溢油回收原理

1、第一部分收油機(jī)的原理及選擇 溢油回收是指在不改變溢油形態(tài)的情況下利用各種手段將油從水面分離出來，以清除水面溢油。溢油類型和溢油環(huán)境不同，回收溢油所采取的方法手段也不相同，可以用機(jī)械裝置回收溢油，也可以用吸油材料回收溢油，還可以用其它簡單的器材進(jìn)行回收?；厥找缬偷臋C(jī)械裝置有收油機(jī)、收油網(wǎng)、油水分離設(shè)備、機(jī)械抓斗和推土機(jī)等。吸油材料有吸油氈、吸油拖欄、稻草等。本章主要介紹幾種典型的收油機(jī)、收油網(wǎng)和吸油材料。收油機(jī)也稱撇油器，是指專門設(shè)計(jì)用來回收水面溢油油水混合物而不改變其物理、化學(xué)特性的任何機(jī)械裝置。收油機(jī)的基本工作原理是利用油和油水混合物的流動(dòng)特性、油水的密度差及材料對(duì)油油水混合物的吸附性，將油

2、從水面上分離出來。目前投入使用的收油機(jī)在工作原理和結(jié)構(gòu)上差異較大，分類比較復(fù)雜，現(xiàn)在大多按溢油回收的工作原理進(jìn)行分類，現(xiàn)行使用的收油機(jī)主要有水動(dòng)力式(DIP)、堰式、真空式、粘附式、及其它類型機(jī)械裝置。 收油機(jī)主要由收集裝置、傳輸系統(tǒng)和動(dòng)力站三部分組成。收集裝置使油水分離；傳輸系統(tǒng)包括泵浦或真空裝置、軟管和連接件，其作用是傳送動(dòng)力、泵出回收的液體；動(dòng)力站給收油頭和泵提供動(dòng)力。收油機(jī)的性能通常用溢油回收性能與收油設(shè)備可靠性能兩個(gè)要素來描述。1、溢油的回收性能：它表示的是收油機(jī)在各種特定的環(huán)境下收油時(shí)的各種性能參數(shù)。包括：(1)徹底性效率（TE）:能夠會(huì)收起來的油占全部經(jīng)過水域的浮油百分比。(2)

3、回收效率（ORE）:純的油占全部回收物（油+水）的百分比。(3)行進(jìn)速度（節(jié)）：在能夠可靠的保持收油效率的前提下，收油機(jī)能夠在溢油區(qū)向前推進(jìn)的速度。(4)收油的進(jìn)度（ORR）：在完全相同的條件下，將全部純油回收起來的時(shí)間。（ORR=與油接觸的速度 TE ORE）(5)對(duì)油種的敏感度：收油機(jī)在實(shí)際回收不同種類不同粘度的油時(shí)的不同表現(xiàn)。(6)對(duì)油層厚度的敏感度：收油機(jī)的表現(xiàn)是否會(huì)因油層厚度的下降而降低。(7)對(duì)海浪的敏感度：收油機(jī)是否在收油時(shí)需要水面平靜，它的徹底性效率和回收效率是否會(huì)因海浪的增加而下降。(8)對(duì)飄浮垃圾的敏感度：收油機(jī)在有漂浮垃圾的情況下，是否工作良好。2、收油設(shè)備可靠性能：它表

4、示的是設(shè)備結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)所具有的復(fù)雜程度帶來對(duì)設(shè)備可靠性的影響。我們最關(guān)心現(xiàn)場操作過程中和經(jīng)過長期儲(chǔ)備后投入應(yīng)急使用時(shí)的可靠性。(1)設(shè)備的復(fù)雜程度：設(shè)備在設(shè)計(jì)上的復(fù)雜程度，這將影響到操作的簡便度以及對(duì)維修保養(yǎng)的要求。(2)現(xiàn)場維修的簡易度：出現(xiàn)故障后是否能很快的修復(fù)并且繼續(xù)工作。(3)操作的簡易度：操作是否簡單，是否需要大量的培訓(xùn)才能夠良好的工作，對(duì)于沒有培訓(xùn)的人，是否很快學(xué)會(huì)操作。(4)投放的簡易度：讓收油機(jī)馬上投入使用的簡易程度。(5)維修保養(yǎng)的要求：對(duì)在正常操作時(shí)或長期存放過程中，對(duì)收油機(jī)進(jìn)行保養(yǎng)的要求。 收油機(jī)工作時(shí)要受以上因素的影響，大多數(shù)很難實(shí)現(xiàn)理想的收油進(jìn)度與回收效率。對(duì)于收油效率

