專利名稱：一種船載海上溢油回收清理設(shè)備及回收清理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種水面溢油的回收清理裝置及回收清理方法，特別是關(guān)于ー種用于船舶溢油、海底管線泄漏、海底油井井噴時快速清理水面上浮油的船載海上溢油回收清理設(shè)備及回收清理方法。
背景技術(shù)：
隨著海上油田開發(fā)和石油運輸?shù)陌l(fā)展，海上溢油事故的風(fēng)險也不斷加劇。溢油事故一旦發(fā)生，常會造成巨大的經(jīng)濟損失和嚴(yán)重的生態(tài)災(zāi)難。因此，盡可能地對海面上的溢油 進行回收清理對減小事故損失和影響有著重要意義。水面溢油回收清理的重要手段之ー是物理機械方法，目前其主要形式有粘附式、堰式、動態(tài)斜坡式、真空抽吸式、旋流分離式等。其中旋流分離是ー種考慮介質(zhì)之間的密度差異，利用離心カ分離不同密度介質(zhì)的方法，在污水處理、井下油水分離等方面有著較廣泛的應(yīng)用?？紤]水面浮油密度小于水，在旋渦運動中，由于油與水受到的離心カ差異，浮油會向中心聚集，形成倒錐形的聚集區(qū)，利用這ー原理可有效分離表面浮油和水體。發(fā)明名稱為“ー種水面溢油回收器”，公開號為CN101177939A的發(fā)明專利申請就是利用旋流分離原理，其包括一能夠浮于水面、上下開ロ的筒體，浮油和水體從筒體上沿進入筒內(nèi)，筒體上架設(shè)吸油泵及驅(qū)動電機，吸油泵具有一向下延伸軸，軸端安裝葉輪用于驅(qū)動桶內(nèi)水體做旋渦運動。該發(fā)明適用于江河湖泊平靜水面上浮油層較厚的定點收集，機動性及動水環(huán)境適應(yīng)能力不足。海上的溢油事故通常涉及大范圍的開闊水域，毋庸置疑，機動性高、動水環(huán)境適應(yīng)能力強的船載收油設(shè)備，將具有更顯著的實用性和應(yīng)用前景。這就需要在油水分離設(shè)備研發(fā)及與專業(yè)船舶的整合設(shè)計方面有所突破。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供ー種能夠高效率回收海面浮油，受海面波浪影響小，并具有回收油中含水率低等特點的船載海上溢油回收清理設(shè)備及回收清理方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種船載海上溢油回收清理設(shè)備，其特征在干它包括圓桶形的分離器箱體，所述分離器箱體內(nèi)通過傳動軸設(shè)置有螺旋槳，所述傳動軸的另一端連接設(shè)置在所述分離器箱體頂部的可變速電機；所述分離器箱體的側(cè)壁上設(shè)置有ー進水口，所述進水口一側(cè)的所述分離器箱體外側(cè)壁上沿切線方向固定設(shè)置有一固定導(dǎo)流板，所述進水口另ー側(cè)的所述分離器箱體外側(cè)壁上鉸接ー活動導(dǎo)流板，所述固定導(dǎo)流板和活動導(dǎo)流板之間設(shè)置有ー長度可調(diào)的支撐調(diào)節(jié)桿；所述分離器箱體外側(cè)、進水口處設(shè)置有ー個可上下滑動的堰板；所述分離器箱體內(nèi)插設(shè)有一吸油軟管，所述吸油軟管的另一端連接位于所述分離器箱體外部的儲油裝置。所述儲油裝置為剛性真空儲油罐，所述剛性真空儲油罐連接所述吸油軟管的輸出端，且還通過另一管路連接真空泵。