DIP技術(shù)的溢油回收設(shè)備內(nèi)置于單體船艏部的應(yīng)用研究

摘" " 要：本文簡述了基于動態(tài)斜面（DIP）技術(shù)的溢油回收系統(tǒng)的發(fā)展歷史、適用特點，提出在單體船艏部內(nèi)置DIP技術(shù)的溢油回收設(shè)備的現(xiàn)實需求，說明DIP技術(shù)的溢油回收技術(shù)的應(yīng)用條件，分析該布置方案在應(yīng)用上的技術(shù)難點，提出改進和提高單體船艏部內(nèi)置DIP技術(shù)的溢油回收設(shè)備實用性及工作效率的措施，并對其未來的發(fā)展進行了展望。

關(guān)鍵詞：溢油回收；動態(tài)斜面；內(nèi)置式；單體船

中圖分類號：U671.91 " " " " " " " " " " " " " " " 文獻標(biāo)識碼：A

Research on the Application of DIP Oil Spill Recovery Equipment"Built in the Mono Hull Bow

ZHENG Guiwang

（ CCSI Guangzhou Branch，" Guangzhou 510250 ）

Abstract： This paper briefly describes the development history， applicable characteristics and application conditions of dynamic inclined plane （DIP） oil spill recovery technology， analyzes the practical needs and technical difficulties in the application of DIP technology for oil spill recovery equipment built in the bow of a mono hull ship， puts forward some measures and schemes to improve and enhance the practicability and working efficiency of DIP oil spill recovery equipment built in the bow of a mono hull ship， and looks into its future development.

Key words： oil spill recovery;" dynamical inclined plane （DIP）;" built in;" "mono hull

1" " 前言

21世紀(jì)被稱作海洋世紀(jì)，我國也把向海圖強作為國家發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。海洋對我們國家，甚至對整個人類社會都至關(guān)重要，石油是現(xiàn)代社會人們?nèi)粘Ｉ詈凸まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最重要的能源之一。近年來，世界各國已經(jīng)普遍認(rèn)識到石油也同時是全球海洋水體生態(tài)環(huán)境遭受污染破壞的最主要因素之一，海上溢油事故尤其是大型、超大型溢油事故對海洋水體環(huán)境、沿岸灘涂、水生生物帶來巨大危害；在碼頭、港口等相對圍蔽的海域內(nèi)，溢油事故還可能引發(fā)火災(zāi)、爆炸等次生災(zāi)害。

多年來的實踐表明，采用物理方法進行溢油回收是處理海上溢油事故、進行碼頭環(huán)境管理、減少能源浪費、減輕環(huán)境污染最經(jīng)濟有效的方法之一。經(jīng)過多年的更新發(fā)展，目前國內(nèi)外溢油回收技術(shù)、回收設(shè)備和回收系統(tǒng)已經(jīng)相對比較豐富和成熟，但是溢油事故發(fā)生后，泄漏的油類品種不同、事故發(fā)生的位置不同，想要快速、高效、經(jīng)濟、環(huán)保地進行溢油回收，要求使用的溢油回收設(shè)備也各不相同。

基于動態(tài)斜面（DIP）技術(shù)的溢油回收系統(tǒng)，因其具有優(yōu)越的溢油回收性能、良好的環(huán)境適用性以及適中的維護保養(yǎng)要求而深受國內(nèi)外各港口、碼頭、航道和溢油應(yīng)急反應(yīng)中心等管理機構(gòu)、用船部門的青睞。

2" " "DIP溢油回收技術(shù)的原理和優(yōu)點

2.1" " DIP溢油回收技術(shù)的原理

上世紀(jì)70年代，美國J.B.F環(huán)境工程公司在一次浮油的物理特性評估過程中，發(fā)現(xiàn)了浮油被圍油欄阻擋的上游效應(yīng)[1]，經(jīng)過研究，該公司發(fā)展出DIP溢油回收技術(shù)，并獲得了此項技術(shù)的發(fā)明專利。

