нефть и нефтепродукты риски

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

94

которые под давлением нагнетаемого в цистерну воздуха и разбрызгивается БАК.

При обработке полотна (в теплое время года) производится орошение специальными реагентами, ускоряющими рост бактерий, участвующих в разложении нефти.

Таким образом, для ликвидации углеводных загрязнений используется способность микроорганизмов разрушать углеводороды нефти. Обработка БАК

[86] производится в целях активации биоремедиации, а так же нейтрализации опасных веществ, скапливающихся в конструктивных элементах железнодорожного полотна и близлежащих территорий.

Применение данного метода оправдано в Дальневосточном регионе, в усло-

виях достаточно сурового климата, когда процессы естественного самоочищения нефтезагрязненных грунтов протекают медленно и высока чувствительность ок-

ружающей природной среды к любым техногенным воздействиям, особенно ме-

ханическим.

Использование щадящих природу технологий на основе эффективного сти-

мулирования окисления микроорганизмами углеводородов, в данном случае, яв-

ляется обоснованным.

В состав «экопоезда» можно включить мобильную установку для ликвида-

ции нефтяных разливов, позволяющую эффективно воздействовать на особо за-

грязненные участки [88]. При помощи устройства в местах повышенного загряз-

нения на поверхность может наноситься сорбент - мелиорант без необходимости последующего сбора, позволяющий ускорить процесс биоремедиации нарушен-

ных земель с улучшением их фитосанитарного состояния.

Экологическая реабилитация полотна железной дороги и прилегающей к нему территории позволит существенно снизить отрицательное влияние желез-

нодорожных перевозок на уникальные природные системы Дальневосточного ре-

гиона.

Применение установки позволит производить снижение концентрации ЗВ и поддерживать эксплуатационные свойства земляного полотна без дорогостоящих работ по его замене в целях предупреждения ЧС с ННП.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

95

3.3 Разработка новой передвижной установки для ликвидации

разливов нефти

Всвязи с необходимостью минимизации последствий техногенных аварий

икатастроф, в частности при перевозке ННП, актуален вопрос создания мобиль-

ных комплексов по оперативной ликвидации разливов нефти с твердых поверхно-

стей и оснащения ими специализированных формирований.

В настоящее время для механической ликвидации разливов нефти применя-

ется вакуумный нефтесборщик для сбора нефти с твердой поверхности серии ВАУ [9]. Вакуумный нефтесборщик состоит из рамы, в виде прицепа к автомо-

билю, на котором смонтирован вакуумный насос, работающий от двигателя, на-

копитель с переключающим клапаном для остановки работы насоса, подключен-

ный к накопителю шланг и насадки.

Принцип его работы заключается в следующем: включается вакуумный на-

сос, работающий от электродвигателя, который создает в накопителе вакуум, за-

тем через шланг всасывается собираемый материал и после того, как емкость за-

полнена, срабатывает переключающий клапан, останавливающий работу вакуум-

ного насоса. В дальнейшем собранный в накопительный бак продукт выгружается самотеком.

Достоинством устройства является мобильность установки и возможность работы в труднодоступных местах, а недостатками являются способность сбора материала только с поверхностного слоя и небольшая производительность уста-

новки, обусловленная низким объемом накопительной ёмкости.

К недостаткам можно так же отнести невозможность сбора малых по глу-

бине слоя разливов и необходимость применения дополнительных устройств для срезки верхнего нефтенасыщенного слоя.

Для решения поставленной задачи автором разработана передвижная уста-

новка для очистки рабочих поверхностей от разливов нефтесодержащих жидко-

стей и сбора сыпучих и мелкокусковых материалов [88] (Рисунок 3.2), содержа-

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

96

щая базовую транспортную установку, смонтированные на ней газотурбинный двигатель, сепарирующее устройство, нагнетающую магистраль с выдувным со-

плом, соединенную с газотурбинным двигателем, всасывающую магистраль со всасывающим патрубком, соединенную с сепарирующим устройством и трубо-

провод, соединяющий нагнетающую и всасывающую магистраль и образующий эжектирующий канал, дополнительно снабжена бункером для сорбента, установ-

ленным на базовом устройстве и системой заслонок, установленных на нагне-

тающей магистрали, а так же магистральным рукавом.

Рисунок 3.2 - Передвижная установка для ликвидации разливов нефти и сбора мелкокусковых материалов.

Установка работает следующим образом. После подъезда к загрязненному нефтепродуктами участку включается газотурбинный двигатель 2, генерирую-

щий высокоскоростную газовую струю. Открывается заслонка 7 и закрывается за-

слонка 8. В режиме выдувания газовая струя выбрасывает подаваемый из бункера

3 высокоэффективный сорбент 4 (в зависимости от уровня загрязненности непо-

средственно через выдувающее сопло 9 или через магистральный рукав 10).

