간단한 구조로 인한 제작이 간단하면서 경제적이며, 전체적인 길이도 축소할 수 있어 시공이나 설치가 용이할 뿐만 아니라 무엇보다도 표면장력의 극대화로 인한 물로부터 오일의 분리 효율성도 극대화할 수 있는 효과를 가진다. The present invention allows to maximize the processing efficiency as well as maximize the surface tension by using air bubbles without a five-stage inclined baffle plate inside, so that the manufacturing due to the simple structure is simple and economical, and the overall length can be reduced. It has the effect of maximizing the efficiency of separation of oil from water by maximizing surface tension above all else as well as easy construction and installation.

또한, 에어 버블을 더욱더 균일하고 고르게 공급이 이루어질 수 있도록 함으로써, 에어 버블로 인한 표면장력 또한 극대화하여 오일의 분리 효율성도 더욱더 높일 수 있는 효과도 가진다. In addition, by allowing the air bubbles to be supplied more uniformly and evenly, the surface tension due to the air bubbles is also maximized, and thus the oil separation efficiency can be further increased.

도 1은 본 발명의 기술적 구성을 설명하기 위한 단면도 및 일부 평면도,
도 2는 도 1에 따른 압력과 수심 깊이에 따른 에어 버블의 볼륨 변화를 표시한 실험 데이터,
도 3은 온도가 일정한 조건에서 부피와 압력의 반비례하는 조건을 설명하기 위한 도면,
도 4는 종래 스킴 파일을 설명하기 위한 단면도이다. 1 is a cross-sectional view and a partial plan view for explaining the technical configuration of the present invention;
Figure 2 is experimental data showing the volume change of the air bubble according to the pressure and water depth according to Figure 1;
3 is a view for explaining a condition in which the volume and pressure are inversely proportional to the temperature under a constant condition;
4 is a cross-sectional view for explaining a conventional scheme file.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참고하여 좀 더 상세하게 설명하면 다음과 같으며, 본 발명이 실시 예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, and the present invention is not limited or limited by the embodiments.

도 1은 본 발명의 기술적 구성을 설명하기 위한 단면도 및 일부 평면도이며, 도 2는 도 1에 따른 압력과 수심 깊이에 따른 에어 버블의 볼륨 변화를 표시한 실험 데이터이고, 도 3은 온도가 일정한 조건에서 부피와 압력의 반비례하는 조건을 설명하기 위한 도면이다. 1 is a cross-sectional view and a partial plan view for explaining the technical configuration of the present invention, FIG. 2 is experimental data showing the volume change of the air bubble according to the pressure and water depth according to FIG. 1, and FIG. 3 is a condition in which the temperature is constant It is a diagram for explaining the condition in which volume and pressure are inversely proportional to each other.

도시된 바와 같이 본체(110)의 내부 분리공간(112)에서 표면장력을 이용하여 물로부터 오일을 분리하는 스킴 파일(100)을 제공한다. As shown, a skim pile 100 for separating oil from water by using surface tension in the internal separation space 112 of the body 110 is provided.

본 발명은 내부에 5단의 경사진 배플 플레이트 없이 에어 버블을 이용하여 표면장력을 극대화함에 따라 처리효율성 또한 극대화할 수 있도록 하는 데 있다. An object of the present invention is to maximize the processing efficiency by maximizing the surface tension by using air bubbles without a five-stage inclined baffle plate inside.

본 발명에 따른 스킴 파일(100)은 상기 본체(110)의 내부 분리공간(112)의 바닥면(115)에 압력 차이에 의해 작은 부피에서 부상됨에 따라 점차적으로 커지는 부피에 의해 표면장력이 확장되면서 물로부터 오일이 분리되도록 에어 버블을 공급하는 에어 버블 공급수단(10);을 포함한다. As the skim pile 100 according to the present invention is levitated from a small volume by a pressure difference on the bottom surface 115 of the inner separation space 112 of the main body 110, the surface tension is expanded by the volume that gradually increases. and an air bubble supply means 10 for supplying air bubbles so that oil is separated from water.

에어 버블 공급수단(10)은 바닥면에 에어 버블을 발생하도록 마련되는 복수의 에어 버블 노즐(12)로 이루어지되, 상기 에어 버블 노즐(12)은 바닥면(115)의 중앙으로부터 균일하게 공급하도록 방사상으로 배치된다. 아울러, 상기 에어 버블 노즐(12)로 에어를 공급하는 에어 콤프레샤(도시하지 않음)의 공급압력은 8기압으로 공급되는 것이 바람직하다. The air bubble supply means 10 includes a plurality of air bubble nozzles 12 provided to generate air bubbles on the bottom surface, and the air bubble nozzles 12 are uniformly supplied from the center of the bottom surface 115 . placed radially. In addition, the supply pressure of the air compressor (not shown) for supplying air to the air bubble nozzle 12 is preferably supplied at 8 atmospheres.

다시 말해서, 보일-샤를의 법칙에서 알 수 있듯이 기체의 부피는 압력에 반비례하고 절대온도에 비례한다. In other words, as indicated by Boyle-Charles' law, the volume of a gas is inversely proportional to its pressure and proportional to its absolute temperature.