5、，由于收油機(jī)本身性能以及環(huán)境條件(風(fēng)、波浪溫度等)的限制，回收油中含有大量的水，有時(shí)水達(dá)80以上；在海況惡劣、油膜過薄、水面垃圾過多等情況下，有的收油機(jī)有可能失效。所以對(duì)收油機(jī)的選擇，一定要結(jié)合不同的使用環(huán)境情況，根據(jù)收油機(jī)適應(yīng)區(qū)域，適應(yīng)油類情況來結(jié)合收油機(jī)的特點(diǎn)進(jìn)行選擇。（參照表1-3和表1-4）第一節(jié) 水動(dòng)力式收油機(jī)一、綜述：水動(dòng)力式（動(dòng)態(tài)斜面式DIP）收油機(jī)主要由螺桿式抽油泵、可拆卸的動(dòng)態(tài)斜面?zhèn)鲃?dòng)帶、船舶懸掛支撐系統(tǒng)、防油可充氣式或固體浮筒、前伸V型導(dǎo)油臂、管系、動(dòng)力站及自動(dòng)控制系統(tǒng)組成。動(dòng)態(tài)斜面式收油機(jī)工作原理是利用斜向下轉(zhuǎn)動(dòng)的皮帶產(chǎn)生的水動(dòng)力，引導(dǎo)溢油隨著帶子轉(zhuǎn)動(dòng)方向向下移動(dòng)，溢油通

6、過皮帶的牽引在后部上浮積聚到集油井內(nèi)并被泵到儲(chǔ)油裝置，如圖1-1所示。這種收油機(jī)既可單獨(dú)使用也可安裝在船上組合使用。動(dòng)態(tài)斜面式收油機(jī)具有下列特點(diǎn)：回收效率高，可達(dá)到99%。徹底性效率高，可達(dá)到80%-99%。能夠在行進(jìn)中回收溢油，最高速度可達(dá)5節(jié)。收油進(jìn)度快。適用溢油粘度范圍寬，可回收各種粘度的溢油。對(duì)海浪、潮流不敏感，在大浪、強(qiáng)水流以及圍油欄失效時(shí)，可正常工作。適用于不同厚度的油層，可以回收油膜。受漂浮垃圾的影響小，可同時(shí)回收垃圾。適用區(qū)域廣，可靠性高，操作維修簡單設(shè)備簡單（只有一套動(dòng)力系統(tǒng)），可開靠性好，零部件可靠耐用，維修簡單保養(yǎng)方便。圖1-1動(dòng)態(tài)斜面式收油機(jī)工作原理圖1-2DIP 60

7、0 收油機(jī)二、動(dòng)態(tài)斜面式（）浮油回收技術(shù)的原理： 動(dòng)態(tài)斜面技術(shù)先進(jìn)的利用了物理學(xué)原理來進(jìn)行水面浮油的回收。利用該技術(shù)設(shè)計(jì)的收油機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)⒏∮偷幕厥蘸突厥蘸蟮挠退蛛x過程合二為一，從而直接從回收井向儲(chǔ)油槽輸送“純油”，由此最大限度地利用了溢油現(xiàn)場（尤其是遠(yuǎn)離岸邊的情況）寶貴的泵力資源和存貯空間，也為用戶節(jié)省了大量的后期的油水分離的費(fèi)用。這一優(yōu)勢(shì)在實(shí)際的現(xiàn)場操作中非常重要，有時(shí)候甚至是一次溢油回收行動(dòng)成功與否的關(guān)鍵。 如圖1-1所示，當(dāng)水面的浮油遇到運(yùn)動(dòng)的斜面時(shí)，該斜面運(yùn)動(dòng)的相對(duì)速度等于水流與收油機(jī)的合速度（所以通過調(diào)整斜面運(yùn)動(dòng)的速度，來提高收油機(jī)的速度，已達(dá)到提高收油進(jìn)度的目的；在水流