所述儲油裝置為柔性儲油袋，所述柔性儲油袋與所述吸油軟管連接的管路上設(shè)置有吸油泵。所述堰板與所述分離器箱體的滑動連接采用機械牽引方式，所述堰板的兩側(cè)分別對應(yīng)嵌于設(shè)置在所述分離器箱體外側(cè)壁上、進水口兩側(cè)的方形滑槽中，所述堰板的上端和下端分別對應(yīng)連接一條牽引線的兩端，所述牽引線分別繞過固定于所述分離器箱體底部的底部滑輪，以及固定在所述分離箱體頂部的頂部滑輪，所述頂部滑輪連接動カ牽引裝置。所述堰板與所述分離器箱體的滑動連接采用自適應(yīng)浮體方式，所述堰板的兩側(cè)分別設(shè)置有一柱形浮體，兩個所述柱形浮體分別對應(yīng)嵌于設(shè)置在所述分離器箱體外側(cè)壁上、進水口兩側(cè)的柱形滑槽中。所述儲油裝置設(shè)置在船體內(nèi)，所述船體的ー側(cè)外部通過支架懸掛一所述分離器箱體或所述船體的兩側(cè)外部均通過支架懸掛一所述分離器箱體，所述分離器箱體上的所述固定導(dǎo)流板緊貼所述船體。上述一種船載海上溢油回收清理設(shè)備的回收清理方法，其包括以下步驟1)儲油裝置設(shè)置在船體內(nèi)，分離器箱體設(shè)置在船體外側(cè)，隨著船體前進，水體連同表面浮油通過由 活動導(dǎo)流板和固定導(dǎo)流板組成的喇叭形進ロ，沿著切線方向被聚集進入分離器箱體內(nèi)，由于水流從貼近分離器箱體一側(cè)進入分離器箱體內(nèi)，因此，會在分離器箱體內(nèi)自然形成旋渦；2)根據(jù)油層厚度和水面動蕩范圍，調(diào)整分離器箱體外側(cè)、進水口處滑動設(shè)置的堰板，使其頂部位于含油層下緣，以達(dá)到初歩的水油分離；3)根據(jù)船速和現(xiàn)場浮油厚度，通過可變速電機調(diào)節(jié)螺旋槳的轉(zhuǎn)速，進而調(diào)節(jié)分離器箱體內(nèi)的旋渦強度；4)在分離器箱體內(nèi)的旋渦流場中，表面浮油會自然聚集到旋渦中心，形成含水率較低的油聚集區(qū)，通過吸油軟管插入分離器箱體內(nèi)的中心油聚集區(qū)，再利用固定于船上的儲油裝置通過吸油軟管將油吸走，完成油水分離和油的回收。當(dāng)油層厚度較大時，停船或慢速行使，主要利用螺旋槳形成旋渦分離油水；在油層較薄時，船體快速掃過溢油區(qū)域，進入分離器箱體內(nèi)的浮油和水體本身就在箱體內(nèi)形成較強旋渦。本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明包括圓桶形的分離器箱體，分離器箱體外側(cè)壁上的進水口兩側(cè)設(shè)置有固定導(dǎo)流板和活動導(dǎo)流板，固定導(dǎo)流板和活動導(dǎo)流板之間形成喇叭形進ロ，因此，本發(fā)明隨著船體向前推進，水體和表面浮油可以通過喇叭形進ロ的引導(dǎo)，沿著切線方向進入分離器箱體內(nèi)，形成旋渦流動，在旋渦運動中，由于油與水受到的離心カ差異，浮油會向中心聚集，形成倒錐形的聚集區(qū)，因此，可有效分離表面浮油和水體。2、本發(fā)明分離器箱體外側(cè)、進水口處設(shè)置堰板，堰板的堰邊高程可調(diào)節(jié)，使其剛好低于油膜表面，浮油通過堰邊流入分離器箱體內(nèi)，因此，可以完成油水的初歩分隔，以便在分離器箱體內(nèi)進行更有效地分離。