PL249442B1 - System oczyszczania wód zęzowych na statkach - Google Patents

Abstract

Wynalazek dotyczy systemu uzdatniania wody zęzowej na statkach. Obejmuje on: obieg przenoszenia wyznaczony pomiędzy zbiornikiem (20) wody zęzowej i odstojnikiem (21), przy czym zbiornik (20) wody zęzowej zawiera wodę zęzową mającą węglowodory przeznaczone do obróbki, zwane ściekami, a odstojnik (21) ma co najmniej jedną objętość ogrzewaną w celu podgrzewania ścieków w komorze przez element grzejny (26) do pierwszej z góry określonej temperatury, obieg ekstrakcji powierzchniowej wyznaczony pomiędzy odstojnikiem (21) i zbiornikiem odpadowym (22), bojler (28) połączony z wylotem (24) obiegu ścieków, obwód obiegu ścieków wyznaczony pomiędzy wylotem (24) obiegu ścieków i obiegiem powrotnym (36) obiegu ścieków, obwód obiegu wody wyznaczony pomiędzy bojlerem (28), obiegiem powrotnym (37) obiegu wody i zbiornikiem (35) wody czystej, oraz mikrosterownik.

Description

Przedmiotem wynalazku jest system oczyszczania wód zęzowych na statkach. Woda zęzowa jest głównie mieszaniną wody, węglowodorów i osadów pochodzących z przecieków operacyjnych różnych maszyn, stref kondensacji i czyszczenia maszynowni.

Stan techniki

Wszystkie wymienione pozostałości przechowywane są w zbiorniku na wodę zęzową przeznaczoną do oczyszczania.

Istnieje kilka możliwości usuwania takiej wody zęzowej ze zbiornika, należy jednak mieć na względzie, że nie może być żadnych przewodów rurowych umożliwiających bezpośredni zrzut wody zęzowej do morza, a mianowicie:

- wyładunek podczas postoju w porcie zawinięcia, chociaż najpierw trzeba znaleźć urządzenie albo barkę, które mają możliwość odbioru wody zęzowej, oczywiście po uiszczeniu przewidzianej opłaty;

- oczyszczanie wody zęzowej na pokładzie statku.

Co się tyczy oczyszczania na pokładzie statku, obecnie stosowane procesy główne i urządzenia oddzielające są następujące po pierwszej fazie dekantacji w zbiorniku wody zęzowej, a mianowicie:

- oddzielanie w procesie koalescencji: stosunkowo efektywne, ale kosztowne ze względu na filtry,

- oddzielanie odśrodkowe: stosunkowo złożone, bardzo efektywne pod warunkiem właściwej konserwacji,

- oddzielanie w procesie flokulacji: bardzo efektywne, ale zajmujące dużo miejsca i kosztowne ze względu na stosowane produkty chemiczne.

We wszystkich przypadkach, separator musi doprowadzać wodę wystarczająco czystą, aby można było zrzucić ją do morza, a zawartość węglowodorów powinna wynosić poniżej 15 ppm (części na milion). A pozostałości po oddzieleniu przesyłane są do zbiornika na osad przed wyładunkiem na ląd albo przed spaleniem na pokładzie statku.

Jednym z celów niniejszego wynalazku jest poprawa w zakresie oczyszczania wód zęzowych.

Przedstawienie wynalazku

Celem niniejszego wynalazku jest przezwyciężenie wad innych urządzeń przy zastosowaniu prawdziwie innowacyjnego podejścia do tego zagadnienia.

W tym celu, zgodnie z pierwszym aspektem, niniejszy wynalazek dotyczy systemu oczyszczania wód zęzowych na statku, charakteryzującego się tym, że obejmuje:

- obieg transferowy przechodzący pomiędzy zbiornikiem na wodę zęzową a odstojnikiem, przy czym zbiornik zawiera wodę zęzową będącą ściekami z węglowodorami, i ten zbiornik na wodę zęzową połączony jest z odstojnikiem poprzez pompę transportową,

- odstojnik mający co najmniej jedną komorę ogrzewaną do podgrzewania ścieków w tej komorze przez element grzejny do pierwszej z góry określonej temperatury, wylot cyrkulacji ścieków z odstojnika z zaworem elektromagnetycznym, wylot ekstrakcji powierzchniowej z zaworem elektromagnetycznym, przewód powrotny obiegu cyrkulacji ścieków, przewód powrotny obiegu wody,

- obieg ekstrakcji powierzchniowej przechodzący pomiędzy odstojnikiem a zbiornikiem odpadowym, który to odstojnik połączony jest ze zbiornikiem odpadowym przez wylot ekstrakcji powierzchniowej odpływu grawitacyjnego skoncentrowanych węglowodorów znajdujących się na powierzchni ścieków, przez zawór elektromagnetyczny tego wylotu ekstrakcji powierzchniowej, a który to zawór elektromagnetyczny jest otwarty przy grubości warstwy węglowodorów mającej z góry określoną wartość progową,

- bojler połączony z wylotem cyrkulacji ścieków, który to bojler zawiera skraplacz połączony z obiegiem chłodzenia oraz podgrzewacz połączony z obiegiem grzejnym,

- obieg cyrkulacji ścieków przechodzący pomiędzy wylotem cyrkulacji ścieków a przewodem powrotnym obiegu cyrkulacji ścieków, a który to obieg cyrkulacji ścieków zawiera pompę cyrkulacji ścieków i ejektor, przy czym pomiędzy pompą cyrkulacji ścieków a ejektorem znajduje się przyłącze zasilające podłączone do bojlera przez zawór o stałym wydatku, a ejektor połączony jest z bojlerem, jak również z przewodem powrotnym obiegu cyrkulacji ścieków,