После поглощения сорбентом нефтепродукта за второй проход в режиме всасывания часть высокоскоростной газовой струи направляется по нагнетающей магистрали 6 в выдувающее сопло 9 и, подобно ножу, подрезает и отрывает верх-

ний слой обрабатываемой поверхности. Другая часть струи через открытую за-

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

97

слонку 8 при закрытой заслонке 7 по трубопроводу 13 направляется во всасы-

вающую магистраль 11, создавая эффект эжекции.

Сорбент, поглотивший нефтепродукты увлекается вместе с атмосферным воздухом во всасывающую магистраль 11 через всасывающее сопло 12 и направ-

ляется в сепарирующее устройство 5, где происходит разделение потока.

Газовоздушная смесь выбрасывается в атмосферу, а собранный материал периодически выгружается из накопителя и утилизируется. Защитный экран 14

препятствует раздуву отработанного сорбента в режиме всасывания.

На данное техническое решение авторами был получен патент [88]. При помощи установки, в местах повышенного загрязнения, на поверхность может наноситься сорбент – мелиорант для активации процесса биоремедиации без не-

обходимости последующего сбора.

В качестве действующего вещества предлагается к применению эффектив-

ный сорбент, получаемый из некондиционного зерна посредством пиролиза, в

предлагаемой авторами установке [52]. В данном случае материал выполняет роль одновременно сорбента, мелиоранта - аэранта и структуропочвообразователя. При этом происходит ускоренный процесс биоремедиации нарушенных земель с вос-

становлением плодородия почв, одновременным накоплением гумуса, улучшени-

ем фитосанитарного состояния.

Процесс ликвидации разлива ННП, таким образом, состоит из следующих фаз: обнаружение инцидента, оценка объема, сбор разлитых нефтепродуктов при толщине более 5 см. при помощи вакуумных нефтесборщиков, затем при помощи предлагаемой установки наносится на поверхность сорбент и по истечении 20-30

минут производится сборка сорбента с поглощенным сорбатом. При необходимо-

сти, увеличив мощность струи подреза, производится сбор и утилизация верхнего загрязненного слоя грунта.

В заключительной фазе может наноситься слой сорбента без последующего сбора для обеспечения дополнительной структурной аэрации оставшегося загряз-

нения [33].

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

98

Благодаря использованию установки сокращается время и снижаются тру-

дозатраты на производство работ, т.к. отсутствует необходимость использования дополнительных устройств и привлечения дополнительных сил для нанесения на площадь разлива сорбента.

Эффективность устройства обеспечивается, кроме того, за счет объединения в одном устройстве функции разбрасывателя, сборщика сорбента и устройства по срезке верхнего слоя нефтезагрязненного грунта. Существенно повышается опе-

ративность реагирования на ЧС и, как следствие, снижается время воздействия ННП на окружающую природную среду и , как следствие, величина ущерба.

3.4 Разработка устройства по снижению риска разливов нефти и

нефтепродуктов при перевозке в цистернах

Для перевозки железнодорожным транспортом опасных грузов 3 класса та-

ких, как ННП, используются вагон - цистерны [98]. Парк цистерн, используемый для перевозки нефти и нефтепродуктов, а это более 275 тыс. единиц - в настоящее время является приватным, что на много усложняет контроль соответствия ис-

пользуемых транспортных средств нормативным требованиям.

Перевозки нефтепродуктов занимают ведущие места в структуре железно-

дорожных перевозок. В 2011 г. на внутренних линиях отгружено 126,4 млн. тонн нефти и нефтепродуктов.

По сравнению с 2010 г. погрузка нефтепродуктов увеличилась на 4%, а 2012

году этот показатель еще увеличился на 2.8 % [87] . Общая перевозка нефти и нефтепродуктов на ОАО «РЖД» в 2013 г. составила 250,3 млн. т.

Необходимо отметить, что большая часть парка цистерн эксплуатируется с превышением нормативного срока службы.

Более 78% инцидентов при транспортировке опасных грузов на ОАО

«РЖД» связано с использованием цистерн, а на Дальневосточной железной доро-

ге этот показатель составляет около 98% [53], 40% из этого числа - с продленным сроком службы.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

99

Проведенный автором анализ статистической отчетности показывает, что в последние годы на ДВостЖД остается стабильно высоким количество инциден-

тов, связанных с перевозкой ННП (Рисунок 3.3).

Рисунок 3.3 – Диаграмма количества инцидентов с ННП на Дальневосточ-

ной железной дороге по годам.

Для выявления наиболее существенных факторов, влияющих на возникно-

вение аварийных ситуаций при перевозке ННП воспользуемся анализом Парето.