8、大的情況下，可以順著水流追著溢油回收）。這樣，由于斜面的牽引作用，浮油、運(yùn)動(dòng)的斜面以及相鄰的水層都以相同的速度同時(shí)移動(dòng)，因此油和水不會(huì)因攪拌作用而混合在一起（所以沒有“油包水”現(xiàn)象的發(fā)生，回收效率高，回收物中油可達(dá)到99%）。油層被移動(dòng)的水層向下牽引，當(dāng)?shù)竭_(dá)斜面的最底端時(shí)（因?yàn)槭沼偷倪^程是在水下完成的，所以對(duì)波浪的敏感度低），由于油的比重較小而向上浮起，在收油井的頂部逐漸形成厚厚的油層（只有在這個(gè)過程中會(huì)發(fā)生非常輕微的油水混合現(xiàn)象），然后，這層厚厚的油層被自動(dòng)控制的螺桿泵（可裝有超聲波控制系統(tǒng)）直接輸送到貯油槽里。 經(jīng)過美國國家溢油應(yīng)急反應(yīng)系統(tǒng)測試中心（OHMSETT）廣泛的實(shí)驗(yàn)，以及在全球?qū)?/p>

9、際溢油回收操作中的檢驗(yàn)表明：在沒有風(fēng)浪的情況下，回收的油中的水分只占不到全部回收物的1%，即使在有風(fēng)浪的情況下，在風(fēng)浪的攪拌作用下，油水比仍然能高達(dá)90%以上。三、環(huán)境對(duì)溢油回收的影響（1）海況 影響溢油回收的最主要因素之一是收油操作現(xiàn)場的海況。在靜水條件下，幾乎所有的收油機(jī)都會(huì)表現(xiàn)良好。但在實(shí)際工作環(huán)境中，根本就沒有總是完全平靜的水面，所以這才是檢驗(yàn)收油機(jī)性能的關(guān)鍵。 對(duì)收油機(jī)而言，受波浪影響最大的兩項(xiàng)性能指標(biāo)是收油效率（ORE）和徹底性效率（TE）。隨著波浪的變大，這兩項(xiàng)數(shù)據(jù)都會(huì)降低。有些收油設(shè)備，比如堰式收油機(jī)，很小的波浪都會(huì)降低其收油效率；在浪大時(shí)，ORE會(huì)降至接近于0，使其毫無用處。

10、但是，對(duì)DIP式收油機(jī)，因?yàn)樗窃谒峦瓿墒沼偷模燥L(fēng)浪對(duì)它的影響很少，回收效率(ORE)和徹底性效率（TE）自然會(huì)下降的非常緩慢，并一直保持在較高水平上。關(guān)于波浪的另一個(gè)要考慮的問題是收油機(jī)的乘波性。我們不能把一個(gè)長度為1米的小型收油機(jī)用于遠(yuǎn)離岸邊的公海中，因?yàn)榧偃缡沼蜋C(jī)的乘波性能不穩(wěn)定，根本就無法操作。如果收油機(jī)是固定在船上的，那么這艘船的乘波性就成為收油機(jī)運(yùn)行的關(guān)鍵因素。檢驗(yàn)得知，對(duì)于DIP方便型溢油回收系統(tǒng)（VOSS）或拖帶型的DIP式收油機(jī)，只需考慮收油機(jī)的乘波性能即可，因?yàn)閂OSS式溢油回收系統(tǒng)是完全獨(dú)立于運(yùn)輸船工作的，而其本身即具備非常優(yōu)異的乘波性能。（2）風(fēng) 風(fēng)能夠影響收油機(jī)