- obieg cyrkulacji wody przechodzący pomiędzy bojlerem a przewodem powrotnym obiegu wody, i ten obieg cyrkulacji wody zawiera zawór trójdrogowy oraz pompę cyrkulacji wody wstawioną pomiędzy bojlerem a zaworem trójdrogowym, przy czym zawór trójdrogowy ma jeden wlot i dwa wyloty, z tym, że jeden z wylotów połączony jest ze zbiornikiem na wodę czystą przy poziomie węglowodorów niższym od z góry określonej wartości progowej, a drugi wylot połączony jest z odstojnikiem przy poziomie węglowodorów wyższym od z góry określonej wartości progowej,

- mikrosterownik połączony z:

- pompą transportową, sterowania przepływem wody zęzowej do odstojnika, pompą cyrkulacji ścieków, sterowania przepływem ścieków do obiegu cyrkulacji ścieków, oraz z pompą cyrkulacji wody, sterowania przepływem wody do obiegu cyrkulacji wody,

- czujnikiem grubości warstwy węglowodorów powierzchniowych, sterowania otwieraniem lub zamykaniem zaworu ekstrakcji powierzchniowej przy z góry określonej grubości, czujnikiem zawartości węglowodorów, sterowania zaworem trój drogowym,

- zaworem elektromagnetycznym cyrkulacji ścieków, sterowania doprowadzaniem ścieków do obiegu cyrkulacji ścieków, oraz zaworem elektromagnetycznym ekstrakcji powierzchniowej, sterowania doprowadzaniem węglowodorów do zbiornika odpadowego.

Dzięki tym rozwiązaniom oddzielanie poprzez odparowywanie próżniowe stanowi stosunkowo prostą i niedrogą alternatywę.

System podejmuje i przyspiesza proces oddzielania poprzez dekantację przez podgrzewanie ścieków w odstojniku, w którym działa układ parowania-skraplania.

System koncentruje węglowodory, a dekoncentrację przeprowadza się poprzez ekstrakcje powierzchniowe (czyli usuwanie warstwy węglowodorów, która tworzy się na powierzchni cieczy w odstojniku) i przez uzupełnianie wodą zbiornika wody zęzowej (czyli zastępowanie części ścieków przekształconych w wodę czystą poprzez odparowanie-skraplanie).

Wynalazek wdraża się korzystnie według przedstawionych poniżej sposobów realizacji i wariantów, które należy rozpatrywać indywidualnie albo w dowolnej technicznie kombinacji funkcjonalnej.

W jednym sposobie realizacji, odstojnik zawiera trzy pionowe komory dzielące objętość odstojnika na trzy zasadniczo równe komory, przy czym pierwsza komora i druga komora mają otwór na dole łączący pierwszą komorę z drugą komorą, element grzejny osadzony w tym otworze, oraz zawór połączeniowy zamontowany pomiędzy drugą komorą a trzecią komorą, a który to zawór połączeniowy znajduje się zasadniczo w pobliżu dna tych komór.

W jednym sposobie realizacji, z góry określona wartość progowa zawartości węglowodorów mieści się w przedziale od 0 do 15 ppm.

W jednym sposobie realizacji, pierwsza z góry określona temperatura zawarta jest w przedziale od 55 °C do 75 °C.

W jednym sposobie realizacji, z każdej strony odstojnika zamontowany jest wskaźnik poziomu cieczy, przy czym pierwszy wskaźnik poziomu cieczy skojarzony jest z pierwszą komorą i z drugą komorą odstojnika, a drugi wskaźnik poziomu cieczy skojarzony jest z trzecią komorą tego odstojnika.

Inne zalety, cele i cechy charakterystyczne niniejszego wynalazku staną się oczywiste z podanego poniżej opisu sporządzonego tytułem objaśnienia, a nie jakiegokolwiek ograniczenia, w odniesieniu do załączonych rysunków, na których:

Fig. 1 przedstawia schemat składający się z poszczególnych elementów systemu oczyszczania wody zęzowej na statkach będącego przedmiotem niniejszego wynalazku w celu opisania jego działania, a

Fig. 2 przedstawia, w widoku perspektywicznym, poszczególne elementy systemu oczyszczania wody zęzowej na statkach będącego przedmiotem niniejszego wynalazku.

Zgodnie z jednym przykładem realizacji, system obejmuje:

- obieg transferowy przechodzący pomiędzy zbiornikiem 20 na wodę zęzową a odstojnikiem 21, przy czym zbiornik 20 na wodę zęzową zawiera wodę zęzową będącą ściekami z węglowodorami przeznaczoną do oczyszczania. Zbiornik 20 na wodę zęzową połączony jest z odstojnikiem 21 mającym wlot 23 do odstojnika wody zęzowej tłoczonej przez pompę transportową 27.

Odstojnik 21 ma co najmniej jedną ogrzewaną komorę V1, V2, do podgrzewania ścieków w tej komorze przez element grzejny 26 do pierwszej z góry określonej temperatury, wylot 24 cyrkulacji ścieków zawierający zawór elektromagnetyczny cyrkulacji ścieków, wylot 25 ekstrakcji powierzchniowej zawierający zawór elektromagnetyczny ekstrakcji powierzchownej, przewód powrotny 36 obiegu cyrkulacji ścieków, i przewód powrotny 37 obiegu wody.

