TDU-Mini 1.0 Термическая Десорбционная Установка ...TDU-Mini 1.0 Thermal Desorption Unit Стр. 3 из 14 TDU-Mini 1.0 Project documentation 1. Назначение

TDU-Mini 1.0 Термическая Десорбционная Установка Техническое описание

Проектный документ: TDU-Mini 1.0 Техническое описание

QUALITY GROUP BELGOROD

РОССИЯ, 2018

ФИО Подпись Дата

Подготовил Аверков Данил 7.04.2018

Проверил Терешенко Наталья 10.04.2018

Утвердил Гаргома Владимир 10.04.2018

TDU-Mini 1.0 Thermal Desorption Unit

Стр. 2 из 14 TDU-Mini 1.0 Project documentation

Оглавление

1. Назначение .......................................................................................................................................................... 3

1.1 Введение ......................................................................................................................................................... 3

1.2 Преимущества установки TDU-Mini 1.0 ......................................................................................................... 4

1.3 Недостатки установки TDU-Mini 1.0 ............................................................................................................... 5

2. Эксплуатационные параметры .......................................................................................................................... 6

3. Общее описание установки TDU-Mini 1.0 .......................................................................................................... 8

3.1 Блок подачи материала .................................................................................................................................. 8

3.2 TDU-Mini 1.0 в раме ...................................................................................................................................... 10

3.3 Блок выгрузки осушенного материала ........................................................................................................ 12

3.4 Блок системы охлаждения ........................................................................................................................... 13

3.5 Операторская ................................................................................................................................................ 13

4. Команда разработчиков проекта ...................................................................................................................... 14



1. Назначение

Назначение данного документа - дать описание системы термообработки шлама (TDU-Mini 1.0) и

принципов ее управления.

1.1 Введение

TDU-Mini 1.0 Термическая Десорбционная Установка

Установка по переработке бурового шлама разработана компанией “Quality Group Belgorod” в России.

Была поставлена задача - разработать малогабаритную, эффективную и эргономичную систему

обработки бурового шлама. Требование к конструкции – эксплуатация в полевых условиях для

работы 24 часа в сутки.

Начало проекта было заложено в январе 2018 года, дизайн проекта был завершен в апреле 2018 года. В разработке участвовали высокопрофессиональные инженеры, а также специалисты, которые непосредственно имеют огромный опыт работы в эксплуатации аналогичных установок в разных странах мира (Африке, Азии, Америке и Европе). Система термообработки шлама (TDU-Mini 1.0) обеспечивает обработку до 1 тонн/час бурового

шлама и последующее разделение на три восстановленные фракции: нефть (масло, жидкий

парафин, дизтопливо), воду и твердую фазу.

Установка перерабатывает буровой шлам и извлекает из него нефть (масло, жидкий парафин,

дизтопливо) и воду путем нагревания в камере десорбера. Восстановленная углеводородная

фракция и вода могут быть снова использованы в процессе бурения, а твердая фаза, благодаря

крайне низкому общему содержанию углеводородов (менее 1%), может быть использована

Заказчиком для отсыпки дороги или площадки, предварительно подвергшаяся процессу грануляции.

Технический процесс переработки бурового шлама предусматривает, разогрев десорбционных камер

дизельными горелками. Это сильно минимизирует расход электроэнергии, и, как следствие,

уменьшает затраты экономических ресурсов. Данная установка также рассчитана на то, что топливо

(восстановленная нефть, масло, жидкий парафин, дизтопливо), полученное в процессе переработки,

может использоваться непосредственно для работы горелок, что влечет за собой удешевление всего

процесса переработки. Также, необходимо заметить, что весь технологический процесс переработки

полностью герметичен.



1.2 Преимущества установки TDU-Mini 1.0

✓ Компактная

✓ Мобильная

✓ Монтаж 24 часа

✓ Минимальное потребление электроэнергии

✓ Простая в эксплуатации

✓ Управляется 1 оператором в смену

✓ Минимальная цена

✓ Простая в изготовлении

✓ Может перерабатывать шлам после осушающих центрифуг и фильтр-пресса

✓ Может переработать вязкий шлам со старых амбаров

✓ Излишки тепловой энергии

✓ Контроль 24 часа, видео контроль оборудования, контроль параметров в режиме онлайн.

Компактная. Установка может поместится в 2–х 20-ти футовых контейнерах. TDU-Mini 1.0

размещается в одном контейнере. Узел подачи, узел, выгрузки и система охлаждения размещаются

во втором контейнере.