11、的性能，更確切的說是因風(fēng)而引起的風(fēng)浪會(huì)影響收油機(jī)的回收效率徹底性效率。對(duì)大多數(shù)收油機(jī)而言，港灣內(nèi)的小風(fēng)浪反而比大的涌浪造成的影響嚴(yán)重。風(fēng)還會(huì)影響收油機(jī)的操作。因?yàn)楫?dāng)收油機(jī)的豎向截面面積很大時(shí)會(huì)產(chǎn)生帆的作用，而這會(huì)引起收油機(jī)操作方面的問題，一臺(tái)輕易隨風(fēng)而動(dòng)的收油機(jī)是收不到油的。（3）水流 較大的水流能夠使圍油欄失效不能夠圍住溢油，（水流速度不應(yīng)大于0.7節(jié)，否則就會(huì)發(fā)生“水拖油”現(xiàn)象，使油從圍油欄下面跑掉。）這樣就使一些對(duì)油層厚度有要求的收油機(jī)，因?yàn)橛蛯拥臄U(kuò)散和漂移而失效。而DIP式收油機(jī)卻不受水流的影響，因?yàn)樗耆梢曰厥沼湍ぃ踔吝€可追著油回收。四、收油進(jìn)度(ORR) 收油的進(jìn)度（ORR）是

12、指在完全相同的條件下，將全部溢油會(huì)收起來的時(shí)間。它與收油時(shí)收油機(jī)的性能如前進(jìn)速度、徹底性效率等有關(guān)系，還取決于泄漏的情況，如油的類型、粘度、厚度和水文、天氣等的情況。在相同的環(huán)境條件下它是檢驗(yàn)收油機(jī)收油性能的最重要指標(biāo)。因?yàn)镺RR=V TE ORE，所以要提高收油進(jìn)度(ORE)，就要在保重收油效率(ORE)和徹底性效率(TE)高的基礎(chǔ)上，提高收油機(jī)的前進(jìn)速度(接觸油的速度V)。（1）回收效率（ORE） 回收效率是性能優(yōu)異的DIP式收油設(shè)備的首要優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樵贒IP收油機(jī)回收油過程中，油與水沒有混合，所以它能在收油操作中保持99%的回收效率。而許多收油設(shè)備尤其是堰式和抽吸式收油機(jī)，在實(shí)際工作中因?yàn)?/p>

13、海況和水流的作用，收油效率很低，通常不到1030%，在有浪或回收很薄的油膜時(shí)，堰式收油效率甚至?xí)档偷?%。高回收效率非常重要的原因在于: （1）回收成本大大降低：收到的水是沒有用的，一旦水和油被一起收集起來，你就必須增加花費(fèi)，進(jìn)行油水分離處理，還要想辦法處置沒有用的水。 （2）現(xiàn)場的存儲(chǔ)空間有限：假定用來存放回收到的油的空間是有限的，那么哪怕是收集到很少的水都會(huì)占用本該用來儲(chǔ)油的寶貴的存儲(chǔ)空間。在大量泄漏的情況下，收油效率和貯油空間都是非常重要的，必須注意可用于或?qū)⒂糜诖娣呕厥瘴锏挠行Э臻g的大小。（2）徹底性效率（TE） 徹底性效率是指收油機(jī)一次性回收到的油占所接觸到的溢油的百分?jǐn)?shù)。DIP式

14、收油機(jī)在收油時(shí)不是象粘附式收油機(jī)一樣在“粘油”，水面上總是會(huì)留下一層無法回收的油層（需要較厚的油層）；而DIP式收油機(jī)是在引導(dǎo)油進(jìn)入收油井，所以它的徹底性效率非常高，通常情況下可高達(dá)99%，在收油機(jī)或收油船經(jīng)過的水面上甚至都沒有油膜剩余。（3）行進(jìn)速度（接觸油的速度V） 很多的收油機(jī)對(duì)海浪的敏感度高，還需要圍油欄的配合等原因只適合在靜態(tài)下回收溢油。而DIP式收油機(jī)，可以通過調(diào)整斜面運(yùn)動(dòng)的速度，在不影響收油的情況下，來提高收油機(jī)前進(jìn)的速度，最高可達(dá)5節(jié)。它是世界上在收油時(shí)前進(jìn)速度最快的收油機(jī)。回收過程中，當(dāng)回收重油或高粘度的油時(shí)，要提高收油速度，以避免油堆積在收油機(jī)入口處。波浪增大時(shí)，為保持收油