DIP溢油回收技術(shù)原理，如圖1所示[1]。

水面的浮油①在向下移動的斜面②的水動力牽引作用下向斜下方移動，當(dāng)浮油到達斜面的最底端后，油水密度差的作用使浮油向上漂浮積聚到集油井③里，而分離出來的水將向后排出至船外④，集油井內(nèi)的油層逐漸增厚，當(dāng)油層頂部表面達到一定高度時，集油井內(nèi)的浮油將通過管路⑤被泵送到儲油裝置或油艙中。

2.2" "DIP溢油回收技術(shù)的優(yōu)點

DIP溢油回收技術(shù)經(jīng)受了廣泛的試驗研究和實際溢油回收作業(yè)的檢驗，其主要優(yōu)點包括：能在不改變溢油存在的物理/化學(xué)形態(tài)的情況下，將溢油從受污染區(qū)域的水面分離出來；回收效率高，回收的溢油含水量很低，不需額外進行二次油水分離；收油徹底性好，一次性回收溢油的比例高；搭載體能以較大的前進速度（可適應(yīng)0～5 kn的水流速度[2-3]）進行有效的收油作業(yè)；對不同粘度和比重的油類適應(yīng)性、兼容性好；對油層厚度較薄的油膜型溢油也能表現(xiàn)出較好的溢油回收效果；對作業(yè)水域風(fēng)浪流情況的敏感度底，自然環(huán)境條件適應(yīng)性強，即使在較大的風(fēng)浪條件下也能達到80%甚至90%以上的收油率；漂浮垃圾及油渣存在時受到的影響小；設(shè)備系統(tǒng)操作簡單、作業(yè)前的的準(zhǔn)備和布置時間短；設(shè)備并不十分復(fù)雜、維修保養(yǎng)的難易程度適中。

有專家學(xué)者對當(dāng)前主流的溢油回收設(shè)備的收油性能及其可靠性、適用性進行了統(tǒng)計對比[4]，詳見表1和表2。

3" " "DIP溢油回收技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

采用DIP溢油回收技術(shù)，是當(dāng)前溢油回收系統(tǒng)發(fā)展的主流趨勢，在國內(nèi)外很多收油設(shè)備和溢油回收船舶上均廣泛采用了DIP技術(shù)的溢油回收系統(tǒng)。

由于某些原因，前些年設(shè)計建造且當(dāng)前還在服役的一些在艏部內(nèi)置DIP溢油回收設(shè)備的單體船，其實際作業(yè)中的收油效果并不令人十分滿意。究其原因，可能是應(yīng)用設(shè)備的部分條件，尤其是單體船船艏內(nèi)置DIP式溢油回收設(shè)備在保證流經(jīng)該設(shè)備的水流去流順暢方面，沒有被很好的滿足。

4" " "DIP溢油回收技術(shù)的應(yīng)用條件

采用DIP技術(shù)回收溢油時，水層在斜面的牽引下向下流動，因此水流的速度不能過小，否則浮油就會聚集滯留在溢油回收設(shè)備前面，導(dǎo)致收油效率不高。當(dāng)然，水流的速度也不能過大，以免出現(xiàn)水拖油現(xiàn)象[1]，影響收油的徹底性。

理論上，表面帶著溢油的來流相對于船舶的移動速度，應(yīng)與收油器斜面自身轉(zhuǎn)動的速度一致，或者說DIP式溢油回收設(shè)備斜面牽引帶自身轉(zhuǎn)動的速度，應(yīng)等于水相對船舶的速度，這樣移動的水層和漂浮在上面的油層才能同時以相同的速度向一個方向移動，避免出現(xiàn)油和水因過大的擾動作用而混合在一起的情況。

除上述要求外，另一個關(guān)鍵的條件就是要保證流經(jīng)DIP式溢油回收設(shè)備的水流去流順暢，才能充分發(fā)揮溢油回收設(shè)備的收油效率和收油徹底性。

