CN104211144A - 一种向船的主压舱水线供给水性丙烯醛溶液的供给装置 - Google Patents

一种向船的主压舱水线供给水性丙烯醛溶液的供给装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种向船的主压舱水线供给水性丙烯醛溶液的供给装置。该供给装置包括环状喷嘴，所述环状喷嘴的尺寸根据在主压舱水线中的使用来确定，其中，所述环状喷嘴包括喷嘴环，所述喷嘴环具有分布在所述喷嘴环的内周上的多个喷口。本发明提供的所述供给装置构造简单且可适应不同的环境－用丙烯醛处理压舱水，其中，该供给装置的使用也保证具有在可辩解的构造投入下的高额的处理量。

Description

一种向船的主压舱水线供给水性丙烯醛溶液的供给装置
相关申请
本申请是申请号为201080031597.6、申请日为2010年05月28日、发明名称为“用丙烯醛处理压舱水的方法和设备”的中国发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种向设备的主压舱水线供给水性丙烯醛溶液，用于处理船的设备的供给装置。
背景技术
众所周知的是，在船上压舱水可以使用丙烯醛来消毒。仅通过在压舱水中加入5到15ppm的丙烯醛，即可以杀死细菌、藻类、斑马纹贻贝以及其它浮游生物，并且，由此可以确定地消除从一个港口到另一个的转移。使用丙烯醛的好处在于特异地对斑马纹贻贝的幼体具有的持续功能，还在于丙烯醛在若干天内自发分解的属性，即，压舱水在目的地港口的排放不会因该杀生剂带来港口水域的新负担。
与这些好处一起存在的是，由于丙烯醛是具有催泪毒气效果的高毒性液体，并且船上的人员被强制要求仅在装备完全ABC防护服和使用气体面罩的条件下才能进行该杀生剂的操作，所以不能在船上进行纯丙烯醛的使用、运输和储存。
丙烯醛的水性溶液不具有毒性，可以安全地使用，但是，该溶液仅可在若干天内使用，使得由于后勤问题的原因，在船上的使用是不可能的。
根据DE-GM 20 2007 004 912，公开了一种设备，其中，通过水喷射泵以压力上升泵的方式泵出压舱水，并且水喷射泵的低压区通过控制阀与反应容器液压连接，该反应容器在外侧具有添加丙烯醛缩醛(acrolein acetal)、酸和水解水的单独入口开口。在所述反应容器中，产生了水性丙烯醛溶液，该水性丙烯醛溶液在水喷射泵中与压舱水混合，使得压舱水中的生物被丙烯醛杀死。在DE-GM 20 2007 004 912的设备中，丙烯醛缩醛可以直接使用，而不与必要的溶剂预先混合。同样地，所述酸用作催化剂，并且所述酸可以不经与水的预先溶解而添加到所述设备中。所述水解水取自船上的用水***。尽管该设备解决了纯丙烯醛在船上的使用、运输和储存问题，但是随着处理量需求的增加，还存在确定大小的(dimensioning)问题，特别是确定水喷射泵和反应容器的大小的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种向设备的主压舱水线供给水性丙烯醛溶液，用于处理船的设备的供给装置－该供给装置构造简单且可适应不同的环境－用丙烯醛处理压舱水，其中，该供给装置的使用也保证具有在可辩解的构造投入下的高额的处理量。
为了达到该目的，本发明提供了一种供给装置，该供给装置用于向设备的主压舱水线供给水性丙烯醛溶液，通过用丙烯醛处理压舱水来处理船的设备，其特征在于，环状喷嘴，该环状喷嘴的尺寸根据在主压舱水线中的使用来确定，其中，所述环状喷嘴包括喷嘴环，所述喷嘴环具有分布在所述喷嘴环的内周上的多个喷口。通过具有分布在其内周上的多个喷口的喷嘴环，丙烯醛溶液可以通过主压舱水流的整个内周同时供给到该主压舱水流，这样可使得在主水流的周边的丙烯醛溶液的统一供给得以实现，由此，丙烯醛溶液与主压舱水流的统一且良好的混合成为可能。这两个水流的统一混合对所需的丙烯醛的效果是必要的，即杀死主压舱水流中的存活生物。