15、效率，也要降低收油進(jìn)度，以減小波浪對(duì)收油機(jī)穩(wěn)定性的影響。DIP式收油機(jī)或收油船的大小對(duì)回收性能同樣有影響。相對(duì)于小型收油機(jī)而言，大型的收油船更適合在較大的浪里以較高的速度操作。DIP收油機(jī)宜保持12節(jié)（有的型號(hào)可達(dá)到5節(jié)）向前的相對(duì)速度，所以要將水流的作用考慮在內(nèi)。例如在1節(jié)的水流中，收油機(jī)以1節(jié)的速度逆流行進(jìn)就會(huì)得到2節(jié)的收油速度。當(dāng)流速在35節(jié)甚至更快時(shí)，由于油在集油井中來不及浮起來，部分油污就會(huì)溢漏到收油機(jī)后面。所在這種情況下，逆流操作時(shí)，收油機(jī)要以13節(jié)的速度后退，而順流操作時(shí)，要以5節(jié)的速度“追油”，這樣才能保持2節(jié)的相對(duì)速度。DIP式收油機(jī)具有高的回收效率（ORE）、高的徹底性效率

16、（TE）和快速的行進(jìn)速度（接觸油的速度V），從而保重了最高的收油進(jìn)度(ORR)五、收油機(jī)的操作（1）要領(lǐng)： DIP式收油機(jī)牽引帶的轉(zhuǎn)速度需要控制在大致與收油船行進(jìn)的速度相等。這只是指相對(duì)速度而言。例如轉(zhuǎn)速為1米/秒或2節(jié)的牽引帶就完全適用于速度為13節(jié)的收油船。操作人員要避免帶速過慢（2m/s)是非常關(guān)鍵的。因?yàn)閹俪鲞@個(gè)范圍會(huì)導(dǎo)致收油效率降低1020%。（2）目標(biāo)： （1）保證回收物中99：1的油水比；（2）保持最高的徹底性效率，減少在同一區(qū)域的重復(fù)操作； （3）保持徹底性效率最高時(shí)的行進(jìn)速度；（3）DIP式收油機(jī)的操作要點(diǎn)： （4）牽引帶的速度要與水的流速或收油船行進(jìn)速度相適應(yīng)； （5）

17、集油井充滿油后再抽，要將油全部抽完為止； （6）保持抽油量小于或等于收油量；（7）DIP式收油機(jī)對(duì)油的粘度和厚度無特殊要求;（4）牽引帶的速度： 在操作過程中，現(xiàn)場人員可以通過測量牽引帶每轉(zhuǎn)一周所用的時(shí)間來快速計(jì)算帶速。DIP式收油機(jī)的牽引帶上的一段涂有對(duì)比色的材料可作為參考點(diǎn)。 比如JBF的DIP使402方便型溢油回收船的牽引帶長6.5米,調(diào)整馬達(dá)使?fàn)恳龓?7秒轉(zhuǎn)一周,這樣它的帶速就是大約2節(jié)或1米/秒。六、固定式回收操作 當(dāng)作為固定式收油機(jī)工作時(shí)，不同于行進(jìn)中的操作，我們可以利用自然的水流將浮油引向收油機(jī)進(jìn)行回收。收油機(jī)應(yīng)安放在浮油的自然聚集處，可固定在碼頭、鐵錨上，甚至由拖帶的船來固定