System obejmuje obieg ekstrakcji powierzchniowej przechodzący pomiędzy odstojnikiem 21 a zbiornikiem odpadowym 22, który to odstojnik 21 połączony jest ze zbiornikiem odpadowym 22 przez wylot 25 ekstrakcji powierzchniowej odpływu grawitacyjnego skoncentrowanych węglowodorów znajdujących się na powierzchni ścieków, przez zawór elektromagnetyczny tego wylotu 25 ekstrakcji powierzchniowej, a który to zawór elektromagnetyczny jest otwarty przy grubości warstwy węglowodorów mającej z góry określoną wartość progową.

System zawiera także bojler 28 połączony z wylotem 24 cyrkulacji ścieków, przy czym bojler 28 zawiera skraplacz połączony z obiegiem chłodzenia oraz podgrzewacz połączony z obiegiem grzejnym.

System ma również obieg cyrkulacji ścieków przechodzący pomiędzy wylotem 24 cyrkulacji ścieków i przewodem powrotnym 36 obiegu cyrkulacji ścieków, a który to obieg cyrkulacji ścieków zawiera pompę 29 cyrkulacji ścieków i ejektor 31, przy czym pomiędzy pompą 29 cyrkulacji ścieków a ejektorem 31 znajduje się przyłącze zasilające podłączone do bojlera 28 przez zawór 32 o stałym wydatku, a ejektor 31 połączony jest z bojlerem 28, jak również z przewodem powrotnym 36 obiegu cyrkulacji ścieków.

System zawiera obieg cyrkulacji wody przechodzący pomiędzy bojlerem 28 i przewodem powrotnym 37 obiegu wody, i ten obieg cyrkulacji wody zawiera zawór trójdrogowy 33, oraz pompę 34 wody czystej wstawioną pomiędzy bojlerem 28 a zaworem trójdrogowym 33, przy czym zawór trójdrogowy 33 ma jeden wlot i dwa wyloty, z tym, że jeden z wylotów połączony jest ze zbiornikiem 35 na wodę czystą, przy poziomie węglowodorów niższym od z góry określonej wartości progowej (od 0 do 15 ppm), a drugi wylot połączony jest z odstojnikiem 21, przy poziomie węglowodorów wyższym od z góry określonej wartości progowej.

System ponadto zawiera mikrosterownik połączony z:

- pompą transportową 27, sterowania przepływem wody zęzowej do odstojnika 21, pompą 29 cyrkulacji ścieków, sterowania przepływem ścieków do obwodu cyrkulacji ścieków, i pompą 34 wody czystej, sterowania przepływem wody do obwodu cyrkulacji wody,

- czujnikiem grubości warstwy węglowodorów powierzchniowych, sterowania otwieraniem lub zamykaniem zaworu ekstrakcji powierzchniowej przy z góry określonej grubości, czujnikiem zawartości węglowodorów, sterowania zaworem trójdrogowym 33,

- zaworem elektromagnetycznym obiegu ścieków, sterowania doprowadzaniem ścieków do obwodu cyrkulacji ścieków, zaworem elektromagnetycznym ekstrakcji powierzchniowej, sterowania doprowadzaniem węglowodorów do zbiornika odpadowego 22.

Odstojnik 21 zawiera objętość użytkową cieczy wynoszącą, dla jednego sposobu wykonania, 250 litrów, co odpowiada 6 godzinom produkcji wody czystej. Odstojnik 21 napełniany jest za pomocą pompy transportowej 27 ścieków, której wydajność umożliwia jego napełnianie w ciągu piętnastu minut.

Ogrzewanie pierwszej komory V1 wody zęzowej w odstojniku 21 zapewnia element grzejny 26, który jest wymiennikiem ciepła identycznym jak mieszczący się w bojlerze 28, zasilanym obiegiem wody o wysokiej temperaturze z silników okrętowych.

Na początku cyklu, początkowe podgrzewanie ścieków trwa około 45 minut (przy założeniu podgrzewania od 10 °C do 65 °C). Następnie moc potrzebna do podgrzania odstojnika 21 maleje do poziomu potrzebnego do podgrzania uzupełniających ilości ścieków. Moc grzejna jest wówczas wykorzystywana przez podgrzewacz bojlera 28.

Wstępne napełnianie/podgrzewanie odbywa się etapami, aby uzyskać maksymalną dekantację w komorach V1-V2 przed napełnieniem komory V3, do której zasysa bojler 28.

Następnie proces produkcyjny przebiega w sposób ciągły, ścieki z odstojnika 21 oczyszczane są w bojlerze 28, a regularne dodawanie ścieków do odstojnika 21 kompensuje produkcję czystej wody.

Kolejność wstępnego napełniania/podgrzewania przedstawia się w następujący sposób:

- Napełnianie nr 1 komór V1 i V2 (zatrzymanie przy wysokim poziomie).

- Podgrzewanie nr 1 komór V1 i V2 (regulacja temperatury 65 °C). Czas trwania około 30 minut.

- Otwarcie połączenia komór V1, V2 i V3 (temperatura > 60 °C, początek zwłoki czasowej).

- Zamknięcie połączenia komór V1, V2 i V3 (koniec zwłoki czasowej).

- Napełnianie nr 2 komór V1 i V2 (zatrzymanie przy wysokim poziomie).

- Podgrzewanie nr 2 komór V1 i V2 (regulacja temperatury 65 °C). Czas trwania około 15 minut.

- Otwarcie połączenia pomiędzy V1, V2 i V3 (temperatura > 60 °C).

Kolejność produkcji

- Uruchomienie bojlera.