溢油回收作業(yè)是一項復(fù)雜的工程，溢油回收裝置只是整個溢油回收作業(yè)或溢油回收系統(tǒng)的一個極其重要的組成部分，伴隨著溢油回收裝置本身的技術(shù)發(fā)展，溢油回收裝置與溢油回收船的結(jié)合也需要進行進一步的研究探討。

5" " DIP溢油回收設(shè)備內(nèi)置于單體船艏部的應(yīng)用研究

5.1" "現(xiàn)實需求

當(dāng)前，將DIP技術(shù)的溢油回收系統(tǒng)內(nèi)置于雙體船中部或單體船船舷兩側(cè)，是船用內(nèi)置式溢油回收系統(tǒng)的發(fā)展趨勢[5]。

但是，對于一些通常以其他功能為主的船舶而言，進行溢油回收作業(yè)是很少發(fā)生的，此類船舶可能期望較大的甲板下容積；某些溢流回收船，本身就要求溢油回收艙容量較大。單體船對上述要求的符合性更高，因此具有溢油回收功能的船舶采用單體船結(jié)構(gòu)型式是有其現(xiàn)實需求的；另外，考慮到在一些河道、港口、碼頭和裝卸站等區(qū)域，船舶操作回轉(zhuǎn)等空間都比較有限，將采用DIP技術(shù)的溢油回收系統(tǒng)設(shè)置于這類單體船的船舷兩側(cè)并不太合適，轉(zhuǎn)而期望能夠?qū)⒃撘缬突厥障到y(tǒng)內(nèi)置于船艏中部。

5.2" " 技術(shù)難點

1）單體船艏部區(qū)域空間一般都相對比較狹窄，內(nèi)置DIP技術(shù)的溢油回收設(shè)備，可能帶來結(jié)構(gòu)開口后船體局部強度減弱的問題；

2）單體船相對較窄的船體艏部，不利于擴大溢油回收的有效掃油寬度；

3）采用DIP技術(shù)的溢油回收設(shè)備內(nèi)置于單體船艏部，設(shè)備固有的功能要求及其配套的集油井結(jié)構(gòu)、垃圾漂浮物濾除設(shè)備、艏門結(jié)構(gòu)等，都將給船舶艏部空間布置增加一定的困難；

4）單體船艏部內(nèi)置采用DIP技術(shù)的溢油回收設(shè)備，設(shè)備之后的船體結(jié)構(gòu)一般均為完整的剖面形式，影響水流流經(jīng)溢油回收設(shè)備后的去流效果，進而影響溢油回收設(shè)備的收油效率和收油徹底性。

5.3nbsp; " 改進和提高實用性的措施

1）從實現(xiàn)設(shè)備預(yù)定的功能要求和設(shè)備作業(yè)的實際操作情況出發(fā)，在采用安裝DIP技術(shù)的溢油回收設(shè)備的位置附近及往前的區(qū)域，尤其是艏門開口處，應(yīng)盡量細化結(jié)構(gòu)設(shè)計和強度計算校核，保證結(jié)構(gòu)局部強度滿足實際作業(yè)情況和船級社規(guī)范等相關(guān)要求；

2）與艏門結(jié)構(gòu)結(jié)合并用或單獨設(shè)置剛性導(dǎo)油臂，均能有效擴大回收溢油作業(yè)時的掃油寬度；采用剛性導(dǎo)油臂能大幅擴大掃油寬度，但是它既要滿足船首結(jié)構(gòu)局部強度的要求，又要綜合考慮導(dǎo)油臂的收放、固定、導(dǎo)油臂本身的寬度等影響船舶安全方面的問題；一般導(dǎo)油臂不采用柔性的圍油欄結(jié)構(gòu)，因為當(dāng)溢油回收作業(yè)船航行的速度稍高時，柔性的圍油欄就會彎曲，水面溢油會從彎曲部分漏出去[5]，從而影響收油的徹底性；

