專利名稱：用于凈化船上的油污染的艙底水和淤積物水的方法和設(shè)備以及裝備有這種設(shè)備的船的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用來(lái)自船發(fā)動(dòng)機(jī)的多余的熱量將特別在海上的船的艙底水和淤積物水凈化到小于15ppm的油污染水平的方法。本發(fā)明還涉及用于執(zhí)行所述方法的設(shè)備、包括這種設(shè)備的船舶以及所述設(shè)備和方法的使用。
背景技術(shù)：
在船上得到大量油污染的水。水可能例如是由于來(lái)自水蒸氣凝結(jié)的船內(nèi)部的潤(rùn)濕、雨水或沖過船舶的波浪。這種水可以稱為清潔的艙底水。但是，在船上的機(jī)器和其他油消耗單元通常趨于在一定程度上泄漏。這種水通常稱為艙底水。船上的水因而會(huì)在一定程度上被油污染。也例如從重油凈化器和潤(rùn)滑油凈化器得到水污染的油。常規(guī)地，所形成的油污染的水和水污染的油被收集在被稱為淤積物水罐的共同容器中。在淤積物水罐中，由于重力而發(fā)生油和水的某些分離。已經(jīng)將油分離的水被抽吸到稱為艙底水罐的另一容器中。 艙底水仍然被油嚴(yán)重污染，例如5%的油含量。對(duì)船上的油污染的水的常規(guī)凈化是非常耗時(shí)的處理過程，從而需要大的沉降罐并且根據(jù)復(fù)雜的方案將大體積的液體從一個(gè)罐泵抽到另一個(gè)中。將水從淤積物水罐排放到艙底水罐通常由船舶工程人員進(jìn)行。根據(jù)目前的環(huán)境立法，例如在MARPOL公約規(guī)定的，油污染超過15ppm的水不得排放入海。除了油輪以外，目前這項(xiàng)規(guī)定適用于400噸總噸位及以上的任何船舶。在現(xiàn)有技術(shù)中，已經(jīng)存在許多嘗試來(lái)簡(jiǎn)化油污染的水的凈化處理過程和使油從水分離并且使水從油分離。例如，DE 3206253A1公開了使用來(lái)自船發(fā)動(dòng)機(jī)的多余的熱量使油在減小的壓力下與艙底水分離。已經(jīng)進(jìn)行通過化學(xué)裝置進(jìn)行凈化艙底水的嘗試，例如瑞典的Marinfloc AB所使用的絮凝沉淀法。但是，通過絮凝沉淀的凈化需要在船上避免形成油和水的乳狀液的清潔劑， 否則最終出現(xiàn)在待凈化的水中的油和水的乳狀液將干擾絮凝沉淀處理過程。目前，在船上使用的處理過程通常是基于通過將化學(xué)劑添加到油污染的艙底水中而使油成分沉淀。WO 2005/090151A1公開了一種用于通過在鍋爐和設(shè)備中蒸發(fā)水來(lái)凈化艙底水的方法。在其中公開的方法中，首先執(zhí)行初始的分離步驟，在該分離步驟中，進(jìn)行油與水之間的分離的主要部分。在初始的凈化步驟中凈化的水被供應(yīng)給鍋爐。加熱借助于加熱線圈在鍋爐內(nèi)完成。優(yōu)選的是使用來(lái)自船的推進(jìn)裝置的熱量加熱鍋爐，例如來(lái)自煙氣鍋爐的多余的蒸氣。根據(jù)該方法，蒸發(fā)通常在大氣壓力下發(fā)生。但是，沸騰/蒸發(fā)也可以在低于或高于大氣壓力的壓力下發(fā)生。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，蒸發(fā)在低于大氣壓力的壓力下在鍋爐中發(fā)生。以上提到了待排放到波羅的海內(nèi)的水中的15ppm的油污染的最大容許上限。但是，借助于該方法能夠?qū)崿F(xiàn)的凈化程度沒有被詳細(xì)說(shuō)明，僅提及“通過在艙底水的蒸發(fā)之后使水能夠凝結(jié)可以獲得很多優(yōu)點(diǎn)，其中之一是易于通過油量表控制之后濺到船外的水處于容許的范圍內(nèi)”。
DE 3432210A1和DE 33445^A1均公開了減小油淤積物中的水含量以增大其熱含量的方法，從而使油淤積物能夠在焚化爐中燃燒而無(wú)需添加額外的燃料用于焚燒淤積物。 在減小的壓力下加熱淤積物的同時(shí)使水與油淤積物分離。