3、本發(fā)明固定導(dǎo)流板和活動導(dǎo)流板之間設(shè)置有ー支撐調(diào)節(jié)桿，通過支撐調(diào)節(jié)桿可以支撐活動導(dǎo)流板，使活動導(dǎo)流板和固定導(dǎo)流板之間形成一喇叭形進ロ，并且通過調(diào)節(jié)支撐調(diào)節(jié)桿的長度，可以調(diào)節(jié)喇叭形進ロ的角度，以增加本發(fā)明的靈活性。4、本發(fā)明在分離器箱體內(nèi)中心軸線位置設(shè)置ー個螺旋槳，螺旋槳工作時位于水面以下，可以帶動水體運動在分離器箱體內(nèi)形成旋渦，因此，能夠保證在不同船行速度下分離器箱體內(nèi)均能形成較為穩(wěn)定的旋渦流動。5、本發(fā)明分離器箱體內(nèi)的螺旋槳通過可變速電機進行驅(qū)動，可變速電機架設(shè)在分離器箱體的頂部，螺旋槳的轉(zhuǎn)速可以通過可變速電機調(diào)節(jié)，因此，可以配合在不同的船行速度和油層厚度時，都能夠在分離器箱體中心形成較穩(wěn)定的油聚集區(qū)。本發(fā)明在不同船速情況下，能夠根據(jù)海面溢油分布情況，利用螺旋槳靈活調(diào)節(jié)分離器箱體內(nèi)的旋渦強度，穩(wěn)定高效地吸取溢油，提高溢油回收效率，且本發(fā)明利用旋流分離回收的油中含水率也較低；本發(fā)明對外界風(fēng)浪的敏感性相對較小，在船舶能夠安全出航的條件下，均能有效工作；因此，本發(fā)明可作為海上船舶溢油、輸油管道海底油井泄漏事故的有效處理工具，廣泛用于海面上浮油的回收清理過程中。


圖I是本發(fā)明俯視示意2是圖I的A-A剖面?zhèn)纫暿疽?是本發(fā)明堰板機械牽引式連接結(jié)構(gòu)示意4是圖3的B-B剖視示意圖 圖5是本發(fā)明堰板自適應(yīng)浮體式連接結(jié)構(gòu)示意6是圖5的C-C剖視示意7是本發(fā)明承載在船體上的結(jié)構(gòu)關(guān)系示意圖
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細(xì)的描述。如圖I、圖2所示，本發(fā)明設(shè)備包括分離器箱體1，分離器箱體I呈圓桶形，分離器箱體I內(nèi)的中軸線位置設(shè)置有螺旋槳2，螺旋槳2的傳動軸連接設(shè)置在分離器箱體I頂部的可變速電機3，螺旋槳2由可變速電機3驅(qū)動。分離器箱體I的側(cè)壁上設(shè)置有ー進水口，進水口一側(cè)的分離器箱體I外側(cè)壁上沿切線方向固定設(shè)置有一固定導(dǎo)流板4，在進水口另ー側(cè)的分離器箱體I外側(cè)壁上鉸接ー活動導(dǎo)流板5，固定導(dǎo)流板4和活動導(dǎo)流板5之間設(shè)置有ー長度可調(diào)的支撐調(diào)節(jié)桿6，通過支撐調(diào)節(jié)桿6可以支撐活動導(dǎo)流板5，使活動導(dǎo)流板5和固定導(dǎo)流板4之間形成一喇叭形進ロ，通過調(diào)節(jié)支撐調(diào)節(jié)桿6的長度，可以調(diào)節(jié)喇叭形進ロ的角度，以增加本發(fā)明的靈活性。分離器箱體I外側(cè)、進水口處設(shè)置有ー個可上下滑動的堰板7，堰板7的堰邊高程可調(diào)節(jié)，使其剛好低于油膜表面。分離器箱體I內(nèi)插設(shè)有一吸油軟管8，吸油軟管8的另一端連接位于分離器箱體I外部的儲油裝置。吸油軟管8插入分離器箱體I的中心浮油聚集區(qū)，將浮油吸入儲油裝置內(nèi)。