3）船舶艏部艙室布置，應(yīng)以實現(xiàn)溢油回收功能及保證相關(guān)結(jié)構(gòu)的完整性為主。動態(tài)斜面的傾角對溢油回收的效率有影響[6]，因此船上安裝采用DIP技術(shù)的溢油回收設(shè)備，要根據(jù)廠商提供的信息給予合適的安裝空間，同時顧及結(jié)構(gòu)和功能上的完整性，還需合理布置艏門結(jié)構(gòu)、集油井以及濾除垃圾漂浮物的網(wǎng)帶等設(shè)備。簡而言之，溢油回收功能的充分實現(xiàn)和船體結(jié)構(gòu)的完整性，需要綜合考慮、協(xié)調(diào)統(tǒng)一；

4）單體船艏部內(nèi)置采用DIP技術(shù)的溢油回收設(shè)備，需保持水流在設(shè)備后方的流道通暢，可從兩個方面予以改善和解決：其一是設(shè)置去流隧道。流道入口適當(dāng)沒入水中，流道尾端配備可調(diào)速螺旋槳，在螺旋槳的吸推作用下形成一定的水流去流效果，提高溢油回收設(shè)備后面水流流道的通暢性；其二是船底開孔。在船舶底部適當(dāng)位置開孔連通海水，利用文丘里效應(yīng)，當(dāng)船舶對水移動時，由于船殼外水流產(chǎn)生的吸附作用，形成流經(jīng)溢油回收設(shè)備的水流。

上述兩個方案的簡圖，如圖2所示。

6" " "結(jié)束語

專業(yè)高效的溢油回收設(shè)備和溢油事故應(yīng)急處置船舶，是應(yīng)對處理水上大規(guī)模溢油事故的重要保障和關(guān)鍵設(shè)備，使用時的海況可能千差萬別，溢油回收設(shè)備的回收性能受溢油的乳化作用、海水鹽度、海水溫度、應(yīng)急反應(yīng)時間和人為因素等的影響，回收效率各不相同。

將采用DIP技術(shù)的溢油回收設(shè)備內(nèi)置于單體船艏部有其現(xiàn)實需求，本文在已有研究及實踐的基礎(chǔ)上，結(jié)合發(fā)現(xiàn)的問題，從解決好結(jié)構(gòu)強度、擴大溢油回收的有效掃油寬度、協(xié)調(diào)優(yōu)化空間布置以及改進去流效果等方面，提出改進設(shè)計方案及若干措施，供有關(guān)設(shè)計建造和用船單位借鑒參考。本文提出的改進方案，已獲得境外某船東的認(rèn)可，正在招標(biāo)建造兩艏同型船，相信不久的將來，伴隨技術(shù)的成熟和實踐推廣，采用DIP技術(shù)的溢油回收設(shè)備內(nèi)置于單體船艏部，在國內(nèi)外市場將有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻

[1]庾曉峰. 動態(tài)斜面（DIP）式溢油回收技術(shù)[J]. 交通環(huán)保，2000，21（02）.

[2]劉歡，孫永明. 海上溢油處理裝置概述[J]. 科技向?qū)В? 2014（06）.

[3]彎昭鋒，彭宏愷，廖飛云. 基于多功能溢油回收船的線面式溢油回收技術(shù)研究[J]. 船海工程，" 2013，42（03）.

[4]叢巖. 國內(nèi)溢油回收船現(xiàn)狀及溢油回收裝置選型研究[J]. 船舶工程，2015，" 37（05）.

[5]鄒云飛，張鵬，張德文. 船用溢油回收系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀及前景綜述[J]. 環(huán)境工程，" 2015（05）.

[6]楊凱程，王建華，楊勇生. 斜面傾角對 DIP式溢油回收機性能的影響[J]."科技信息，" 2014 （11）.