WO 2006/122560A1描述了用于凈化含水的油淤積物的方法及設(shè)備。該方法的目標(biāo)是使船上的不被有利地用于船發(fā)動(dòng)機(jī)中的油量最小化。根據(jù)該方法，油淤積物由此凈化到一水平，使得油不能僅僅在船上焚燒，而是注入到船發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)。在所述處理過程中，油淤積物在熱交換器中被加熱，并且隨后進(jìn)給到蒸發(fā)室內(nèi)。在某些情況下，能方便地借助于使油淤積物分散的噴嘴而注射油淤積物。所公開的設(shè)備包括用于將大氣壓力改變到水能夠在不同溫度下與油淤積物分離的裝置。亞大氣壓優(yōu)選地在蒸發(fā)室中盛行，由此當(dāng)油注入室內(nèi)時(shí)水被蒸餾出。所述處理過程優(yōu)選地成批操作。該公開在開頭提及了待排放到海內(nèi)的水中的油的15ppm的容許上限，并提及了以下事實(shí)清潔的艙底水通常含油到一定程度，以致由于該原因而不能排放到海內(nèi)。抽出蒸發(fā)容器的水蒸氣被傳輸?shù)角鍧嵟摰坠蕖?br> 由此，本發(fā)明的目的是提供一種方法，所述方法易于也在大風(fēng)浪的海中操作，并且同時(shí)能夠減小在海上的船上的艙底水和淤積物水的量。優(yōu)選地，所述方法還應(yīng)當(dāng)是經(jīng)濟(jì)的、 高效的和環(huán)境有利的。
對(duì)于諸如在WO 2005/090151A1中公開的一類方法(其中來(lái)自船發(fā)動(dòng)機(jī)的多余的熱量在借助于亞大氣壓下的蒸發(fā)來(lái)凈化艙底水中用于加熱)，所述方法包括如下步驟(a) 加熱油污染的水；(b)在亞大氣壓下蒸發(fā)所述水；(c)冷凝所述水；(d)測(cè)量在步驟(C)中獲得的水中的油污染的水平，所述水平與特定的容許最大上限比較；(e)將在步驟(b)中獲得的油淤積物從處理過程中移除；(f)可選地將在步驟(d)中經(jīng)測(cè)量未超過所述上限的水排放到海水中；以上目的已經(jīng)通過如下特征解決，根據(jù)這些特征，將超過步驟(d)中的所述上限的水再循環(huán)返回步驟(a)；步驟(a)和(b)在處理過程中的不同位置發(fā)生；在步驟(b)中將進(jìn)入步驟(b)的油污染的水細(xì)微地分為液滴；并且將在步驟(b)中獲得的顆粒和/或氣溶膠與在步驟(b)中獲得的水蒸氣分離。
目的也在于提供適于執(zhí)行所述方法的設(shè)備。
對(duì)于諸如在WO 2006/122560A1的圖1中公開的一類設(shè)備(其被認(rèn)為比WO 2005/090151A1與本發(fā)明更緊密相關(guān))，所述設(shè)備包括用于蒸發(fā)水的蒸發(fā)室；位于所述蒸發(fā)室中用于注射油污染的水的一個(gè)或多個(gè)噴嘴；位于所述蒸發(fā)室的外部的用于加熱油污染的水的熱交換器；用于將液體從所述蒸發(fā)室的底部循環(huán)返回用于加熱油污染的水的所述熱交換器的循環(huán)泵；以及用于在所述蒸發(fā)室中產(chǎn)生亞大氣壓的真空裝置；以上目的已經(jīng)借助于如下設(shè)置解決用于冷凝離開所述蒸發(fā)室的水蒸氣的冷凝器；冷凝液罐；在所述一個(gè)或多個(gè)噴嘴上方設(shè)置在所述蒸發(fā)室中的除霧器；用于測(cè)量從所述冷凝器中獲得的水中的油污染水平的油量表；以及用于將具有比最大限制更高的油濃度的水再循環(huán)返回所述蒸發(fā)室中的裝置。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，所有用于凈化船上的油污染的水的現(xiàn)有技術(shù)需要用于使油與水分離的一個(gè)或多個(gè)沉降步驟。例如，盡管WO 2005/090151A1教導(dǎo)，如果待凈化的艙底水已經(jīng)具有較低的油含量則能夠省略初始的分離步驟，但是艙底水本身是如上所述的分離步驟的結(jié)果。沉降步驟使用沉降罐。為了發(fā)生適當(dāng)?shù)某两?，沉降罐的?nèi)容物必須保持不受干擾。因此，通過沉降的分離步驟對(duì)沉降罐的運(yùn)動(dòng)非常敏感。當(dāng)船處于運(yùn)動(dòng)中和/或經(jīng)受或多或少的大風(fēng)浪時(shí)，沉降不是有效的。
本發(fā)明的方法根本不需要任何初始的沉降、沉淀或分離步驟，并且由此能夠當(dāng)船在運(yùn)動(dòng)時(shí)在海上進(jìn)行操作。淤積物水能夠從淤積物水罐中直接(即在沒有任意先前凈化的情況下)進(jìn)給到處理過程內(nèi)。