儲油裝置可以是剛性真空儲油罐9，剛性真空儲油罐9連接吸油軟管8的輸出端，且還通過另一管路連接真空泵10 ;儲油裝置也可以是柔性儲油袋，柔性儲油袋與吸油軟管8的連接管路上設(shè)置有吸油泵(圖中未示出)。上述實施例中，堰板7與分離器箱體I的滑動連接可以采用以下兩種方式。第一種為機械牽引方式，如圖3、圖4所示，堰板7為ー剛性薄板，堰板7的兩側(cè)對應(yīng)嵌于設(shè)置在分離器箱體I外側(cè)壁上、進水口兩側(cè)的方形滑槽11中，以保證堰板7只能上下運動。堰板7的上端和下端分別對應(yīng)連接一條牽引線12的兩端，牽引線12分別繞過固定于分離器箱體I底部的底部滑輪13，以及固定在分離箱體I頂部的頂部滑輪14，頂部滑輪14連接動カ牽引裝置，動カ牽引裝置帶動頂部滑輪14轉(zhuǎn)動，進而通過牽引線12調(diào)節(jié)堰板7的高度，堰板7的具體高度由人工控制。第二種為自適應(yīng)浮體方式，如圖5、圖6所示，堰板7為ー剛性薄板，堰板7的兩側(cè)分別設(shè)置有一柱形浮體15，兩個柱形浮體15對應(yīng)嵌于設(shè)置在分離器箱體I外側(cè)壁上、進水ロ兩側(cè)的柱形滑槽16中，以保證堰板7只能上下運動。堰板7和兩側(cè)的柱形浮體15利用其自身的懸浮特性，垂直懸浮在水體中，堰板7的上邊緣自動懸停在水面下一定深度內(nèi)，從而實現(xiàn)堰板7高度的自動調(diào)節(jié)。如圖7所示，本發(fā)明可單個架設(shè)在船體17的ー側(cè)或者對稱布置架設(shè)在船體17雙偵U。其中，儲油裝置布置在船體17內(nèi)，分離器箱體I通過固定在船體17上的支架懸掛在船體17外側(cè)部，分離器箱體I上的固定導(dǎo)流板4緊貼船體17。懸掛分離器箱體I的支架可以是靠液壓泵驅(qū)動的上下活動支架，非工作狀態(tài)時分離器箱體I可離開水面以減少船行阻力；工作狀態(tài)時分離器箱體I半浸于水中，分離器箱體I上設(shè)置的活動導(dǎo)流板5和固定導(dǎo)流板4也半浸于水中。本發(fā)明的回收清理方法包括以下步驟I)隨著船體17前進，水體連同表面浮油通過由活動導(dǎo)流板5和固定導(dǎo)流板4組成的喇叭形進ロ，沿著切線方向被聚集進入分離器箱體I內(nèi)，由于水流從貼近分離器箱體I一側(cè)進入分離器箱體I內(nèi)，因此，會在分離器箱體I內(nèi)自然形成旋渦。 2)根據(jù)油層厚度和水面動蕩范圍，調(diào)整分離器箱體I外側(cè)、進水口處滑動設(shè)置的堰板7，使其頂部位于含油層下緣，以達(dá)到初歩的水油分離。3)根據(jù)船速和現(xiàn)場浮油厚度，通過可變速電機3調(diào)節(jié)螺旋槳2的轉(zhuǎn)速，進而調(diào)節(jié)分離器箱體I內(nèi)的旋渦強度。4)在分離器箱體I內(nèi)的旋渦流場中，表面浮油會自然聚集到旋渦中心，形成含水率較低的油聚集區(qū)，通過吸油軟管8插入分離器箱體I內(nèi)的中心油聚集區(qū)，再利用固定于船上的儲油裝置通過吸油軟管8將油吸走，完成油水分離和油的回收。儲油裝置可采用真空泵10配合真空儲油罐9形成，真空泵10從真空儲油罐9上部將空氣吸走，在真空儲油罐9內(nèi)外形成壓差，以通過吸油軟管8將分離器箱體I內(nèi)聚集的浮油吸入真空儲油罐9內(nèi)。這種方式可避免泵體直接接觸浮油，對其耐久性和工作穩(wěn)定度有一定保障。