18、它的方位。 DIP式收油機(jī)前端都裝有廣泛使用的C型圍油欄連接環(huán)，可將圍油欄直接連接到收油機(jī)上，從而將隨水流飄來的油通通回收。圍油欄與水流的夾角應(yīng)保持小于或等于30度，其長度要視布放位置并考慮實(shí)際情況而定。用多段短圍油欄的效果會(huì)比用一段長圍欄要好。 當(dāng)浮油被引導(dǎo)至收油機(jī)前面入口時(shí)，它并不是先堆積成一層，而是立刻被向下引導(dǎo)流入DIP式收油機(jī)的集油井里。這與傳統(tǒng)的收油機(jī)U型圍油欄布放模式是不同的，傳統(tǒng)的收油機(jī)U 型布放模式中，浮油在回收之前通常需要被堆積成較厚的一層，以便收油機(jī)進(jìn)行回收操作。但是水流速度不應(yīng)大于0.7節(jié)，否則就會(huì)發(fā)生“水拖油”現(xiàn)象，使油從圍油欄下面跑掉。然而使用DIP式收油機(jī)，不會(huì)存

19、在“水拖油”現(xiàn)象，因?yàn)榕cDIP收油機(jī)聯(lián)接的圍油欄，它的作用是引導(dǎo)油而不是圍控油。第二部分溢油回收船 溢油回收船是專門設(shè)計(jì)用來回收水面溢油和油垃圾的船舶。溢油回收船主要包括溢油回收裝置、回收油儲(chǔ)存艙、駁運(yùn)裝置、機(jī)械動(dòng)力系統(tǒng)和垃圾回收設(shè)備等裝置(圖4-11 水動(dòng)力式（DIP）溢油回收船)。 對(duì)溢油回收船功能的要求取決于使用海域和海域環(huán)境。溢油回收裝置、駁運(yùn)裝置和儲(chǔ)存能力應(yīng)相匹配，動(dòng)力裝置有快速反應(yīng)能力，溢油回收作業(yè)時(shí)能夠低速航行，并具有一定的拖帶能力。 按船舶建造規(guī)范，溢油回收船分為航行于近海水域、港口水域和遮蔽水域三類。溢油回收船的性能和特點(diǎn)是由溢油回收裝置的性能和特點(diǎn)決定的。因此，按照溢油回收

20、裝置將溢油回收船分為水動(dòng)力(DIP)式溢油回收船、抽吸式溢油回收船、粘附式溢油回收船和堰式溢油回收船。1、水動(dòng)力式（DIP）溢油回收船 水動(dòng)力式溢油回收船是利用旋轉(zhuǎn)的動(dòng)態(tài)斜面產(chǎn)生的水動(dòng)力引導(dǎo)溢油進(jìn)入溢油回收艙，借助油水比重差，溢油重新浮于水面，積聚一定厚度，并被泵送到儲(chǔ)存艙的船舶。根據(jù)旋轉(zhuǎn)的傳送帶的布放形式又可分為浸沒式和漂浮式。工作原理類似于前面講的動(dòng)態(tài)斜面式收油機(jī)。它還可以附加布放和拖帶圍油欄、噴灑分散劑、消防救生等應(yīng)急指揮功能，還可以攜帶其它類型的收油機(jī)進(jìn)行工作。動(dòng)態(tài)斜面（DIP）工作原理適宜建造大型的近海溢油回收船，現(xiàn)在世界上最大最先進(jìn)的溢油回收船（Valdez Star 號(hào)），就是利用DIP技術(shù)設(shè)計(jì)的。DIP式溢油回收船對(duì)海況、油種適應(yīng)性最強(qiáng)，也是溢油回收能力最高的回收船。在世界上大型的溢油反應(yīng)中心中，DIP式溢油回收船是最普及的溢油回收船。2、抽吸式溢油回收船 抽吸式溢油回收船是一種利用泵抽吸水面浮油的船舶，有浮體抽吸式和真空抽吸式兩種類型。抽吸式溢油回收船的溢油回收裝置工作原理類似于真空收油機(jī)，當(dāng)船舶前進(jìn)時(shí)，通過船舶前面的導(dǎo)油臂將水面溢油引導(dǎo)向溢油回收艙，然后通過吸頭將溢油泵入儲(chǔ)存艙。因此，其適用于平靜水