根据本发明的供给装置的一种有益实施方式，其特征在于，分布在所述环状喷嘴的内周上的多个喷口以等距离设置，由此以一种有益的方式，取得了所述丙烯醛溶液在所述主压舱水流中的均一分布。
根据本发明的供给装置的一种进一步有益实施方式，其特征在于，所述环状喷嘴的内直径适配于所述主压舱水流的主压舱水线的内周。在此，有益的是，主压舱水流可以无障碍地流动，从而避免主压舱水流中的固体成分积聚在环状喷嘴之前或之后。并且，环状喷嘴的寿命由此得到延长。
根据本发明的供给装置的一种进一步有益实施方式，其特征在于，供给装置附加地包括设置在所述环状喷嘴处的流动干扰装置，流动干扰装置位于在主压舱水流在主压舱水线中流动的方向上的环状喷嘴的下游。通过流动干扰装置，在丙烯醛溶液和主压舱水流之间以一种有益的方式达到了最终的混合。流体控制装置独立于环状喷嘴形成，优势在于流动干涉装置可以在被主压舱水流损坏或磨损后容易地更换。
根据本发明的供给装置的一种进一步有益实施方式，其特征在于，所述流动干扰装置包括混合面板，该混合面板具有用于主压舱水流的开口，其中，所述开口的面积小于所述主压舱水线的自由内部横截面面积。所述流动干扰装置可以为任何流动引导装置，分散器等。流动干扰装置的实施方式是混合面板，其构造简单且是非常有效的流体干扰装置，其一方面保证了混合丙烯醛溶液流和主压舱水流的目的，另一方面在需要更换的情况下更容易地操作。
根据本发明的供给装置的一种进一步有益实施方式，其特征在于，所述混合面板的开口不为圆形。所述混合面板的混合功能通过不是圆形的横截面能比具有圆形横截面的混合面板具有更好的混合功能。
根据本发明的供给装置的一种进一步有益实施方式，其特征在于，所述环状喷嘴的供给线形成为切向设置在环状喷嘴上的注射线。在这种情况下，有益的是，丙烯醛溶液是切向地导入环状喷嘴的，这样产生了环状喷嘴中的环状流，该环状流为丙烯醛溶液在环状喷嘴的出口开口处提供了统一的分布。
通过参考说明书及附图的其余部分可以实践本发明的实施方式的本质和优势的更进一步理解。
附图说明
图1示意性地表示处理设备的压舱水的总体轮廓，其中，可以安装根据本发明的供给装置；
图2示意性地表示所述供给装置的环状喷嘴的侧视立面图；
图3示意性地表示与混合面板一起***压舱水管线的所述供给装置的环状喷嘴；
图4表示具有切向设置的注射线的所述供给装置的环状喷嘴的透视图；
图5表示具有方开口的混合面板MB的前视图，以及
图6表示所述混合喷嘴的截面图。
具体实施方式
图1示意性地表示了用丙烯醛处理压舱水的设备，其中，使用了本发明的供给装置。需要指出的是，本发明所述的供给装置也可以独立于图1所示的整个设备使用。
如图1所示，有待丙烯醛处理的压舱水的主压舱水流(体积/时间单位)BW，经主压舱水线2流到供给装置、具有喷嘴环的环状喷嘴4中，喷嘴环5的内部设置有至少一个喷口6，优选以等距离设置有多个喷口6。
此外，供给单元包括从主压舱水流的方向看位于环状喷嘴4下游的流动干扰装置。所述流动干扰装置可以为限制，流动导向装置或其他障碍，由此来自环状喷嘴的主压舱水流在此旋转并混合。优选的流动干扰装置的形状是图1中所示的混合面板8，通过该面板，压舱水流出环状喷嘴4。通过混合面板8，主压舱水线2的空余横截面渐变渐窄，并且在面板8前产生水力超压，这导致压舱水流中的湍流，从而使得主压舱水流BW与用丙烯醛预处理过的压舱水得到快速且良好的混合。
丙烯醛处理的水流(体积/时间单位)BA流经喷口6同时进入并遇见主压舱水流BW。主压舱水流BW和丙烯醛预处理的水流BA通过混合面板8得到完全和瞬时的混合，合并得到压舱水排出流BWB。
该设备进一步包括，支线10，该支线10从主压舱水线2分支出来，通过它压舱水供给到船上的压舱水箱中，分支处在压舱水供给泵(未标明)的下游和供给装置的上游，通过该支线压舱水的分流BT供应到压舱水处理设备中。支线10导向用于物理分离压舱水的分流BT中各自的污泥部分和悬浮固体颗粒的分离装置12。在支线10中设置控制阀门14以控制进入分离装置12的压舱水的分流BT的量。所述分离装置12中分离的污泥水流BZ经排出线16离开所述设备。分离装置12通过离心力和/或过滤进行压舱水的分流BT中的固体悬浮颗粒的物理分离。