- Regularne napełnianie komór V1, V2 i V3 (pomiędzy poziomem uzupełniania a poziomem wysokim).

- Podgrzewanie komór V1 i V2 (regulacja temperatury 65 °C).

- Automatyczna ekstrakcja powierzchniowa z komór V1, V2 i V3 (wykrywanie grubości warstwy węglowodorów).

Krótkotrwała sekwencja wyłączania

- Wyłączenie bojlera.

Długotrwała sekwencja wyłączania

- Wyłączenie bojlera.

- Wyłączenie podgrzewania odstojnika 21.

- Opróżnianie odstojnika 21 i bojlera.

W ustalonych warunkach eksploatacji, uzupełnianie ścieków w odstojniku 21 w celu skompensowania produkcji odbywa się co godzinę.

Ta okresowość stanowi kompromis, który pozwala uniknąć:

- pracy w trybie ciągłym pompy przetłaczającej ścieki przy małym wydatku albo przy zbyt częstym włączaniu-wyłączaniu tej pompy,

- zbyt częstego uzupełniania zbyt dużą ilością ścieków, co mogłoby powodować zbyt duży spadek temperatury odstojnika 21. Tak więc, uzupełnienie ścieków w odstojniku 21 objętością odpowiadającą 1 godzinie produkcji wody czystej powoduje spadek średniej temperatury do około 54 °C.

Temperatura w komorach V1 i V2 zmienia się zatem w przedziale od 54 °C do 65 °C, temperatura w komorze V3 ustala się na poziomie około 50 °C, ponieważ komora ta nie jest ogrzewana i znajduje się w obiegu bojlera, który w czasie pracy ma temperaturę około 50 °C-55 °C.

Różnica poziomów pomiędzy progiem uzupełnienia ścieków a progiem wysokiego poziomu, w odstojniku 21, obliczana jest tak, że odpowiadająca tej różnicy poziomów objętość odpowiada jednej godzinie produkcji wody czystej. Wartość tej różnicy poziomów w odstojniku, w praktyce wynosi około 13-18 cm, i ta wartość powinna umożliwiać prawidłowe działanie systemu automatycznej regulacji poziomu w tym odstojniku.

Moc grzejna wymagana przy średnim natężeniu przepływu ścieków (równym wydajności produkcji wody czystej) wynosi około 10% początkowej wydajności grzejnej.

Ekstrakcje powierzchniowe uruchamiane są automatycznie: gdy warstwa węglowodorów na powierzchni ścieków w komorach V1 i V2 osiąga określoną grubość, w zależności od przykładu wykonania, około 5 do 10 cm.

Czujnik grubości warstwy węglowodorów uruchamia otwarcie zaworów elektromagnetycznych ekstrakcji.

Czujnik umieszczony jest na wysokości odpowiadającej wysokiemu poziomowi w odstojniku. Zawory elektromagnetyczne ekstrakcji umieszczone są w zakresie od 2 do 5 cm poniżej wysokiego poziomu, w celu wydobywania „czystej” warstwy węglowodorów bez porywania wody.

Produkt, który przepływa podczas ekstrakcji musi być obserwowany przez operatora: następuje opróżnianie obwodu do lejka przed dotarciem do zbiornika odpadowego 22 zwanego także zbiornikiem na osad.

Odstojnik

Odstojnik 21 jest miejscem przyspieszonej dekantacji ścieków (wody zęzowej) poprzez podgrzewanie.

Na objętość całkowitą odstojnika 21 składa się, w przypadku pierwszego sposobu wykonania, objętość 420 litrów (odpowiadająca 6 godzinom produkcji wody czystej) powiększona o objętość wody umożliwiająca utrzymanie podgrzewacza w stanie zanurzonym oraz o objętość odpowiadającą szczelinie powietrznej o wysokości 30 cm powyżej maksymalnego poziomu wody.

Powierzchnia zabudowy odstojnika 21 została zminimalizowana w celu ułatwienia integracji z przedziałem silnikowym statku.

W jednym przykładzie wykonania, układ komór wewnętrznych odstojnika 21 jest pionowy. Poprawia to proces dekantacji i ułatwia ekstrakcję powierzchniową (większa grubość warstwy węglowodorów, ograniczenie ruchów powierzchniowych) oraz ogranicza efekty mieszania spowodowane ruchami statku.

Podczas procesu dekantacji, wymiana ścieków pomiędzy trzema komorami jest sterowana (połączeniowe zawory elektromagnetyczne) w celu zapewnienia stopniowego przepływu coraz mniej zanieczyszczonych ścieków z komory V1 do komór V2 i V3.

Zajętość miejsca przez system grzejny w stosunku do niewielkiej długości komór prowadzi do przepływu ciągłego pomiędzy komorami V1 i V2 za pośrednictwem podgrzewacza umieszczonego przy dnie odstojnika 21. Pośrednictwo to redukowane jest w największym możliwym stopniu poprzez dostosowanie kształtu przegrody do kształtu podgrzewacza.

Trzy komory łączą się ze sobą u góry odstojnika 21, w miejscu znajdującym się 30 cm powyżej wysokiego poziomu ścieków. Umożliwia to zapewnienie równowagi ciśnienia / poziomu pomiędzy komorami i zastosowanie tylko jednego odpowietrznika na ściance górnej odstojnika 21. Wymiary tych połączeń pomiędzy komorami są wystarczające dla zapewnienia bezpieczeństwa (obniżanie przypadkowego nadciśnienia), ale nie są zbyt duże, aby zapobiec przepływowi cieczy pomiędzy komorami (mieszanie spowodowane ruchami statku).