Мобильность. Установка разработана на основе 20-ти футового контейнера в транспортной раме.

Это позволяет быстро и легко производить монтаж и сборку, а также для удобства транспортировки

любым транспортным путём, морским и сухопутным.

Монтаж. Монтаж занимает около суток (24 часа). Время монтажа будут завесить от удобства

выбранной площадки, где будет устанавливаться TDU-Mini 1.0.

Электроэнергия. Потребление электроэнергии будет минимальным, менее чем 60 кВт/ч. Данная

экономия происходит за счет того, что для разогрева установки и дальнейшего поддержания рабочей

температуры, необходимой для процесса, используются дизельные горелки, которые способны также

работать и на топливе: восстановленная нефть, масло, жидкий парафин и дизель, полученном в ходе

процесса переработки бурового шлама.

Эксплуатация. Программа управления TDU-Mini 1.0 позволяет охватить и увидеть весь процесс

переработки, контролировать все параметры и работу всех узлов и агрегатов. Оператор может легко

контролировать ход процесса в рабочем состоянии и сможет вовремя отреагировать на возникающие

проблемы. Доступность и простота программы позволяет без особого труда понять и обучиться

управлению за короткий срок. Установка обычно управляется одним оператором в смену, количество

операторов может зависеть от того, сколько дополнительного оборудования будет использоваться в

процессе переработки материала.

Цена-Качество. В соотношении цена-качество TDU-Mini 1.0 является бюджетным вариантом.

Перерабатываемый материал. Одно из самых важных преимуществ TDU-Mini 1.0 - это возможность

одинаково легко перерабатывать любой материал, как после осушающей вертикальной центрифуги

типа Dryer так и после оборудования отжимающего шлам типа Mud Cuttings Separator.



TDU-Mini 1.0 также легко может справиться со шламом, хранящимся в старых амбарах,

предварительно просеяв его через вибросито, чтобы исключить возможность попадания внутрь

инородных предметов. Переработка материала в старых заброшенных амбарах является всегда

очень актуальным и не менее важным фактором утилизации.

Дополнительные возможности. Излишки тепловой энергии, полученные в процессе переработки,

могут использоваться: в зимний период для отопления помещений, в летнее время для получения

горячей воды, подогрева перерабатываемого материала или других нужд.

Контроль 24 часа. На установке расположена видео камера, которая позволяет Заказчику вести

наблюдение в режиме онлайн 24 часа в сутки. Заказчик также может отслеживать параметры

установки в режиме онлайн с помощью специальной программы, позволяющей демонстрацию экрана

управляющего компьютера.

1.3 Недостатки установки TDU-Mini 1.0

✓ Выброс СО2, так как установка работает на дизельных горелках

✓ Техническая вода нуждается в переработке

✓ Для проведения ремонтных работ после полной остановки оборудования установка долго

остывает до необходимой безопасной температуры

✓ Не перерабатывает крупный мусор, который можно часто встретить в шламовых амбарах

Выхлопные газы СО2, возникающие в процессе работы дизельных горелок - это основной

недостаток установки. Для того, чтобы минимизировать выброс СО2 есть возможность поставить

дополнительное оборудование, но это уже дополнительные расходы.

Техническая вода, полученная после переработки бурового шлама, вода имеет очень неприятный

запах и содержит в себе целый букет химических элементов, что не позволяет вторично использовать

её без дополнительной обработки. На практике техническая вода размешивается с очищенной водой,

после чего перерабатывается в биореакторе с бактериями. В настоящее время ведётся активный

поиск альтернативного решения задачи по очистке воды от примесей и запаха.

Остывание. В случае поломки или принудительной остановки TDU-Mini 1.0, десорбционная камера

должна остывать несколько часов и это не даёт возможность быстро и оперативно приступить к

ремонту. В этом случае нет альтернативы на сегодняшний день.

Крупный мусор. Установка TDU-Mini 1.0 не рассчитана перерабатывать крупный мусор. В случае

переработки старых амбаров, шлам обязательно просеивается через вибросито.



2. Эксплуатационные параметры

Установка TDU-Mini 1.0 предназначена для переработки бурового шлама, который генерируется в

процессе бурения скважин:

➢ Буровой шлам после системы очистки (вибросита, центрифуги и др. вспомогательное

оборудование)

➢ Подсушенный шлам после вертикальной центрифуги типа WSM-04, Dryer или Verti-G

➢ Подсушенный шлам после пресса типа MCS или иного оборудования типа Mudcube.