На основе количественных данных об инцидентах с ННП на ДВостЖД за период с 2005 по 2013 год (Таблица 3.2) построим диаграмму Парето (рисунок 3.4), по-

зволяющую выделить из общего списка наиболее значимые причины возникнове-

ния аварийных ситуаций для последующей постановки задачи.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

100

Таблица 3.2 - Расчетная таблица для построения диаграммы Парето

N –количество аварийных ситуаций; % -приведенный процент для диаграммы

Парето

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

101

Рисунок 3.4 - Диаграмма Парето для аварийных ситуаций, связанных с ННП на Дальневосточной железной дороге за период 2005-2013 г.г.

Диаграмма показывает, что в 85% случаев инцидентов с ННП причинами являются течи через сливной прибор и из-за дефектов котла.

В связи с этим представляется актуальной разработка специальных техни-

ческих средств по ликвидации и предотвращению течей.

Для продления срока службы цистерн и повышения экологической безопас-

ности перевозки грузов предпринимаются технические попытки решения данного вопроса.

Известен способ гуммирования емкостей, как метод защиты цистерн от коррозии. Данный способ защиты позволяет увеличить срок службы.

Существенным преимуществом гумммирования емкостей является воз-

можность использования этого метода для защиты от множества типов агрессив-

ных сред, но работы по нанесению покрытия являются сложными и дорогостоя-

щими, выполняются с использованием химически стойких резин для защиты от коррозии внутренних поверхностей и требуют специального оборудования и пер-

сонала [25].

Для предотвращения утечек опасных наливных грузов (в частности нефти и нефтепродуктов) предлагается использовать запатентованную авторскую разра-

ботку – гибкий вкладыш в цистерну, которая позволяет минимизировать риски утечек при перевозке железнодорожным транспортом [89].

Разработка позволяет исключить или существенно снизить основные при-

чины аварийных ситуаций путем исключения контакта перевозимого груза со стенками котла и обеспечения его герметичности.

Вкладыш может быть использован для предотвращения протечек при пере-

возке грузов в железнодорожных цистернах, а так же повышения срока службы и снижения затрат на техническое обслуживание цистерн (рисунок 3.5).

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

102

Рисунок 3.5 - Гибкий вкладыш в железнодорожные цистерны.

На рисунке показана схема гибкого вкладыша в железнодорожные цистер-

ны для перевозки опасных жидкостей.

Устройство содержит оболочку 1 со сливным конусом 5, параметры кото-

рой повторяют внутренние контуры цистерны, со смонтированной на ней горло-

виной 2, продольные воздуховоды 7, поперечные воздуховоды 8, и впускную ма-

гистраль 3 с запорным клапаном 4 для заполнения воздухом воздуховодов, на горловине 2 имеется вырез 9 и крепежное устройство 6.

Вкладыш размещается в цистерне, горловина 2 при помощи крепежного устройства 8 закрепляется на люке цистерны. Открывается клапан 4 и через впу-

скную магистраль 3 заполняются сначала воздуховоды 7, а затем воздуховоды 8.

В результате вкладыш заполняет объем цистерны. Клапан 4 закрывается. Через

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

103

горловину 2 заливается транспортируемая жидкость, после заполнения объема на

2/3 клапан 4 открывается и под воздействием заполняющей жидкости воздух вы-

тесняется из воздуховодов 7 и 8.

После нормативного заполнения объема цистерны вкладыш, а затем люк,

герметично закрывается. После выгрузки транспортируемой жидкости вкладыш утилизируется.

Гибкие вкладыши изготавливаются из композитных химически устойчивых материалов, невосприимчивых к самым различным типам агрессивных сред. Ус-

тановка гибких вкладышей требует минимальных затрат труда и времени и может осуществляться собственными силами перевозчика.

Применение вкладыша увеличивает производительность работ при перевоз-

ке наливных продуктов, это обусловлено тем, что при использовании вкладыша практически отсутствует необходимость очистки цистерн после выгрузки, исклю-

чается возможность вредного воздействия агрессивных жидкостей на природ-

ную среду и исключается контакт перевозимых жидкостей со стенками цистерны.

Благодаря исключению контакта перевозимого груза со стенками емкости цистерны можно легко переключать для перевозки с одних видов веществ на другие без дополнительной обработки и подготовки [161].

Недостатком данной конструкции полезной модели явилось то, что конст-

рукционные особенности вкладыша не позволяли устанавливать его в вагонах-

цистернах имеющих нижний слив.

Внутри вагона-цистерны с нижним сливом установлен универсальный сливной прибор, состоящий из штанги и клапана, запирающего сливной патрубок и обеспечивающий нижний слив транспортируемого наливного груза. Штанга сливного прибора в этом случае препятствует установке вкладыша.

В связи с этим была поставлена и решена следующая задача - создание гиб-

кого вкладыша для перевозки грузов в железнодорожных вагонах-цистернах с нижним сливом, позволяющего расширить функциональные возможности вкла-

дыша и тем самым увеличить производительность работ при перевозке наливных грузов.