Komory V1 i V2 są równocześnie napełniane ściekami i podgrzewane, ponieważ łączą się ze sobą przez wymiennik ciepła umieszczony w otworze na dnie odstojnika 21. Te dwie komory V1, V2 są zatem głównym miejscem przyspieszonej dekantacji. Aby ujednorodnić warstwę węglowodorów pomiędzy obydwiema komorami, a tym samym zastosować tylko jeden czujnik warstwy węglowodorów, przegroda działowa pomiędzy dwiema komorami jest perforowana na wysokości około 10 cm (wypośrodkowanej na wysokim poziomie ścieków).

Połączenie pomiędzy komorami V2 a V3 jest kontrolowane tak, aby początkowe napełnianie komory V3 odbywało się dopiero po podgrzaniu / dekantacji komór V1 i V2. Połączenie pomiędzy komorami jest następnie utrzymywane w stanie otwartym podczas ciągłej pracy urządzenia. Usytuowanie tego połączenia na niskim poziomie odstojnika 21 (tuż powyżej poziomu podgrzewacza) umożliwia przemieszczanie możliwie najmniej zanieczyszczonych ścieków.

Wskaźniki poziomu cieczy zamontowane są po obu bokach odstojnika. Jeden wskazuje poziom w komorach V1 i V2 (mających ciągłe połączenie), drugi zaś poziom w komorze V3 (która jest oddzielona od komór V1 i V2 w niektórych fazach procesu). Ta redundancja umożliwia również redundancję czujników wysokiego i niskiego poziomu (gdy są one przymocowane do wskaźników poziomu).

Obydwa zawory spustowe odstojnika 21 (komory V1, V2 i V3) umożliwiają opróżnianie urządzenia w celu dłuższego wyłączenia albo konserwacji / czyszczenia.

Biorąc pod uwagę podaną charakterystykę, podane poniżej wymiary stanowią przykłady rozwiązania konstrukcyjnego systemu:

Odstojnik 21 dla urządzenia według pierwszego sposobu wykonania (produkcja 1 m³/dzień):

Objętość całkowita: 420 litrów

Objętość cieczy: 325 litrów

Objętość użytkowa: 250 litrów (6 godzin pracy)

Objętość resztkowa (do zminimalizowania): 75 litrów (minimalny poziom cieczy)

Maksymalny poziom cieczy: 1000 mm

Warstwa powietrza: 300 mm

Minimalny poziom cieczy: góra podgrzewacza, 230 mm (regulować w zależności od średnicy podgrzewacza i jego wysokości w stosunku do dna odstojnika, niezbędnej do zapewnienia obiegu przez konwekcję (100 do 150 mm)).

L = 900 = 3 · 300 - W = 360 - H = 1300 mm (L należy dostosować w funkcji długości podgrzewacza)

Odstojnik 21 dla urządzenia według drugiego sposobu wykonania (produkcja 3 m³/dzień):

Objętość całkowita: 1070 litrów

Objętość cieczy: 895 litrów

Objętość użytkowa: 750 litrów (6 godzin pracy)

Objętość resztkowa (do zminimalizowania): 145 litrów (minimalny poziom cieczy)

Maksymalny poziom cieczy: 1420 mm

Warstwa powietrza: 300 mm

Minimalny poziom cieczy: góra podgrzewacza, 230 mm (regulować w zależności od średnicy podgrzewacza i jego wysokości w stosunku do dna odstojnika wymaganej do obiegu przez konwekcję (100 do 150 mm)).

L = 1050 = 3 · 350 - W = 600 - H = 1720 mm (L należy dostosować w funkcji długości podgrzewacza)

Odstojnik 21 dla urządzenia według trzeciego sposobu wykonania (produkcja 5 m³/dzień):

Objętość całkowita: 2000 litrów

Objętość cieczy: 1680 litrów

Objętość użytkowa: 1250 litrów (6 godzin pracy)

Objętość resztkowa (do zminimalizowania): 430 litrów (minimalny poziom cieczy)

Maksymalny poziom cieczy: 1500

Warstwa powietrza: 300 mm

Minimalny poziom cieczy: góra nagrzewnicy, 300 mm (regulować w zależności od średnicy podgrzewacza i jego wysokości w stosunku do dna odstojnika wymaganej do obiegu przez konwekcję (100 do 150 mm)).

L = 1350 = 3 • 450 - W = 850 - H = 1800 mm (L należy dostosować w funkcji długości podgrzewacza) Bojler

Bojler 28 składa się zasadniczo z uszczelnionej, wytrzymałej obudowy zawierającej podgrzewacz do odparowywania wody zawartej w ściekach do oczyszczania, skraplacz do przywracania odparowanej wody do postaci ciekłej, niepokazany filtr „demister” (termin angielski określający separator kropel w języku francuskim) do oddzielenia kropel wody zawieszonych w parze pomiędzy podgrzewaczem a skraplaczem.