➢ Буровой шлам любой вязкости или отработанный буровой раствор.

Установка TDU-Mini 1.0 может переработать 0,5 до 1 тоны в час бурового шлама на углеводородной

основе. Оптимальный состав бурового шлама для переработки в TDU-Mini 1.0:

➢ Содержание углеводородов: 10% веса

➢ Содержание воды: 10% веса

➢ Содержание твердой фазы: 80% веса

При более высоком содержании воды и углеводородов производительность установки TDU-Mini 1.0

понизится. Максимально допустимое содержание жидкой фазы до 50% по весу:

➢ Углеводородов 25%

➢ Воды 25%

➢ Твердая фаза 50%

Продукт, получаемый после переработки:

➢ Осушенный буровой шлам в виде мелких твердых частиц с содержанием углеводородов от

0.5%…0.01%

➢ Очищенная углеводородная фаза (нефть, жидкий парафин, дизель, синтетические и

минеральные масла)

➢ Техническая вода



Схема 1. Технологическая схема процесса переработки материала TDU-Mini 1.0



3. Общее описание установки TDU-Mini 1.0

Установка TDU-Mini 1.0 состоит из следующих основных компонентов:

1. Блок подачи материала (бункер, лопастные мешалки, питающий конвейер и рабочая площадка

с лестницей).

2. TDU-Mini 1.0 в раме. Процесс-модуль (шесть десорбционных камер, печь и система нагрева

включает в себя горелку премиум класса) блок конденсации и сепарации, операторская (пункт

управления)

3. Блок выгрузки осушенного материала (разгрузочный бункер, разгрузочный шнек, бункер

контроля твердой фазы и поворотный клапан)

4. Система охлаждения (воздушный охладитель)

3.1 Блок подачи материала

Бункер вместимостью 2,5 м3 предназначен для сухих сыпучих, жидких и вязких шламов. Материал в

питающем бункере препятствует поступлению атмосферного воздуха внутрь десорбционной камеры,

что позволяет изолировать процесс сушки от попадания кислорода и воспламенения газа.

Две встроенные лопастные мешалки предназначены для перемешивания материала с необходимой

для процесса скоростью в зависимости от состава шлама и различных интервалов времени.

На верхней части бункера установлен датчик уровня материала, который выключает питающий

конвейер в случае критически низкого уровня материала в бункере.

Питающий конвейер разработан с учетом консистенции перерабатываемого материала, что

позволяет подавать как сыпучий, так и материал с различной степенью вязкости.

Скорость подачи контролируется системой управления, что позволяет контролировать объем

исходного материала в десорбционной камере с целью поддержания заданной рабочей температуры

и стабильного режима технологического процесса переработки.



Рабочая площадка с лестницей разработана для удобства оператора контролировать процесс

работы визуально, а также для проведения ремонтных работ.

Рисунок 1. Блок подачи материала



3.2 TDU-Mini 1.0 в раме

Процесс-модуль представляет собой печь с шести встроенными десорбционными камерами.

Основной процесс осушки материала происходит в десорбционных камерах.

Каждая камера оснащена шнеком-смесителем, который обеспечивает движение материала к месту

выгрузки прокалённого шлама.

Рисунок 2. TDU-Mini 1.0 в раме

Скорость вращения шнека-смесителя может регулироваться в зависимости от исходных

характеристик перерабатываемого материала. Шнек имеет несколько ножей и скребков, которые

расположены по оси шнека секциями.

Ножи разработаны таким образом, чтобы равномерно распространить материал по стенкам камеры

по кругу. Далее скребки счищают налипший материал со стенок камеры. Материал медленно

перемещается к разгрузочному бункеру, постоянно перемешиваясь, тем самым улучшается

теплообмен, что способствует эффективному процессу удаления из шлама углеводородов и воды.



Дизельная горелка нагревает нижний уровень №1 десорбционных камер 5-6 и удерживает заданную

оператором температуру в постоянном режиме. Остальные камеры 1,2,3 и 4 нагреваются за счет

избыточного тепла, поток топочных газов поднимается наверх к газоходной трубе тем самым

подогревая уровень № 2 (3 и 4 камеры десорбера) и уровень №3 (1 и 2 камеры десорбера).

Горелка премиум класса работает на дизельном топливе, а также на топливе, полученном в процессе

переработке шлама.