즉, 도 2 및 도 3을 참조하여, 기체의 부피는 압력에 따라서도 변하기 때문인데, 압력이 높을수록 기체의 부피는 작아지고, 반면 압력이 낮아질 경우 기체의 부피는 상대적으로 커진다. 온도가 일정한 상태에서 압력이 두 배가 되면 부피는 반으로 줄어들고, 압력이 세 배가 되면 삼분의 1로 줄어든다. That is, referring to FIGS. 2 and 3 , this is because the volume of the gas also changes depending on the pressure. As the pressure increases, the volume of the gas decreases, whereas when the pressure decreases, the volume of the gas becomes relatively large. When the pressure is doubled at a constant temperature, the volume is halved, and when the pressure is tripled, the volume is reduced by one-third.

온도가 일정하다는 조건에서 부피와 압력은 반비례하므로 수식으로 표시하면, 'P0V0=PV=일정'이라고 나타낼 수 있다. Since volume and pressure are inversely proportional to the condition that the temperature is constant, it can be expressed as 'P0V0=PV=constant' when expressed as a formula.

예를 들어, 물속에서 발생한 거품이 떠오르면서 커지는 것도 압력이 낮아지기 때문이고, 수소를 넣은 고무풍선의 실이 끊어져 상승하게 되면 자꾸 커지다가 결국 터지게 되는 것도 하늘로 올라갈수록 압력이 낮아져 부피가 커지기 때문이다. For example, the reason bubbles generated in the water rise as they rise are because the pressure is lowered, and when the string of a hydrogen-filled rubber balloon breaks and rises, it keeps getting bigger and eventually bursts because the pressure decreases as you go up into the sky and the volume increases. .

아울러, 압력을 2배로 하면 부피는 1/2로 줄어들고, 압력을 6배로 하면 부피는 1/6로 줄어든다. 즉, 압력과 부피의 곱은 일정하다. In addition, when the pressure is doubled, the volume is reduced to 1/2, and when the pressure is increased by 6, the volume is reduced to 1/6. That is, the product of pressure and volume is constant.

그리고 보일-샤를에 법칙에 의하면 물의 표면에서 에어 버블의 사이즈는 최대가 되어, 오일에 표면적을 최대로 만들어 표면장력을 극대화하게 된다. And according to the Boyle-Charles law, the size of the air bubble on the surface of water is maximum, and the surface area of the oil is maximized, thereby maximizing the surface tension.

일 예로, 스킴 파일의 길이를 대략 20m 경우, 에어 버블의 볼륨 변화가 약 20배까지 증가하게 됨에 따라 오일의 분리 효율성도 증가하는 것은 당연하다 할 것이다. For example, if the length of the skim pile is about 20 m, it will be natural that the separation efficiency of oil also increases as the volume change of the air bubble increases by about 20 times.

더욱이, 종래 스킴 파일의 내부 분리공간에 표면적을 증대시키기 위하여 경사지게 형성되는 5단의 배플 플레이트 없이도 에어 버블에 의해 표면장력을 최대화할 수 있을 뿐만 아니라 스킴 파일의 전체적인 길이 또한 현저하게 줄인 상태에서도 물로부터 오일의 분리 효율성을 배가시킬 수 있는 장점을 가진다. Moreover, in order to increase the surface area in the internal separation space of the conventional skim pile, it is possible to maximize the surface tension by air bubbles without a 5-stage baffle plate inclined to increase the surface area, as well as to reduce the overall length of the skim pile from water. It has the advantage of doubling the separation efficiency of oil.

이로써, 본 발명은 표면장력을 이용하여 물로부터 오일을 분리하는 스킴 파일을 간단한 구조와 에어 버블에 의해 표면장력을 극대화할 수 있는 조건을 가짐으로써, 물로부터 오일의 분리 효율성을 극대화할 수 있는 장점을 가진다.Accordingly, the present invention has a simple structure and conditions for maximizing surface tension by air bubbles for a skim pile that separates oil from water using surface tension, thereby maximizing the efficiency of separating oil from water. have

또한, 간단한 구조로 인한 제작이 간편하고, 길이 또한 최소화할 수 있는 장점으로 인해 시공이나 설치 또한 간단하게 이루어질 수 있는 편리성을 제공한다. In addition, it provides convenience in that construction and installation can also be made simply due to the advantages of being easy to manufacture due to a simple structure and minimizing the length.

아울러, 에어 버블을 균일하고 고르게 공급이 이루어질 수 있도록 함으로써, 에어 버블의 표면장력을 극대화할 수 있을 뿐만 아니라 그로 인해 오일의 분리 효율성 또한 극대화할 수 있는 장점을 가진다. In addition, by allowing the air bubbles to be uniformly and evenly supplied, not only can the surface tension of the air bubbles be maximized, but also the separation efficiency of oil can be maximized.

10 : 에어 버블 공급수단 12 : 에어 버블 노즐
100 : 스킴 파일 110 : 본체
112 : 분리공간 115 : 바닥면10: air bubble supply means 12: air bubble nozzle
100: scheme file 110: body
112: separation space 115: floor surface

Claims

A skim file that separates oil from water by using surface tension in the internal separation space of the body,
Air bubble supply means for supplying air bubbles to the bottom of the separation space so that the oil is separated from the water while the surface tension is expanded by the gradually increasing volume as it floats from a small volume due to the pressure difference on the bottom surface of the separation space;
The air bubble supply means is a plurality of air bubble nozzles provided to generate air bubbles on the bottom surface,
The air bubble nozzle is a bubble type skim pile, characterized in that it is radially disposed from the center of the bottom surface.

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