CN101555688B - 热气球海上浮油收集处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种海洋溢油处理技术领域的热气球海上浮油收集处理装置，包括：热气球装置主体、漩涡发生器、油水分离处理装置，整体呈中心旋转轴对称布置。热气球装置主体中包含动力马达、主体控制系统和化学试剂喷洒器。漩涡发生器包括万向联轴器和漩涡发生器叶片，漩涡发生器旋转使海水产生漩涡，将混合物吸入装置。油水分离处理装置包括吸油泵、储油箱、油界面探测器、水界面探测器和排水泵，储油箱独立对称布置于热气球装置主体两侧下方，设柔性储油材料袋，装满油后自然漂浮于海面上。本发明能显著提高浮油收集处理效率，运行过程中稳定性好、灵活性强，可有多个并行作业，适合处理大规模的海上漏油事故，且结构简单，制造方便。

Description

热气球海上浮油收集处理装置

技术领域

本发明涉及的是一种海洋溢油处理技术领域的装置，具体地说，涉及的是一种热气球海上浮油收集处理装置。

背景技术

由于世界经济和工程技术的不断发展，人类对能源的需求日益加剧。而随着陆地上石油出现开发殆尽的趋势，人们逐渐将目光转向海洋。随着开采技术的不断提高，海洋石油开发的水深不断提高，工程规模日趋工程化和大型化。由此引起的石油开采安全和运输安全问题成为了日前急需解决的重要事项。在海洋石油开采和运输过程中造成的漏油事故，通常波及范围广，造成持久的污染，对海洋环境、资源、生态和人类的健康都会产生严重的威胁。研究表明，石油进入水域后将迅速扩散，每升的扩散的面积超过1000平方米。由于油层有很大的隔绝空气作用，若浮油不能及时处理，水中的鱼类等动物就会窒息死亡，植物会因缺氧而发生腐败，进而会降低海洋的自净能力，影响局部水文条件，造成海洋环境和生态的严重破坏。

目前，处理海上漏油事故的装置，主要有物理、化学和生物处理法三类。其中，化学处理法需引入化学物质将浮油进行分解，必然会引起新的二次污染；而生物处理法限于目前世界生物技术的发展水平，仍有较大的困难；此外对于大规模漏油的的情况，这两类处理方法处理效果不佳。因此物理处理方法应用较为普遍，即利于机械装置和相关的物理原理来清除海上溢油污染。

经对现有技术的文献检索发现，中国专利公开号：CN 2887956，专利名称：海上大面积浮油收集与处理装置，该文中提出了一种海上浮油收集与处理装置，通过漂浮在水面上的水中收集盘吸收浮油，输入集油腔，实现简单的油水分离，其不足在于：采用直接抽吸式方法吸入油水混合物，将会对装置整体运动和吸油速度控制的协调产生较严重的影响，造成吸油水收不充分和处理不完全等后果，效率较低，有可能出现装置被大块浮油包围无法运行的极端情况；此外，处理装置采用直接在水中运行的形式，由于装置内部含有推动设备、管系、集油装置等，整体质量和体积较大，在大片浮油的水面上实际运行时快速性不好；而装置仅依靠浮球的浮力飘于水中，稳定性也不足。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提出一种热气球海上浮油收集处理装置，从根本上改善其运行的稳定性和灵活性，提高油水吸收和分离的效率，很好地实现快速、高效处理开阔海域大面积浮油泄漏的目标。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：热气球装置主体、漩涡发生器、油水分离处理装置，各部分结构均关于热气球装置主体中的热气球轴线呈中心对称布置。漩涡发生器和油水分离处理装置位于水面以下。

所述的热气球装置主体包括热气球、装置主体外壳、动力马达、主体控制系统和化学试剂喷洒器。装置主体外壳采用封闭形式，内部用于紧凑安置动力马达、主体控制系统和化学试剂喷洒器。动力马达位于装置主体外壳内底部，用于提供漩涡发生器的动力，提供热气球的升力以及装置移动的推动力，完成漩涡发生器的调速。主体控制系统位于装置主体外壳内上端，分别连接化学试剂喷洒器、动力马达、漩涡发生器和油水分离处理装置相连接，控制漩涡发生器的启闭，水下部分装置的运动和整体的运行状况。化学试剂喷洒器关于热气球装置主体中心对称布置，用于辅助浮油处理。

所述的化学试剂喷洒器包括控制设备和喷洒口，控制设备位于装置主体外壳内侧壁，提供化学试剂储箱和喷洒开关。喷洒口位于装置主体外壳外部侧面上端，提供多个喷洒口。

所述的漩涡发生器包括万向联轴器和漩涡发生器叶片。万向联轴器位于装置主体外壳正下方，上端插入装置主体外壳内部与动力马达相连，下端连接漩涡发生器叶片，用于传送漩涡发生器工作所需的动力。

所述的漩涡发生器叶片位于水下，由万向联轴器传动，带动海水旋转产生漩涡。

所述的油水分离处理装置包括吸油泵、油管滑坡、储油箱、油界面探测器、水界面探测器、排水泵。吸油泵位于装置主体外壳下方水面以下，用于将分离的浮油吸入储油箱。储油箱位于装置主体外壳两侧下方，独立对称布置，储油箱设有柔性储油材料袋，装满油后自然漂浮于海面上。吸油泵和储油箱之间由油管滑坡连接。所述的油界面探测器、水界面探测器构成油界面和水界面控制装置，油界面探测器和水界面探测器分别位于吸油泵和排水泵的下方和上方，与热气球装置主体中的主体控制系统连接。当分离的油、水分别达到该界面时，可以控制吸油泵和排水泵的自动开启。排水泵位于整个装置底部，沿装置主体外壳水下部分周向布置，用于将分离的水排出装置。