在油層厚度較大時，可考慮停船或慢速行使，主要利用螺旋槳2形成旋渦分離油水；在油層較薄時，可以較快的船速快速掃過溢油區(qū)域，此時隨著船向前推進，進入分離器箱體I內(nèi)的浮油和水體本身就在箱體內(nèi)形成較強旋渦。上述各實施例僅用于說明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進行的等同變換和改進，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護范圍之外。
權(quán)利要求
1.一種船載海上溢油回收清理設(shè)備，其特征在于它包括圓桶形的分離器箱體，所述分離器箱體內(nèi)通過傳動軸設(shè)置有螺旋槳，所述傳動軸的另一端連接設(shè)置在所述分離器箱體頂部的可變速電機；所述分離器箱體的側(cè)壁上設(shè)置有一進水口，所述進水口一側(cè)的所述分離器箱體外側(cè)壁上沿切線方向固定設(shè)置有一固定導(dǎo)流板，所述進水口另一側(cè)的所述分離器箱體外側(cè)壁上鉸接一活動導(dǎo)流板，所述固定導(dǎo)流板和活動導(dǎo)流板之間設(shè)置有一長度可調(diào)的支撐調(diào)節(jié)桿；所述分離器箱體外側(cè)、進水口處設(shè)置有一個可上下滑動的堰板；所述分離器箱體內(nèi)插設(shè)有一吸油軟管，所述吸油軟管的另一端連接位于所述分離器箱體外部的儲油裝置。
2.如權(quán)利要求I所述的一種船載海上溢油回收清理設(shè)備，其特征在于所述儲油裝置為剛性真空儲油罐，所述剛性真空儲油罐連接所述吸油軟管的輸出端，且還通過另一管路連接真空泵。
3.如權(quán)利要求I所述的一種船載海上溢油回收清理設(shè)備，其特征在于所述儲油裝置為柔性儲油袋，所述柔性儲油袋與所述吸油軟管連接的管路上設(shè)置有吸油泵。
4.如權(quán)利要求I或2或3所述的一種船載海上溢油回收清理設(shè)備，其特征在于所述堰板與所述分離器箱體的滑動連接采用機械牽引方式，所述堰板的兩側(cè)分別對應(yīng)嵌于設(shè)置在所述分離器箱體外側(cè)壁上、進水口兩側(cè)的方形滑槽中，所述堰板的上端和下端分別對應(yīng)連接一條牽引線的兩端，所述牽引線分別繞過固定于所述分離器箱體底部的底部滑輪，以及固定在所述分離箱體頂部的頂部滑輪，所述頂部滑輪連接動力牽引裝置。
5.如權(quán)利要求I或2或3所述的一種船載海上溢油回收清理設(shè)備，其特征在于所述堰板與所述分離器箱體的滑動連接采用自適應(yīng)浮體方式，所述堰板的兩側(cè)分別設(shè)置有一柱形浮體，兩個所述柱形浮體分別對應(yīng)嵌于設(shè)置在所述分離器箱體外側(cè)壁上、進水口兩側(cè)的柱形滑槽中。
6.如權(quán)利要求I或2或3所述的一種船載海上溢油回收清理設(shè)備，其特征在于所述儲油裝置設(shè)置在船體內(nèi)，所述船體的一側(cè)外部通過支架懸掛一所述分離器箱體或所述船體的兩側(cè)外部均通過支架懸掛一所述分離器箱體，所述分離器箱體上的所述固定導(dǎo)流板緊貼所述船體。
7.如權(quán)利要求4所述的一種船載海上溢油回收清理設(shè)備，其特征在于所述儲油裝置設(shè)置在船體內(nèi)，所述船體的一側(cè)外部通過支架懸掛一所述分離器箱體或所述船體的兩側(cè)外部均通過支架懸掛一所述分離器箱體，所述分離器箱體上的所述固定導(dǎo)流板緊貼所述船體。