压舱水的分流BV通过分离装置12预先物理清洁，经干净水线18流到压力提升泵20的吸入口。加压水线22从压力提升泵20导向混合喷嘴24，以便将来自压力提升泵20并预先得到物理清洁的水的分流BV供应到混合喷嘴24的输入端26，其中，水的分流BV与水性丙烯醛溶液混合，并由此稀释以便丙烯醛溶液中的丙烯醛不分解。
混合喷嘴32是水喷射泵，带有具有水力超压的喷嘴区域。混合喷嘴24，进一步具有排出端28和两个真空端30，32，排出端28与环状喷嘴4通过线29连接。
压力提升泵20的功率根据所述混合喷嘴的入口圆锥体的变窄进行确定，使得在压力提升泵的额定功率下，在入口圆锥体和出口圆锥体之间的混合喷嘴的区域内达到20-25m/s的水流流速。确定所述压力提升泵20的功率为45kW，处理量为500m3/h，且在压力提升泵的入口线和出口线的流速为2-3m/s。
混合喷嘴24进一步具有出口端28和两个真空端30，32，出口端28与环状喷嘴4通过线29连接。确定压力提升泵20的尺寸使得，通过形成为水喷射泵的混合喷嘴24，在混合喷嘴24的入口端26和混合喷嘴24的排出端28的压力之间产生约1至1.5bar的压力差，以便在混合喷嘴中建立真空区，通过真空区来吸入丙烯醛溶液。
水的分流BV的体积大概等于由泵吸入的水的分流BT减去通过分离装置12以物理分离固体物质的方式分离出的污泥水流BZ的体积的差值。
通过线34，连接真空端30与包括排出端38和输入端40的软管反应器36。通过线42连接软管反应器36的输入端40与发生器46的排出端44，发生器46包括丙烯醛入口端48，分解催化剂入口端50和水入口端52。
取决于部分水流BT的体积，丙烯醛衍生物(例如丙烯醛乙酸酯)的体积流A，通过丙烯醛入口端48供给到发生器46中。取决于体积流A，分解催化剂的体积流K通过分解催化剂入口端50供给到发生器46中。取决于体积流A，水流W通过水入口端52供给到发生器46中。控制水流入量的阀门56设置于连接水入口端52的线54中。
分支线58从水入口端52连接到加压水线22，加压水线22以泵20和混合喷嘴24为端点。如果线54中的阀门56打开并且线58中的阀门60关闭，则从干净水源(未显示)提供水。备选地，发生器46也可以通过线58操作，以水的分流BV的部分流取代水流W。为达此目的，关闭阀门56，打开阀门60。
水性丙烯醛溶液在发生器46中通过水W，分解催化剂K和丙烯醛衍生物A的接触产生，从发生器46的排出端44流入软管反应器36的输入端40，此处反应成分的反应得以完成。水性丙烯醛溶液从软管反应器46的排出端38经线34流入混合喷嘴32的真空端30中。
在真空端30处供给的水性丙烯醛溶液的体积流在混合喷嘴24中遇见通过连接端36供应的预先物理清洁过的水的分流BV。
在混合喷嘴24中产生的含丙烯醛的水流通过排出端28离开混合喷嘴24，并通过线29到达环状喷嘴4，在此处进行与主压舱水流BW的混合。
分解加速剂的水箱64通过线62连接真空端32。泵66和截止阀门68以在水箱64和真空端32之间顺序设置于线62中。水箱64通过线62与泵66的吸入端水力连接。截止阀门68的入口法兰在泵66的压力端设置，截止阀门68的排出法兰与混合喷嘴24的真空端32的法兰连接。因此，如果需要，通过泵66经阀门68经线62，来自水箱64的分解加速剂可以加入到真空端32。
供给混合喷嘴24和发生器46的水来自独立的水源，例如，来自直接与压力提升泵连接的船的使用水供给。
从图2可以看出，环状喷嘴4的喷嘴环包括内管截面70，其圆周上具有多个喷口6，以及外管环72和法兰环74和76。法兰环74和76流体紧密契合在内管截面70和外管截面72之间。竖式螺栓78***到法兰环74和76中，螺栓具有螺线，这样使得在螺母79(图4)的帮助下，可以简便地在已有的压舱水线上安装。