因此，在設(shè)有淤積物水罐和艙底水罐的現(xiàn)有船舶上，能夠省去艙底水罐，或者優(yōu)選地將艙底水罐用作用于容納借助于所述方法凈化的、具有15ppm的最大油含量的水的清潔水罐。也就是說(shuō)，本發(fā)明的設(shè)備能夠在使用現(xiàn)有的淤積物水罐和艙底水罐在現(xiàn)有船上安裝和使用而無(wú)需任意其他存儲(chǔ)或沉降罐。
因此，在目前使用任何其他沉降或存儲(chǔ)罐的船上，安裝所述設(shè)備將允許移除這些罐而有利于改進(jìn)噸位。
所述設(shè)備還可以方便地安裝在新建造的船上。
本發(fā)明的處理過程不使用或不需要任何添加的化學(xué)劑。
所述方法能夠容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，并且也能夠連續(xù)地操作。
本發(fā)明能夠?qū)⑴摰姿?或淤積物水中的油污染減小到小于15ppm的水平，并且更典型地小于5ppm。由此，據(jù)稱，傾倒進(jìn)海中的減少量的、微小量的油能夠易于通過海中的自然處理過程降解。
本發(fā)明還能夠大幅減少任何金屬特別是重金屬在油污染的水中的含量。這被認(rèn)為是重要的環(huán)境優(yōu)點(diǎn)。在這方面的環(huán)保法規(guī)也可能在未來(lái)被采用。
當(dāng)與現(xiàn)有技術(shù)的方法例如絮凝、化學(xué)沉淀、離心分離和重力分離相比時(shí)，本發(fā)明的方法和設(shè)備還大幅降低用于凈化船上的油污染的水的操作成本。
同樣，僅需要將顯著減少的受污染的水的體積運(yùn)送上岸以在陸地上進(jìn)行處理。由此，本發(fā)明重要的優(yōu)點(diǎn)在于已經(jīng)在海上特別是使用多余的熱量執(zhí)行凈化。
在第一方面，本發(fā)明涉及一種用于使用來(lái)自船發(fā)動(dòng)機(jī)的多余的熱量以提供必要的加熱來(lái)凈化船上的淤積物和/或艙底水的方法，所述方法包括如下步驟(a)加熱油污染的水；(b)在亞大氣壓下蒸發(fā)所述水；(C)冷凝所述水；⑷測(cè)量在步驟(C)中獲得的水中的油污染的水平，將所述水平與特定的容許最大上限比較；(e)將在步驟(b)中獲得的油淤積物從所述處理過程中移除；(f)可選地將在步驟(d)中經(jīng)測(cè)量未超過所述上限的水排放到海水中；其中，將在步驟(d)中超過所述上限的任何水再循環(huán)返回步驟(a)，步驟(a)和(b)發(fā)生在不同的位置，在步驟(b)中將進(jìn)入步驟(b)的油污染的水細(xì)微地分為液滴，并且將在步驟(b)中獲得的顆粒和/或氣溶膠與在步驟(b)中獲得的水蒸氣分離。
在另一優(yōu)選實(shí)施例中，從所述蒸發(fā)室的底部中移除液相是快速的，以使在所述蒸發(fā)室的內(nèi)表面上的任意沉積的程度最小。
在又一優(yōu)選實(shí)施例中，流過所述熱交換器的液體速度足夠高，以實(shí)現(xiàn)在所述熱交換器的熱交換表面上的湍流流動(dòng)，從而使在所述熱交換表面上的任意沉積的程度最小。
在另外的優(yōu)選實(shí)施例中，供應(yīng)給所述熱交換器的加熱介質(zhì)是來(lái)自船發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水，例如來(lái)自船的高溫(HT)系統(tǒng)。
在另一方面，本發(fā)明涉及一種用于本發(fā)明方法的設(shè)備，所述設(shè)備包括用于蒸發(fā)水的蒸發(fā)室；位于所述蒸發(fā)室中用于注射油污染的水的一個(gè)或多個(gè)噴嘴；位于所述蒸發(fā)室的外部的用于加熱油污染的水的熱交換器；用于將液體從所述蒸發(fā)室的底部循環(huán)返回用于加熱油污染的水的所述熱交換器的循環(huán)泵；用于在所述蒸發(fā)室中產(chǎn)生亞大氣壓的真空裝置； 所述設(shè)備還包括用于冷凝離開所述蒸發(fā)室的水蒸氣的冷凝器；用于保持在所述冷凝器中獲得的冷凝水的冷凝液罐；在所述一個(gè)或多個(gè)噴嘴上方設(shè)置在所述蒸發(fā)室中的除霧器；以及用于測(cè)量從所述冷凝器中獲得的水中的油污染水平的油量表。
在所述設(shè)備的優(yōu)選實(shí)施例中，所述蒸發(fā)室的底部是基本圓錐形的。所述底部的圓錐形狀將使在所述底部的壁的內(nèi)部上形成的任意非期望的沉積最小。