8.如權(quán)利要求5所述的一種船載海上溢油回收清理設(shè)備，其特征在于所述儲油裝置設(shè)置在船體內(nèi)，所述船體的一側(cè)外部通過支架懸掛一所述分離器箱體或所述船體的兩側(cè)外部均通過支架懸掛一所述分離器箱體，所述分離器箱體上的所述固定導(dǎo)流板緊貼所述船體。
9.如權(quán)利要求I 8任一項所述一種船載海上溢油回收清理設(shè)備的回收清理方法，其包括以下步驟 I)儲油裝置設(shè)置在船體內(nèi)，分離器箱體設(shè)置在船體外側(cè)，隨著船體前進，水體連同表面浮油通過由活動導(dǎo)流板和固定導(dǎo)流板組成的喇叭形進口，沿著切線方向被聚集進入分離器箱體內(nèi)，由于水流從貼近分離器箱體一側(cè)進入分離器箱體內(nèi)，因此，會在分離器箱體內(nèi)自然形成旋渦； 2)根據(jù)油層厚度和水面動蕩范圍，調(diào)整分離器箱體外側(cè)、進水口處滑動設(shè)置的堰板，使其頂部位于含油層下緣，以達(dá)到初步的水油分離； 3)根據(jù)船速和現(xiàn)場浮油厚度，通過可變速電機調(diào)節(jié)螺旋槳的轉(zhuǎn)速，進而調(diào)節(jié)分離器箱體內(nèi)的旋渦強度； 4)在分離器箱體內(nèi)的旋渦流場中，表面浮油會自然聚集到旋渦中心，形成含水率較低的油聚集區(qū)，通過吸油軟管插入分離器箱體內(nèi)的中心油聚集區(qū)，再利用固定于船上的儲油裝置通過吸油軟管將油吸走，完成油水分離和油的回收。
10.如權(quán)利要求9所述的一種船載海上溢油回收清理設(shè)備的回收清理方法，其特征在于當(dāng)油層厚度較大時，停船或慢速行使，主要利用螺旋槳形成旋渦分離油水；在油層較薄時，船體快速掃過溢油區(qū)域，進入分離器箱體內(nèi)的浮油和水體本身就在箱體內(nèi)形成較強旋潤。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種船載海上溢油回收清理設(shè)備及回收清理方法，其特征在于它包括圓桶形的分離器箱體，分離器箱體內(nèi)通過傳動軸設(shè)置有螺旋槳，傳動軸的另一端連接設(shè)置在分離器箱體頂部的可變速電機；分離器箱體的側(cè)壁上設(shè)置有一進水口，進水口一側(cè)的分離器箱體外側(cè)壁上沿切線方向固定設(shè)置有一固定導(dǎo)流板，進水口另一側(cè)的分離器箱體外側(cè)壁上鉸接一活動導(dǎo)流板，固定導(dǎo)流板和活動導(dǎo)流板之間設(shè)置有一長度可調(diào)的支撐調(diào)節(jié)桿；分離器箱體外側(cè)、進水口處設(shè)置有一個可上下滑動的堰板；分離器箱體內(nèi)插設(shè)有一吸油軟管，吸油軟管的另一端連接位于分離器箱體外部的儲油裝置。本發(fā)明利用旋流分離回收的油中含水率較低，可以作為海上船舶溢油、輸油管道海底油井泄漏事故的有效處理工具，可廣泛用于海面上浮油的回收清理過程中。
文檔編號E02B15/10GK102808402SQ20121028478
公開日2012年12月5日 申請日期2012年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月6日
發(fā)明者牛小靜, 高繼陽, 黃蓓, 溫昕, 張健, 李威, 李成偉, 李盼文 申請人:清華大學(xué)