从图3可以看出，环状喷嘴4直接通过竖式螺栓78和螺母79连接到主压舱水线2的连接法兰80，82上，这样使得混合面板8位于喷口后的主压舱水流BW的流动方向上。法兰密封84，86设置于环状喷嘴4和连接法兰80，82之间。混合面板8设置在环状喷嘴4和主压舱水线2的连接法兰80之间，通过两个平密封件88，90得到密封。混合面板8简单地通过竖式螺栓78上的螺母79的拧紧来固定。由此，容易地得到船上出现的环状喷嘴4到压舱水线的连接。
图4表示环状喷嘴4和切向地设置在外管套72上的线29，线29为注射线的透视图。含丙烯醛的水流在1-1.5bar的压力下离开混合喷嘴24，这样使得来自混合喷嘴24的含丙烯醛的水流在压力下通过线29以切向方向供给或注入到环状喷嘴4的喷嘴环上，产生环状流，这保证了来自单个喷口6的同样数量的丙烯醛溶液。由此，完成了向主压舱水流BW统一供应丙烯醛溶液。设置在下游的流动干涉装置提供了主压舱水流BW中丙烯醛溶液的涡流和混合。
图5表示，作为流动干扰装置的优选设计，混合面板8具有非圆的方形开口92。由此，主压舱水流BW中丙烯醛溶液的涡流和混合相比具有圆开口的混合面板进一步得到提高。
图6示意性地表示混合喷嘴24。混合喷嘴24包括出口圆锥体94和入口圆锥体96，以及设置在入口圆锥体96的出口端的法兰100和出口圆锥体94的入口端的法兰102之间的中间段98。法兰100，102和中间段98之间通过螺钉104和螺母106锁紧，如图6中所示。入口圆锥体96包括用于压舱水的入口门26，出口圆锥体94包括出口开口28。在中间段98中的抽吸端30和32分别用于连接用于丙烯醛溶液的线34和用于分解加速剂的线62。
如图6所示，入口圆锥体96具有20度的开口角，出口圆锥体94具有10度的开口角。混合喷嘴24的入口圆锥体96在流动方向S上具有从入口到出口的直径比，即，直径面积的限制，约2：1，出口圆锥体在流动方向S上具有从入口到出口的直径比，即，开口面积的宽度，约1：2。入口圆锥体96的输入端26的直径和出口圆锥体94的出口28的直径与用于压舱水的连接管线的直径相同。当压力提升泵20设计为45kW时，且如果压力提升泵20以其额定功率运行，在处理量平均为500m3/h和流速为2-3m/s下达到所需的在入口圆锥体96的出口端20-25m/s的流速。
入口圆锥体94与环状喷嘴4通过具有供给线29的法兰98连接。入口端96与用于压舱水的供应的线18通过法兰110连接。
应该理解的是上述描述目的在于阐述而不是限定。对本领域技术人员而言，大量的实施方式清楚评论了上述的描述。因此，本发明的范围应该是确定的而不是参考上述的描述，但相反，确定的是应该参考与授权的权利要求同等的全部范围的从属权利要求。

Claims (7)

1.一种供给装置，该供给装置向设备的主压舱水线供给水性丙烯醛溶液，用丙烯醛处理压舱水来处理船的设备，该供给装置包括环状喷嘴，所述环状喷嘴的尺寸根据在主压舱水线中的使用来确定，其中，所述环状喷嘴包括喷嘴环，所述喷嘴环具有分布在所述喷嘴环的内周上的多个喷口。
2.根据权利要求1所述的供给装置，其中，分布在所述环状喷嘴的内周上的多个喷口以等距离设置。
3.根据权利要求1所述的供给装置，其中，所述环状喷嘴的内直径适配于所述主压舱水的内周。
4.根据权利要求4所述的供给装置，其中，所述供给装置附加地包括设置在所述环状喷嘴处的流动干扰装置，该流动干扰装置位于在主压舱水流在主压舱水线中流动的方向上的环状喷嘴的下游。
5.根据权利要求4所述的供给装置，其中，所述流动干扰装置包括混合面板，该混合面板具有用于主压舱水流的开口，其中，所述开口的开口面积小于所述主压舱水线的自由内部横截面面积。
6.根据权利要求5所述的供给装置，其中，所述混合面板的开口不为圆形。
7.根据权利要求1所述的供给装置，其中，所述环状喷嘴的供给线形成为切向设置在环状喷嘴上的注射线。
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