在所述設(shè)備的另一優(yōu)選實(shí)施例中，限制閥設(shè)置在從所述熱交換器通向所述蒸發(fā)室的導(dǎo)管上，所述限制閥用于限制被加熱的油污染的水離開所述熱交換器并被供給到所述一個(gè)或多個(gè)噴嘴。借助于調(diào)節(jié)所述閥，并且由此調(diào)節(jié)流過所述閥的水流，能夠避免在所述熱交換器上形成氣泡。否則氣泡能夠引致在所述熱交換器中的所述熱交換表面上形成沉積。
另外的優(yōu)點(diǎn)和優(yōu)選實(shí)施例將從詳細(xì)的描述和所附權(quán)利要求中變得明顯。


圖1圖示了本發(fā)明的設(shè)備的實(shí)施例，其中船舶的HT系統(tǒng)用于加熱冷凝器而船舶的低溫(LT)系統(tǒng)用于冷卻冷凝器。附圖沒有按照比例繪制。
具體實(shí)施方式
參照?qǐng)D1，本發(fā)明的設(shè)備在其最普遍的實(shí)施例中的主要不同部件如下用于蒸發(fā)水的蒸發(fā)室10;兩個(gè)熱交換器30和60，一個(gè)(30)用于加熱油污染的水，一個(gè)(60)用于冷凝離開蒸發(fā)室的水蒸氣(熱交換器60在下面也被稱為冷凝器)；用于保持在冷凝器中獲得的冷凝水的冷凝液罐70 ；用于使油污染的水循環(huán)通過加熱換熱器30的循環(huán)泵40 ；用于在蒸發(fā)室10中形成亞大氣壓的真空裝置50 ；以及用于監(jiān)測(cè)從冷凝器60獲得的冷凝水中的油濃度的油量表90，和用于將具有過高油量的水再循環(huán)返回加熱換熱器和蒸發(fā)室(例如通過樹單向閥95并且經(jīng)由艙底和/或淤積池150)以用于進(jìn)一步凈化的裝置。
蒸發(fā)室10中的蒸發(fā)使用閃蒸(flash)系統(tǒng)在亞大氣壓下執(zhí)行，例如位于蒸發(fā)室中的用于增大被注入蒸發(fā)室內(nèi)的水的表面體積比率且由此增強(qiáng)蒸發(fā)處理過程的一個(gè)或多個(gè)噴嘴20。
除霧器80在設(shè)置在蒸發(fā)室10中，位于所述一個(gè)或多個(gè)噴嘴20的上方，以從在頂部離開蒸發(fā)室的水蒸氣中分離顆粒和/或氣溶膠。顆粒可能源自于待凈化的水中的固體或液體污染物，而氣溶膠可能在通過噴嘴的注射和/或蒸發(fā)期間例如由呈現(xiàn)在注入到室內(nèi)的水中的較輕的烴餾分在室中形成。
冷凝器60包括用于冷卻水蒸氣并且使該水蒸氣冷凝的熱交換器。冷凝液罐70能夠與冷凝器結(jié)合。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，冷凝器可以被適配以能夠在其底部保持一定體積的冷凝液。優(yōu)選地，如圖1中所示的冷凝器60和冷凝液罐70是分離的。在優(yōu)選實(shí)施例中， 分離的冷凝液罐70設(shè)計(jì)為能夠重力分離包含在冷凝水中的任意輕質(zhì)油分。這能夠借助于具有足夠高的高寬比率的冷凝液70罐實(shí)現(xiàn)，使得油層可以在所含的水層的頂部形成。借助于這種足夠高的高寬比率，輕質(zhì)油分離的處理過程不會(huì)對(duì)運(yùn)動(dòng)和大風(fēng)浪特別敏感。上層油層可以然后從水層中抽出并且從處理過程分離出。參照?qǐng)D1，這可以通過以下來(lái)實(shí)現(xiàn)經(jīng)由以較低的虛線標(biāo)記的導(dǎo)管經(jīng)由閥1 將油層從冷凝液罐70抽到用于分離冷凝的低密度油的另外的分離裝置120內(nèi)。如圖1中所示，分離裝置120可以例如相應(yīng)地包括4個(gè)閥122、 124、1 和128以及低密度油罐121。罐121經(jīng)由閥122連接到冷凝液罐70中的亞大氣壓力，并且經(jīng)由閥1 連接到大氣(如由“空氣”表示)。冷凝的低密度油隨后能夠經(jīng)由閥128 排放。
在優(yōu)選實(shí)施例中，如圖1中描繪的設(shè)備中包括活性炭過濾器110，用于進(jìn)一步增強(qiáng)凈化。離開冷凝液罐70的水隨后在進(jìn)入油量表或ppm控制裝置90之前通過過濾器110。