Elementy pomocnicze związane z bojlerem 28 w celu zapewnienia jego funkcjonowania to:

- obieg cyrkulacji ścieków, którego pompa zasysa wodę z odstojnika 21 w komorze V3, tłoczy do ejektora 31 i zasila bojler 28 ściekami przez zawór o stałym wydatku i powraca do odstojnika 21 w komorze V3, a który to obieg cyrkulacji ścieków działa w obiegu zamkniętym, z wyjątkiem wody czystej produkowanej przez bojler 28,

- ejektor, którego funkcją jest wytworzenie podciśnienia w bojlerze poprzez zasysanie gazów nieulegających skraplaniu (zjawisko Venturiego) i odsysanie zagęszczonych ścieków,

- obiegi podgrzewania i chłodzenia, opisane poniżej,

- obieg wody czystej, którego pompa pobiera skroploną wodę z bojlera 28 i tłoczy ją do urządzenia celem pomiaru zawartości węglowodorów, które uruchamia zawór trójdrogowy 33: jeden wlot i dwa wyloty; jeden z wylotów umożliwia kierowanie wody do zbiornika 35 na wodę czystą (zawartość węglowodorów poniżej wartości progowej w przedziale od 0 do 15 ppm), a drugi wylot do odstojnika 21 (zawartość węglowodorów powyżej wartości progowej).

Moc grzejna podgrzewacza bojlera wynosi od 30 kW do 150 kW w zależności od różnych trybów pracy systemu.

Zasilanie bojlera 28 ściekami odbywa się za pomocą zaworu 32 o stałym wydatku chronionego filtrem (niepokazanym). W jednym przykładzie wykonania, natężenie przepływu jest około 3-krotnie większe od wydatku produkcji wody.

Na wylocie bojlera 28 znajduje się ejektor 31. Wydatek ekstrakcji ścieków zagęszczonych za pomocą ejektora 31 jest w przybliżeniu 2-krotnie większy niż wydatek produkcji wody.

Koncepcja

Korpus bojlera 28 wykonany jest ze stali, z powłoką wewnętrzną dla zachowania ochrony przed korozją.

Wymienniki ciepła (podgrzewacz i skraplacz) są wymiennikami typu „U” i są one wykonane ze stopu odpornego na korozję (CuNi, brąz).

Aby uprościć czyszczenie i konserwację bojlera 28, jeden z jego boków ma postać łatwo demontowanej płyty przykręcanej śrubami (zamontowanej zawiasowo, jeżeli pozwala na to otoczenie). W ten sposób, można mieć dostęp do wymienników ciepła (podgrzewacza, skraplacza) i wyjmowanego filtra „demister”.

Podobnie jak w przypadku tradycyjnych bojlerów, przewidziano również urządzenie czyszczące poprzez wtrysk produktu.

Bojler ma następujący osprzęt:

- wziernik do kontroli poziomu cieczy

- próżniomierz

- termometr

- zawór nadmiarowy ciśnieniowy

- termometry na wlocie i wylocie podgrzewacza

- manometr na wlocie skraplacza

- zawór spustowy

Obwód grzejny

Podgrzewacze bojlera 28 i odstojnika 21 zasilane są przez odprowadzenie z obiegu gorącej wody silników okrętowych.

Woda w silnikach osiąga temperaturę od 70 °C do 90 °C.

Przyrost temperatury (delta) w podgrzewaczach wynosi od 4 °C do 10 °C.

Wydatek gorącej wody wynosi od 6 do 17 m³/h w zależności od modelu urządzenia. Ważne jest, aby podgrzewanie nie było nadmierne w bojlerze, aby uniknąć porywania zanieczyszczeń do obiegu pary i skraplania bojlera. Regulację mocy grzejnej zapewnia regulacja wydatku gorącej wody: dławienie na zaworze wlotowym podgrzewacza.

Obieg chłodzenia

Skraplacz bojlera zasilany jest wodą morską przez obieg zawierający pompę chłodzącą (niepokazaną) zasysającą i tłoczącą wodę bezpośrednio do morza.

Według pewnej koncepcji systemu, woda morska dociera do skraplacza bojlera przy maksymalnej temperaturze 32 °C.

Przyrost temperatury (delta) w skraplaczu wynosi od 8 °C do 10 °C.

Wydatek wody morskiej pompy chłodzenia (niepokazanej) wynosi 3 do 12 m³/h.

Obieg ścieków

Charakterystyka pompy 29 w obwodzie związana jest z potrzebami ejektora 31 i obiegu ścieków:

- ciśnienie od 4 do 6 barów

- wydatek od 3 do 12 m³/h w zależności od modelu urządzenia

- funkcjonowanie do 65 °C

Filtr 30 przed pompą 29 chroni tę pompę.

Funkcją ejektora 31 zasilanego przez obieg ścieków jest odsysanie zagęszczonych ścieków i gazów nieskraplających się z bojlera 28.

Wydatek ekstrakcji zagęszczonych ścieków z korpusu bojlera 28 jest około dwukrotnie większy od produkcji.

Spadek ciśnienia w ejektorze 31 wynosi około 3 barów. Minimalne ciśnienie na wlocie wyrzutnika wyniesie zatem 3,3 bara.

Przyłącze w obwodzie ścieków pomiędzy pompą 29 a ejektorem 31 umożliwia zasilanie bojlera ściekami przez zawór o stałym wydatku.

Przetłaczanie ścieków

Obieg przetłaczania ścieków zawiera pompę, która zasysa wodę w zbiorniku wody zęzowej i przetłaczają do odstojnika 21.

Pompa 29 cyrkulacji ścieków musi mieć wydatek równy około 6 godzinom produkcji wody czystej w ciągu 15 minut: 1 m³/h (pierwszy sposób wykonania urządzenia) do 5 m³/h (trzeci sposób wykonania urządzenia).

Filtr 30 przed pompą 29 chroni tę pompę.

Woda czysta

Pompa 34 wody czystej nie może pracować na sucho: jest ona umieszczona pod bojlerem 28, a obieg wody czystej jest tak zaprojektowany, aby pompa pozostawała pod obciążeniem.

