機(jī)械式海面浮油回收裝置的相關(guān)探討

姜家康　殷江雷

摘 要：隨著海油工業(yè)的不斷推進(jìn)和海油運(yùn)輸?shù)娘w速發(fā)展，海面溢油隱患越來(lái)越大，海上浮油事件也時(shí)有發(fā)生。海上溢油發(fā)生后，海洋生態(tài)、環(huán)境將承受巨大的破壞，在這種情況下，海面浮油回收裝置的相關(guān)研究日漸重要。作者結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)，從海面浮油裝置的基本結(jié)構(gòu)、性能等方面展開(kāi)分析，并對(duì)堰式撇油裝置、流體動(dòng)力式撇油裝置、表面親油式撇油裝置等機(jī)械式海面浮油回收裝置的研究成果進(jìn)行概述，以期為業(yè)內(nèi)相關(guān)人員提供有益參考。

關(guān)鍵詞：海面浮油；回收裝置；機(jī)械式

引言

石油是世界能源的重要組成部分，是維持國(guó)民生產(chǎn)、生活的重要?jiǎng)恿υ础Ｈ欢S著石油工業(yè)和石油運(yùn)輸?shù)目焖侔l(fā)展，海面溢油事故也日漸增多，從美國(guó)墨西哥灣的深海地平線石油鉆井平臺(tái)爆炸事故，到我國(guó)渤海灣的蓬萊溢油事件，都給海洋資源、海洋生態(tài)造成了嚴(yán)重的危害。所以，海面浮油回收重于泰山，機(jī)械式回收裝置的研發(fā)和合理選用是降低、消除海面浮油危害的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

1 堰式撇油裝置

堰式撇油器是常見(jiàn)海面浮油回收裝置，其工作原理為：通過(guò)調(diào)整撇油器堰邊的高度，使海面浮油在海面流動(dòng)和海油自身重力作用下，將海面浮油收集到集油斗中，然后將收集到的浮油輸送到儲(chǔ)油器中存儲(chǔ)[1]。堰式撇油裝置大體涵蓋四種類(lèi)型：基本型、浮體可調(diào)型、圍油欄組合型以及真空抽吸型。

1.1 基本型堰式撇油裝置

基本型堰式撇油器操作相對(duì)簡(jiǎn)便，適用于海面平靜、浮油厚度5cm以上的淺水海面作業(yè)，在符合以上條件的情況下，基本型堰式撇油器能夠發(fā)揮出良好的海面浮油回收效果。與此同時(shí)，如果海面特別是近海海面垃圾較多、海面波高大于30cm時(shí)，基本型堰式撇油器的海面浮油回收效率就會(huì)降低。

1.2 浮體可調(diào)型堰式撇油裝置

該裝置運(yùn)用一個(gè)簡(jiǎn)單堰式結(jié)構(gòu)來(lái)回收海面的浮油，其工作原理為：通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)浮體來(lái)對(duì)撇油器堰邊的高度進(jìn)行調(diào)整，調(diào)節(jié)方式是螺桿等方式。進(jìn)入圍堰集油斗的浮油，再通過(guò)輸油泵將集油斗的浮油輸送到油存儲(chǔ)裝置中存儲(chǔ)[1]。浮體可調(diào)型堰式撇油器結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，主要適用于淺水海域，特別對(duì)中、低粘度海面浮油的回收具有良好效果，但浮體可調(diào)型堰式撇油器一般只適用于2級(jí)以下海況。

1.3 圍油欄組合型堰式撇油裝置

圍油欄組合型堰式撇油器是由圍油欄和撇油設(shè)備的合成體，在一般情況下，需要兩條船進(jìn)行J型或U型拖帶作業(yè)。圍油欄組合型堰式撇油器可用于岸邊定錨作業(yè)，讓海面浮油流入圍欄區(qū)后進(jìn)行回收，具有容納少量垃圾、隨波性能好的優(yōu)點(diǎn)，但存在操作不夠簡(jiǎn)捷，回收浮油的效率較低的缺點(diǎn)。

1.4 真空抽吸型堰式撇油裝置

真空抽吸型堰式撇油器的主要結(jié)構(gòu)是一個(gè)漂浮的抽吸頭，在具體的海面浮油回收作業(yè)中，含浮油水面剛好在抽吸頭的開(kāi)口處，連接真空罐車(chē)可快速抽取水面浮油。而且，抽吸頭的開(kāi)口高度可以通過(guò)浮標(biāo)進(jìn)行靈活調(diào)節(jié)，自身具有良好的柔性和乘波性，能夠適應(yīng)各種水深條件，特別適用于5mm以上厚度海面浮油的回收，但抽吸頭作業(yè)過(guò)程中，容易被各類(lèi)海面雜物堵塞，影響作業(yè)效率，且浮油厚度較低時(shí)回收效果不理想。