蒸發(fā)在亞大氣壓力下進(jìn)行，典型地為50毫巴-700毫巴的絕對(duì)壓力，優(yōu)選地為低于大氣壓力大約0. 7巴-0. 9巴、與大約100毫巴-300毫巴相對(duì)應(yīng)的絕對(duì)壓力。蒸發(fā)處理過程可以典型地在25V -90°C的溫度下進(jìn)行，優(yōu)選地為40°C -70°C，最優(yōu)選地為50°C -650C0 優(yōu)選地，蒸發(fā)室中的溫度遵循待注入蒸發(fā)室內(nèi)的液體的蒸氣壓曲線。作為示例，60°C的沸騰溫度將對(duì)應(yīng)于大約200毫巴(或-0. 8巴的表壓力)的絕對(duì)壓力。
進(jìn)入加熱換熱器30的加熱介質(zhì)不關(guān)鍵，能夠是易于將來(lái)自船發(fā)動(dòng)機(jī)的多余的熱量轉(zhuǎn)移給蒸發(fā)處理過程的任意介質(zhì)，例如油、蒸氣或水。優(yōu)選地，使用熱交換器30可能相連的船上現(xiàn)有的冷卻系統(tǒng)。目前優(yōu)選的是，使用來(lái)自船發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水。進(jìn)入熱交換器30的水可以例如是大約70°C _105°C的溫度，而離開熱交換器30的水可能是50°C _90°C的水。優(yōu)選地，熱交換器30連接到船的高溫(HT)系統(tǒng)上。
同樣地，使用在熱交換器60中的用于冷凝水蒸氣的冷卻介質(zhì)不關(guān)鍵。因此，能夠使用任意合適的冷卻液，例如海水。優(yōu)選地，使用熱交換器60可能相連的船上現(xiàn)有的冷卻或低溫系統(tǒng)。目前優(yōu)選的是使用水。進(jìn)入熱交換器60的水可以例如是低于大約50°C的溫度，而離開熱交換器60的水可以為高于大約45 °C的溫度。在優(yōu)選實(shí)施例中，熱交換器60連接到船的低溫(LT)系統(tǒng)上。
本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在通過噴嘴20注射油污染的水期間蒸發(fā)室10中趨于形成氣溶膠。為了防止這種氣溶膠，蒸發(fā)室中必須設(shè)置除霧器。
發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在蒸發(fā)室中的達(dá)到大約3m/s合適的氣體流速。在高于大約4m/s 的速度下，經(jīng)由除霧器80將顆粒帶走至冷凝液的趨勢(shì)增長(zhǎng)過度，從而也過度增大冷凝液中的雜質(zhì)含量。通過除霧器的合適的氣體流速已經(jīng)發(fā)現(xiàn)為達(dá)到大約4m/s。由于上述同樣的原因，通過除霧器的氣體流速應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地不超過大約6m/s。但是，通過除霧器的達(dá)到lOm/s 的速度是能夠容許的，這是因?yàn)樵O(shè)備仍將能夠產(chǎn)生足夠凈化的水，但是不是最優(yōu)選的。
在處理過程的優(yōu)選實(shí)施例中，在操作期間，調(diào)節(jié)通過蒸發(fā)室10的流量(即注入流量和從室底部抽出的流量)以允許在室底部處的液相中發(fā)生特定程度的油水分離，使得存在包含在液相的表面層中的油的較高濃度。由此，從室10的底部再循環(huán)到熱交換器30中的流體將具有較高的水含量，并且凈化處理過程由此將是更有效的。
本發(fā)明的處理過程可以按需操作，也就是說(shuō)，只要存在足夠量的待凈化的油污染的水就可以操作該處理過程，例如通過淤積水罐150中的水位控制器(未示出)進(jìn)行控制。
從該處理過程中獲得的油淤積物可能含有20% -30%的水，并且能夠例如在船上進(jìn)行焚燒，或進(jìn)一步凈化(例如在WO 2006/1225601A1中所述)以被注入船發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)作為燃料。
現(xiàn)在將進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的處理過程和設(shè)備的操作。