Zawartość węglowodorów w produkowanej wodzie warunkuje jej skierowanie w stronę zbiornika wody czystej albo do ponownej destylacji (komory V3 odstojnika 21 albo bezpośrednio do zbiornika 35 na wodę czystą).

Bezpieczeństwo

Ryzyko wybuchu albo nadciśnienia wskutek przegrzania ścieków.

Ponieważ woda zęzowa uważana jest za węglowodór, urządzenie musi być chronione przed ryzykiem wybuchu, biorąc pod uwagę realność takiej hipotezy i tym samym wykluczając wszelkie niebezpieczne nastawienie w działaniu urządzenia.

Zapobieganie zagrożeniom wybuchem w odstojniku 21 i w bojlerze odbywa się w dwóch osiach:

- Działanie na gazy i opary łatwopalne.

- Usunięcie źródeł zapłonu.

Elementy konstrukcyjne przyczyniające się do bezpieczeństwa

Przy projektowaniu urządzenia uwzględnia się następujące elementy bezpieczeństwa:

- ograniczenie do minimum objętości, które mogą zawierać opary wybuchowe,

PL 249442 Β1

- wytrzymałość mechaniczną odstojnika 21,

- zastosowanie wskaźników poziomu ze wskazaniem magnetycznym,

- stosowanie podgrzewaczy wody,

- odpowietrznik w odstojniku 21 połączony z przepisowym obwodem łączącym z atmosferą,

- zabezpieczenie przed bardzo wysoką temperaturą odstojnika 21 (75 °C),

- zawór bezpieczeństwa bojlera połączony z obwodem odpowietrzania odstojnika 21,

- zabezpieczenie niskiego poziomu komór V1-V2 odstojnika 21,

- wyłączanie urządzenia w przypadku awarii pompy ścieków.

Ryzyko przelania

Bardzo wysoki poziom komór V1-V2 odstojnika 21.

Zamykanie zaworów wlotowych i wylotowych urządzenia na postoju, aby uniknąć napełnienia bojlera 28 grawitacyjnie albo na zasadzie syfonu z odstojnika 21.

Ryzyko braku wody

Niski poziom komór V1-V2 i V3 odstojnika 21.

W przypadku awarii pompy obiegowej (ryzyko braku wody w bojlerze), należy ją wyłączyć.

Układ ogólny:

Fig. 2 przedstawia widok perspektywiczny pokazujący gabaryty systemu.

Gabaryty systemu powinny być jak najmniejsze. Głównym ograniczeniem jest powierzchnia zajmowana na podłodze przedziału statku. Ograniczenie wysokości jest zwykle mniejsze.

Bojler połączony jest z odstojnikiem 21. Obydwa podzespoły ustawione są powyżej poziomu podłogi. Pompy do przetłaczania ścieków, wody czystej i ewentualnie pompa wody morskiej do chłodzenia umieszczone są pod bojlerem i odstojnikiem 21.

Fakt, że bojler 28 jest podniesiony również umożliwia optymalizację układu obiegu ścieków poprzez umieszczenie króćca tłocznego pompy w osi ejektora 31. Należy zwracać uwagę na ewentualne warunki montażu ejektora 31 (proste odcinki rur przed i za ejektorem), aby uniknąć negatywnych skutków przepływów turbulentnych.

Główna strefa konserwacji znajduje się po lewej stronie urządzenia, aby umożliwić wyjmowanie wymienników ciepła z odstojnika 21 i bojlera 28.

Panel elektryczny umieszczony jest nad tym obszarem dającym swobodny dostęp w celu konserwacji. Panel elektryczny zawiera mi krostę równik umożliwiający sterowanie systemem. Sterowanie umożliwia sterowanie zaworami elektromagnetycznymi za pomocą różnych czujników systemu.

Jeżeli przed bojlerem 28 jest wystarczająco dużo miejsca, interesującym rozwiązaniem będzie zamontowanie płyty przykręcanej na zawiasie, aby ułatwić jej demontaż w celu konserwacji bojlera.

Ponieważ bojler styka się z odstojnikiem 21, zawór łączący pomiędzy komorami V2 i V3 umieszczony jest z tyłu odstojnika. Podobnie zawór ssący obiegu ścieków umieszczony jest za komorą V3 ze względu na przebieg tego obiegu ścieków. Należy pamiętać, aby brać pod uwagę dostępność w celu zachowania możliwości konserwacji omówionych zaworów, jeśli system zainstalowany przebiega wzdłuż grodzi statku.

Czyszczenie i konserwacja

Odstojnik 21 opróżnia się przez zawory spustowe komór V1-V2 i V3.

Wnętrze trzech komór dostępne jest przez przykręcane włazy inspekcyjne znajdujące się na górze skrzyni.

Bojler został zaprojektowany w taki sposób, aby można go było łatwo oczyścić sposobem chemicznym albo po demontażu jednego z boków.

Rurki podgrzewacza i skraplacza bojlera można czyścić po indywidualnym demontażu albo bez demontażu po otwarciu boku korpusu bojlera.

Filtry w obiegach transferowych i cyrkulacji ścieków można demontować w celu ich oczyszczenia albo wymiany.