2 流體動(dòng)力型撇油裝置

流體動(dòng)力型撇油器的工作原理為，利用撇油器與浮油的相對(duì)流動(dòng)性來(lái)回收和分離海面浮油。在通常情況下，流體動(dòng)力型撇油器由船拖動(dòng)進(jìn)行作業(yè)，常見(jiàn)類(lèi)型有動(dòng)態(tài)斜面式以及水力旋流式。

2.1 動(dòng)態(tài)斜面式撇油裝置

此類(lèi)型撇油器工作時(shí)需借助船舶動(dòng)力，在船舶的拖帶或者頂推作用下在浮油海面區(qū)域運(yùn)動(dòng)。海面浮油在動(dòng)態(tài)斜面作用下進(jìn)入集油器，之后根據(jù)海水密度大于浮油密度的原理自動(dòng)上升，進(jìn)入集油器的上部的儲(chǔ)存空間。此外，該設(shè)備前部安可裝有阻滯海面雜物進(jìn)入的欄柵，回收連續(xù)性較高，還可以在該類(lèi)撇油裝置前端設(shè)置兩端張角圍欄，以提高海面浮油的回收效率。另外，該類(lèi)設(shè)備對(duì)海流速度要求不高，一般0～5節(jié)的海流速度都能適應(yīng)。

2.2 水力旋流式撇油裝置

水力旋流式撇油器的工作原理為：海水和海面浮油通過(guò)切線方向進(jìn)入設(shè)備的筒體離心分離室，在筒體離心分離室內(nèi)，海水和浮油進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，根據(jù)二者密度之間的差異形成不同的旋轉(zhuǎn)重力加速度，最終使浮油匯集于設(shè)備上部空間，而海水則集于設(shè)備下部被排出。該類(lèi)設(shè)置具有重量輕、分離效率高的優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于海面浮油量大的情況，但水力旋流式撇油器同樣受海面雜物影響較大，海浪也會(huì)對(duì)其工作性能產(chǎn)生影響。

3 表面親油式撇油裝置

該類(lèi)設(shè)備的工作原理為：通過(guò)表面親油材料來(lái)吸附海面浮油，然后對(duì)材料進(jìn)行擠壓或刮刷進(jìn)而達(dá)到海面浮油的回收目的，該類(lèi)收油設(shè)備回收的溢油含水量少。目前常見(jiàn)到的種類(lèi)有繩式、盤(pán)式以及刷式等類(lèi)型。

3.1 繩式親油撇油裝置

將表面親油材料制作成繩索，通過(guò)滑輪將親油材料放置海面上進(jìn)行吸附，并通過(guò)設(shè)備的擠壓裝置將吸附到的海面浮油擠入油槽當(dāng)中，周而復(fù)始連續(xù)作業(yè)[2]。該種裝置的靈活性比較強(qiáng)，可安裝在海岸、船體，或者通過(guò)吊臂帶動(dòng)進(jìn)行作業(yè)，能夠適用各種水深、可以利用海浪的動(dòng)力，并且對(duì)海面雜物無(wú)特殊要求，但在吸附高粘度油時(shí)需要通過(guò)蒸汽提高效率。

3.2 圓盤(pán)式及刷式

圓盤(pán)式一般將多個(gè)親油材料做成圓盤(pán)、圓筒等形狀，通過(guò)液壓馬達(dá)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而達(dá)到收油效果，該類(lèi)裝置速度可調(diào)，重量輕、體積小、構(gòu)件簡(jiǎn)捷、可靠性較高，尤其適用于5mm以上厚度的浮油回收。同時(shí)，該類(lèi)裝置對(duì)海面漂浮物要求較高，因?yàn)楹Ｃ嫫±鴷?huì)阻礙圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)。刷式親油撇油裝置一般將親油材料做成刷子，通過(guò)外力帶動(dòng)來(lái)刷取海面浮油，該類(lèi)設(shè)備適用于粘度較高的溢油，構(gòu)造簡(jiǎn)單，工作原理也不復(fù)雜，對(duì)海面漂浮物不敏感，回收效率較高，但整體靈活度不高。

4 結(jié)束語(yǔ)

目前，尚沒(méi)有一種能夠完全使用與各種環(huán)境的海面浮油回收裝置。因此，需要對(duì)浮油海面的海況、氣象條件、浮油特點(diǎn)進(jìn)行調(diào)研，并對(duì)各類(lèi)浮油回收裝置工作原理、適應(yīng)情況分析的基礎(chǔ)上合理選用。

參考文獻(xiàn)

[1]劉歡.海上溢油處理裝置概述[J].科技向?qū)В?014（6）：253.

[2]官文進(jìn).機(jī)械式海面浮油回收裝置[J].武漢造船，2010（8）：133.