作為示例，該處理過程能夠被起動(dòng)和操作如下。真空泵50將蒸發(fā)室排空例如下降到大約100毫巴(比大氣壓力低0. 9巴)。當(dāng)系統(tǒng)中的特定壓力例如500毫巴已經(jīng)達(dá)到時(shí)，閥15打開并且讓油污染的水從艙底或淤積池150進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)直到在蒸發(fā)室10中已經(jīng)達(dá)到液體的特定的預(yù)定操作液位為止。在該階段起動(dòng)循環(huán)泵40?，F(xiàn)在操作在進(jìn)行中。取決于在蒸發(fā)室中的液體的溫度，真空泵50將保持系統(tǒng)排空下降到例如100毫巴-250毫巴的壓力。當(dāng)油污染的水穿過加熱介質(zhì)所循環(huán)的加熱熱交換器30時(shí)，熱能將被傳遞給油污染的水。油污染的水將流過包括噴嘴20的閃蒸系統(tǒng)，并且隨后進(jìn)入蒸發(fā)器室10，在該蒸發(fā)器室中注射液經(jīng)受亞大氣壓。當(dāng)壓力在閃蒸系統(tǒng)之后下降時(shí)，將發(fā)生水的蒸發(fā)。水蒸氣流過除霧器80，并且隨后進(jìn)入冷凝器60。經(jīng)由泵100從冷凝器的底部泵抽出冷凝水，可選地通過活性炭過濾器110。ppm控制單元90確定水的純度；如果凈化水中的油含量低于15ppm，則三通閥95對(duì)清潔水罐(未示出)敞開。如果凈化水中的油含量高于15ppm，則三通閥95替代地對(duì)艙底或淤積水罐150敞開。當(dāng)水的蒸發(fā)進(jìn)行時(shí)，在經(jīng)由循環(huán)泵40離開蒸發(fā)室10的底部到達(dá)熱交換器30的液體中的油和其他不可揮發(fā)的成分增大。當(dāng)濃度增大時(shí)，沸點(diǎn)將改變。這將提供油在液體中的濃縮程度的信息。當(dāng)達(dá)到溫度增大的設(shè)定點(diǎn)例如比在相關(guān)壓力下水的沸點(diǎn)高2°C至5°C時(shí)，停止蒸發(fā)循環(huán)，并且經(jīng)由閥45使系統(tǒng)排空所產(chǎn)生的濃縮物(淤積物)。一旦濃縮物已經(jīng)排出，就可以開始新的循環(huán)。因此，在批量操作時(shí)，可以處理每批次，直到在所產(chǎn)生的淤積物中已經(jīng)達(dá)到期望的濃度水平，隨后從設(shè)備中排出淤積物，并且可以開始新的批次。
在連續(xù)操作時(shí)，在蒸發(fā)室10的底部中的液相中的油濃度保持為接近特定的預(yù)設(shè)定的最大水平。經(jīng)由閥45和泵40從系統(tǒng)中排出濃縮物，并且系統(tǒng)經(jīng)由閥15從淤積物和/ 或艙底罐150補(bǔ)充油污染的水。在這種模式下，系統(tǒng)因此不必必需排空所產(chǎn)生的濃縮物(淤積物)。再次，濃縮程度可以通過測(cè)量蒸發(fā)系統(tǒng)中的液體的沸點(diǎn)的增大進(jìn)行控制。較高的值對(duì)應(yīng)于較高的濃度和較低量的濃縮物。
蒸發(fā)室的真空可以用于將油污染的水抽入系統(tǒng)內(nèi)。優(yōu)選地，蒸發(fā)室設(shè)有液位傳感器(未示出)用于控制和保持在蒸發(fā)室中的液體的適當(dāng)?shù)牧髁亢鸵何?。由此，容許在沒有對(duì)設(shè)備進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)的情況下進(jìn)行操作。
在優(yōu)選實(shí)施例，蒸發(fā)室10設(shè)有用于消除液相在所述室中的潑濺或飛濺的裝置(未示出)。這種裝置能夠例如包括沿著室的內(nèi)周緣延伸的凸緣。
蒸發(fā)室10優(yōu)選地設(shè)有閥140，用于容許經(jīng)由所述閥添加消泡劑。如果過多的泡沫發(fā)生在蒸發(fā)室10中，則可以便利地使用消泡劑。
優(yōu)選地，蒸發(fā)室10設(shè)有閥130用于將蒸發(fā)室通氣到大氣中。
蒸發(fā)系統(tǒng)的溫度可以例如通過控制進(jìn)入熱交換器30內(nèi)的加熱介質(zhì)的流量進(jìn)行控制。在一個(gè)實(shí)施例中，可以設(shè)置旁路閥和導(dǎo)管(未示出)，容許將離開泵40的液體流直接引導(dǎo)到蒸發(fā)室10中，由此繞過熱交換器30。由此，實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)系統(tǒng)的冷卻。