Wykaz odnośników liczbowych

Odnośniki	Nazwa
20	zbiornik na wodę zęzowej
21	odstojnik

PL 249442 Β1

22	zbiornik odpadowy
23	wlot do odstojnika
24	wylot cyrkulacji ścieków z odstojnika
25	wylot ekstrakcji powierzchniowej
26	element grzejny
27	pompa transportowa
28	bojler
29	pompa cyrkulacji ścieków
30	filtr
31	ejektor
32	zawór o stałym wydatku
33	zawór trójdrogowy
34	pompa wody czystej
35	zbiornik na wodę czystą
36	przewód powrotny obiegu cyrkulacji ścieków
37	przewód powrotny obiegu wody
VI	komora
V2	komora
V3	komora

Claims (5)

1. System oczyszczania wód zęzowych na statkach, znamienny tym, że zawiera:

- obieg transferowy przechodzący pomiędzy zbiornikiem (20) na wodę zęzową a odstojnikiem (21), przy czym zbiornik (20) zawiera wodę zęzową będącą ściekami z węglowodorami, i ten zbiornik (20) na wodę zęzową połączony jest z odstojnikiem (21) poprzez pompę transportową (27),

- odstojnik (21) mający co najmniej jedną ogrzewaną komorę do podgrzewania ścieków w tej komorze przez element grzejny (26) do pierwszej z góry określonej temperatury, wylot (24) cyrkulacji ścieków z odstojnika (21) z zaworem elektromagnetycznym, wylot (25) ekstrakcji powierzchniowej z zaworem elektromagnetycznym, przewód powrotny (36) obiegu cyrkulacji ścieków, przewód powrotny (37) obiegu wody,

- obieg ekstrakcji powierzchniowej przechodzący pomiędzy odstojnikiem (21) i zbiornikiem odpadowym (22), który to odstojnik (21) połączony jest ze zbiornikiem odpadowym (22) przez wylot (25) ekstrakcji powierzchniowej odpływu grawitacyjnego skoncentrowanych węglowodorów znajdujących się na powierzchni ścieków, przez zawór elektromagnetyczny tego wylotu (25) ekstrakcji powierzchniowej, a który to zawór elektromagnetyczny jest otwarty przy grubości warstwy węglowodorów mającej z góry określoną wartość progową,

- bojler (28) połączony z wylotem (24) cyrkulacji ścieków, który to bojler (28) zawiera skraplacz połączony z obiegiem chłodzenia oraz podgrzewacz połączony z obiegiem grzejnym,

- obieg cyrkulacji ścieków przechodzący pomiędzy wylotem (24) cyrkulacji ścieków i przewodem powrotnym (36) obiegu cyrkulacji ścieków, który to obieg cyrkulacji ścieków zawiera pompę (29) cyrkulacji ścieków i ejektor (31), przy czym pomiędzy pompą (29) cyrkulacji ścieków i ejektorem (31) znajduje się przyłącze zasilające podłączone do bojlera (28) przez zawór (32) o stałym wydatku, a ejektor (31) połączony jest z bojlerem (28), jak również z przewodem powrotnym (36) obiegu cyrkulacji ścieków,

- obieg cyrkulacji wody przechodzący pomiędzy bojlerem (28) i przewodem powrotnym (37) obiegu wody, i ten obieg cyrkulacji wody zawiera zawór trójdrogowy (33) oraz pompę (34) wody czystej wstawioną pomiędzy bojlerem (28) a zaworem trójdrogowym (33), przy czym zawór trójdrogowy (33) ma jeden wlot i dwa wyloty, z tym, że jeden z wylotów połączony jest ze zbiornikiem (35) na wodę czystą przy poziomie węglowodorów niższym od z góry określonej wartości progowej, a drugi wylot połączony jest z odstojnikiem (21) przy poziomie węglowodorów wyższym od z góry określonej wartości progowej,

- mikrosterownik połączony z:

- pompą transportową (27) sterowania przepływem wody zęzowej do odstojnika (21), pompą (29) cyrkulacji ścieków sterowania przepływem ścieków do obwodu cyrkulacji ścieków, i z pompą (34) wody czystej sterowania przepływem wody do obwodu cyrkulacji wody,

- czujnikiem grubości warstwy węglowodorów powierzchniowych sterowania otwieraniem lub zamykaniem zaworu ekstrakcji powierzchniowej przy z góry określonej grubości, czujnikiem zawartości węglowodorów sterowania zaworem trójdrogowym (33),

- zaworem elektromagnetycznym cyrkulacji ścieków sterowania doprowadzaniem ścieków do obwodu cyrkulacji ścieków, oraz zaworem elektromagnetycznym ekstrakcji powierzchniowej sterowania doprowadzaniem węglowodorów do zbiornika odpadowego (22).

2. System według zastrz. 1, w którym odstojnik (21) zawiera trzy pionowe komory (V1, V2 i V3) dzielące objętość odstojnika (21) na trzy zasadniczo równe komory, przy czym pierwsza komora (V1) i druga komora (V2) mają otwór na dole łączący pierwszą komorę (V1) z drugą komorą (V2), element grzejny (26) osadzony w tym otworze, oraz zawór połączeniowy zamontowany pomiędzy drugą komorą (V2) a trzecią komorą (V3), a który to zawór połączeniowy znajduje się zasadniczo w pobliżu dna tych komór.

3. System według zastrz. 1, w którym z góry określona wartość progowa zawartości węglowodorów mieści się w przedziale od 0 do 15 ppm.

4. System według zastrz. 1, w którym pierwsza z góry określona temperatura zawarta jest w przedziale od 55 °C do 75 °C.

5. System według zastrz. 2, w którym z każdej strony odstojnika (21) zamontowany jest wskaźnik poziomu cieczy, przy czym pierwszy wskaźnik poziomu cieczy skojarzony jest z pierwszą komorą (V1) i z drugą komorą (V2) odstojnika (21), a drugi wskaźnik poziomu cieczy skojarzony jest z trzecią komorą (V3) tego odstojnika.