Первая ступень очищения газов от твердых частиц является газовая линия. Газовая линия оснащена

специальным шнеком, при прохождении паров мелкие частицы твердой фазы ударяются о лопасти

шнека и оседают.

Для очистки газовой трубы от слоя осевших частиц включается шнек, настроенный по таймеру и

скидывает накопившийся слой мелких частиц обратно в камеру.

Вторая ступень - это газовый скруббер, здесь непосредственно оседают оставшиеся мелкие частицы

твердой фазы. Проходя через масляный поток твёрдые частицы напитываются маслом и, тяжелея,

оседают, тем самым очищая пары.

В данном скруббере конденсируется небольшое количество газа, для того чтобы скруббер мог

самоочищаться от осевшей пыли.

Датчик уровня контролирует уровень углеводородной фазы в скруббере, излишки откачиваются

насосом в емкость питающего бункера или специальный сепаратор.

Первая ступень конденсации - очищенный газ проходит через охлаждённые трубки теплообменника.

Вторая и третья ступень - конденсация газа и пара орошением воды со множеством форсунок, где с

помощью распыления воды происходит полная конденсация паров. Следующая ступень - это

разделение конденсированной жидкости на фракции.

Гравитационный сепаратор разделяет жидкость на углеводородную фракцию и техническую воду.

Отсепарированная вода и углеводородная фракция выкачивается из сепаратора в отдельные

накопители.

Незначительное количество газа, который не сконденсировался в конденсаторе пара, отводится из

установки через гидрозатвор, после чего, через угольный фильтр и затем сбрасывается в атмосферу.



3.3 Блок выгрузки осушенного материала

Блок выгрузки состоит из двух небольших бункеров, разгрузочного шнека и поворотного клапана.

Осушенный материал выходит через боковое отверстие десорбционной камеры в разгрузочный

бункер-1. Разгрузочный шнек в постоянном режиме транспортирует твердую фазу в бункер-2. В

бункере-2 удерживается уровень твердой фазы как затвор от попадания воздуха внутрь камеры.

Бункер оснащен датчиком уровня, что позволяет вовремя включить поворотный клапан для выгрузки

обработанного материала.

Рисунок 3. Блок выгрузки осушенного материала



3.4 Блок системы охлаждения

Система охлаждения играет большую роль в технологическом процессе, она поддерживает

необходимый температурный режим для всех узлах и рабочих модулях установки.

Система охлаждения заполняется водой с гликолем, обычно в процентном соотношении 50x50 в

зависимости от климата или места где будет использоваться воздушный охладитель.

Температурный информационный датчик системы охлаждения выводится на панель управления, что

позволяет оператору наблюдать за параметрами работы системы охлаждения.

3.5 Операторская

Пульт управления находится в операторской кабине под управлением системы контроля:

Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) - диспетчерское управление и сбор данных.

Управление TDU-Mini 1.0 осуществляется в автоматическом режиме.



Также в операторской расположены распределительные панели электрооборудования всех узлов,

агрегатов и панели управления ПЛК.

Установка имеет звуковой и световой аварийный сигнал, что позволяет оператору мгновенно

реагировать на аварийную ситуацию.

Предусмотрен удаленный доступ управления TDU-Mini 1.0, что позволяет оператору управлять

установкой на расстоянии от операторской.

Предусмотрено видеонаблюдение для комфортного управления TDU-Mini 1.0.

4. Команда разработчиков проекта

Проект TDU-Mini 1.0 реализован командой профессионалов.

1. Гаргома Владимир - Директор компании Quality Group Belgorod. Россия

2. Терешенко Наталья - Менеджер компании Quality Group Belgorod. Россия

Инженеры:

1. Аверков Данил - Инженер-конструктор. Россия

2. Ищук Александр - Инженер-конструктор. Россия

3. Полевой Владимир - Инженер-конструктор. Россия

Специалисты TDU с международным опытом работ:

1. Чайко Виталий - Международный специалист. Казахстан, 17 лет стажа

2. Чайко Денис - Международный специалист. Казахстан, 16 лет стажа

3. Мурат Шагиров -Международный специалист. Казахстан, 17 лет стажа

Documents

TDU-Mini 1.0 Термическая Десорбционная Установка ...TDU-Mini 1.0 Thermal Desorption Unit Стр. 3 из 14 TDU-Mini 1.0 Project documentation 1. Назначение