真空裝置不關(guān)鍵，并且能夠是用于提供減小的壓力的任何常規(guī)的裝置。例如，能夠使用常規(guī)的真空泵，例如噴射泵或液環(huán)泵。也能夠使用來(lái)自船發(fā)動(dòng)機(jī)的多余的熱量來(lái)提供真空。
優(yōu)選地，設(shè)備容量為每小時(shí)大約100升的冷凝液到每小時(shí)大約2000升的冷凝液。 作為示例，設(shè)計(jì)用于1001/h-1201/h容量的設(shè)備可以合適使用直徑為大約500mm的蒸發(fā)室 10。
示例
對(duì)如圖1中所示的本發(fā)明的包括活性炭過濾器的設(shè)備進(jìn)行如下描述的測(cè)試。設(shè)備的蒸發(fā)室10的直徑為500mm。蒸發(fā)在大約52°C的溫度和1001/h的容量進(jìn)行。對(duì)于被測(cè)試的本發(fā)明設(shè)備的特定實(shí)施例，在大約50°C _65°C的蒸發(fā)溫度和達(dá)到1201/h的冷凝速率下獲得最佳的凈化結(jié)果。
測(cè)試程序被挪威船級(jí)社(DNV)確認(rèn)和接受。
因此，設(shè)備以油污染的水(15升重油在80升水中)運(yùn)行。所產(chǎn)生的凈化水在不使用活性炭過濾器的情況下具有低于5ppm的油濃度。隨后，將大約15升的氣油(gas oil) 添加到剩余的水中。發(fā)現(xiàn)所產(chǎn)生的凈化水具有相似的油濃度水平。隨后將80升的艙底水 /淤積水添加到系統(tǒng)中。設(shè)備運(yùn)行4小時(shí)并且在活性炭過濾器的上游和下游持續(xù)地獲取樣品。選取兩個(gè)隨機(jī)樣品，一個(gè)來(lái)自炭過濾器的上游，一個(gè)來(lái)自炭過濾器的下游。隨后將樣品發(fā)送到ALS斯堪的納維亞AB進(jìn)行分析。分析表明對(duì)于樣品分別為3. 5ppm和0. 9ppm的油。 這顯然遠(yuǎn)低于15ppm，并且甚至低于5ppm的油。
下表中列出了當(dāng)在測(cè)試流體C(TF-C)中運(yùn)行設(shè)備時(shí)在產(chǎn)生的凈化水中所含的各種金屬的含量。測(cè)試通過海洋環(huán)境保護(hù)委員會(huì)(MEPC)的如下規(guī)定執(zhí)行在2003年7月18日采用的、MEPC. 107(49)，MEPC49/22/add. 2決議文件中的國(guó)際海事組織(IMO)公約的38(a) 條的公告。
權(quán)利要求
1.一種用于凈化船上的淤積物和/或艙底水的方法，所述方法使用來(lái)自船發(fā)動(dòng)機(jī)的多余的熱量以提供必要的加熱，所述方法包括如下步驟(a)加熱油污染的水；(b)在亞大氣壓下蒸發(fā)所述水；(c)冷凝所述水；(d)測(cè)量在步驟(c)中獲得的水中的油污染的水平，所述水平與特定的容許最大上限比較；(e)將在步驟(b)中獲得的油淤積物從處理過程中移除；(f)可選地將在步驟(d)中經(jīng)測(cè)量未超過所述上限的水排放到海水中；其特征在于，將在步驟(d)中超過所述上限的任何水再循環(huán)返回步驟(a)，步驟(a)和(b)發(fā)生在不同的位置，在步驟(b)中將進(jìn)入步驟(b)的油污染的水細(xì)微地分為液滴，并且將在步驟(b) 中獲得的顆粒和/或氣溶膠與在步驟(b)中獲得的水蒸氣分離。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，經(jīng)過熱交換器的液體流的速度足夠高，以獲得在所述熱交換器的熱交換表面上的湍流，由此使在所述熱交換表面上的沉積形成的程度最小。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，將液相從蒸發(fā)室的底部中移除是足夠快的，以使在所述蒸發(fā)室的內(nèi)表面上的沉積形成的程度最小。
4.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，來(lái)自所述船發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水作為加熱介質(zhì)供應(yīng)給所述熱交換器。
5.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，被供給至處理過程的油污染的水在沒有任何前述凈化步驟的情況下從所述淤積物罐和/或艙底水罐直接獲取。
6.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在步驟(c)之后，所述水在步驟(d)中執(zhí)行測(cè)量之前穿過活性炭過濾器。
7.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，冷凝的低密度油在步驟(c)中從處理過程分離出。
8.一種用于執(zhí)行權(quán)利要求1所述的方法的設(shè)備，所述設(shè)備包括用于蒸發(fā)水的蒸發(fā)室 (10)；位于所述蒸發(fā)室中的用于注射油污染的水的一個(gè)或多個(gè)噴嘴00)；位于所述蒸發(fā)室的外部的用于加熱油污染的水的熱交換器(30)；用于將液體從所述蒸發(fā)室的底部循環(huán)返回至用于加熱油污染的水的所述熱交換器的循環(huán)泵GO)；用于在所述蒸發(fā)室中產(chǎn)生亞大氣壓的真空裝置(50)，其特征在于，所述設(shè)備還包括用于冷凝從所述蒸發(fā)室引導(dǎo)出的水蒸氣的冷凝器(60)；用于保持在所述冷凝器中獲得的冷凝水的冷凝液罐(70)；位于所述蒸發(fā)室中的在所述一個(gè)或多個(gè)噴嘴上方的除霧器(80)；用于測(cè)量從所述冷凝器中獲得的水中的油污染水平的油量表(90)；以及用于將具有過高油濃度的冷凝水再循環(huán)返回至用于加熱油污染的水的所述熱交換器的裝置。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中，所述蒸發(fā)室(10)的底部是基本圓錐形的。
10.如權(quán)利要求8或9所述的設(shè)備，還包括活性炭過濾器(110)。
11.如權(quán)利要求8至10中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，還包括用于分離出冷凝的低密度油的分離裝置(120)。
12.如權(quán)利要求8至11中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述蒸發(fā)室(10)設(shè)有用于消除液相在所述蒸發(fā)室中潑濺或飛濺的裝置。
13.如權(quán)利要求8至12中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，限制閥(130)設(shè)置在從所述熱交換器通向所述蒸發(fā)室的導(dǎo)管上，所述限制閥用于限制被加熱的油污染的水流離開所述熱交換器被供給到所述一個(gè)或多個(gè)噴嘴。
14.裝備有權(quán)利要求8-13中任一項(xiàng)所述的設(shè)備的船舶。
15.如權(quán)利要求14所述的船舶，其中，所述船舶中的現(xiàn)有的艙底水罐用于保持15ppm或更低的油污染水平的水。
16.權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法或權(quán)利要求8-13中任一項(xiàng)所述的設(shè)備用于在大風(fēng)浪期間在海上凈化船上的油污染的水的用途。
17.權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法或權(quán)利要求8-13中任一項(xiàng)所述的設(shè)備用于在船上將油污染的水凈化到低于15ppm的油含量和/或用于在船上減小在油污染的水中的重金屬的含量的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于特別在海上使用來(lái)自船發(fā)動(dòng)機(jī)的多余的熱量將船上的淤積物和艙底水凈化到小于15ppm的油污染水平的方法。本發(fā)明還涉及用于執(zhí)行所述方法的設(shè)備、和包括這種設(shè)備的船舶、以及所述方法和設(shè)備的使用。
文檔編號(hào)B63J4/00GK102498036SQ200980161421
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2009年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月27日
發(fā)明者B·卡爾斯特倫, J·赫德奎斯特 申請(qǐng)人:Ppm清潔私人公司