所述的主体控制系统通过沿装置主体外壳周向布置的线路连接化学试剂喷洒器，控制化学试剂的喷洒；通过沿装置中心轴线布置的线路分别与动力马达，漩涡发生器的万向联轴节，油、水界面探测器以及吸油泵和排水泵相连接。

本发明的有益效果是：采用漩涡式的油水抽吸方式吸收油水混合物，使其能不断向漩涡中心聚集，而装置无需不断大幅移动，大大改善工作稳定性，且简化内部机构设置简化；而整体装置采用热气球形式，动力设备位于漩涡发生器外，因而产生漩涡持久稳定，避免水流影响，且主要设备布置在水面以上，水线面面积很小，灵活性有很大改善。本发明集浮油吸收、油水分离回收等多种功能于一体，大大提高了吸收和处理大面积浮油的能力，装置稳定性好，工作效率高，制造简单成本低，在处理海洋大规模溢油处理问题上实现了突破性进展。

附图说明

图1热气球装置简图；

图中：热气球1，装置主体外壳2，主体控制系统3，动力马达4，化学试剂喷洒器5，万向联轴器6，漩涡发生器叶片7，吸油泵8，储油箱9，油管滑坡10，油界面探测器11，水界面探测器12，排水泵13，水下壳体14。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例由热气球装置主体，漩涡发生器，油水分离处理装置。

所述的热气球装置主体包括热气球1，装置主体外壳2，主体控制系统3，动力马达4，化学试剂喷洒器5。

所述的漩涡发生器包括万向联轴器6，漩涡发生器叶片7。

所述的油水分离处理装置包括吸油泵8，储油箱9，油管滑坡10，油界面探测器11，水界面探测器12，排水泵13，水下壳体14。

上述部件之间的连接关系为：装置主体外壳2由钢丝绳连接于热气球1下方；主体控制系统3位于装置主体外壳2内部上端，动力马达4位于装置主体外壳2内底部，化学试剂喷洒器5布置于装置主体外壳2内部侧壁上，向外开设喷口；吸油泵8位于装置主体外壳2下方，由油管滑坡10和储油箱9相连，储油箱9装满油后自然漂浮于水面上；水下壳体14位于水面下，内安置万向联轴器6、漩涡发生器叶片7、油界面探测器11、水界面探测器12和排水泵13；万向联轴器6位于装置主体外壳2正下方的轴线上，连接动力马达4和漩涡发生器叶片7；漩涡发生器叶片7位于万向联轴器6下端；排水泵13位于整个装置底部，油界面探测器11和水界面探测器12分别设于吸油泵8下方和排水泵13上方，沿水下壳体14周向布置。

所述热气球1，用于保证装置低空贴近海面飞行，有较好的稳定性。

所述的主体控制系统3用于控制整体的运行状况，包括漩涡发生器叶片7的转停和水下部分装置的运动、定位。

所述的动力马达4提供整套装置运行的动力，包括漩涡发生器叶片7旋转的动力、热气球1的升力以及装置移动的推动力，完成漩涡发生器叶片7的调速。

所述的化学试剂喷洒器5，可用于喷洒各类化学试剂，起辅助浮油处理的作用。

所述的万向联轴器6用于连接漩涡发生器叶片7和动力马达4，提高水面上下装置的抗震能力，增加连接的牢固度。

所述的漩涡发生器叶片7，是整个装置的重要部分，其叶片旋转带动海水产生漩涡，漩涡倾斜的坡面使浮油自然地下滑，聚集于吸油泵8的入口附近，同时吸收油水混合物不断地进入装置中。

所述的吸油泵8用于吸收其入口附近的浮油，经由油管滑坡10，使油从吸油泵8中出来后直接由重力滑落到储油箱9中，简化装置；且吸油泵8周围设置导流罩，以方便其对转轴附近油的吸收。

所述的储油箱9独立存在于水下壳体14外部，由油管滑坡10与吸油泵8相连接，使用柔性储油材料袋储存分离得到的油，装满后将自然漂浮于海面上。

所述的油界面探测器11和水界面探测器12，与主体控制系统3相连，用于油水界面的自动检测，以控制吸油、排水泵的启闭，当水位到达水界面探测器12时，排水泵13自动开启；当油量到达油界面探测器11时，吸油泵8自动开启，吸收分离后的油。

所述的排水泵13用于及时排出混合物分离后得到的水，开启后将海水沿装置切向排出，有助于漩涡的产生。

所述的水下壳体14底部成倒锥形，用以增加装置的稳定性，且有利于漩涡的形成。装置整体关于中心旋转轴对称布置，以减少整体重量。

作业时，装置漂浮于海面上，首先由装置主体外壳2上的抽气设备将装置抽成真空，回转设备带动漩涡发生器叶片7旋转，形成内外压力差，从而装置外部的油水混合物可以持续沿叶轮型入口进入装置中，在动力马达4的带动下，绕装置中心轴旋转，形成漩涡，由于石油的密度比水小，油会浮在水面上形成分层，装置顶部的吸油泵8对堆积在中心转轴附近的油进行回收，油通过吸油泵8后，沿特设的油管滑坡10依靠重力落入周围的柔性的储油箱9中，当柔性储油袋装满后，将自由漂浮于水面上，此时吸油泵8自动关闭，安装上新的储油袋后，吸油泵8重新打开，继续吸油作业。进入水下装置内部的海水由于比重较大，集中于装置的底部，打开装置最下端的排水泵13，及时将分离的海水排出，从而装置内形成压力差，溢油和水的混合物就不断的从入口进入。整个工作过程中，将油界面探测器11和水界面探测器12配合使用，通过线路分别连接至主体控制系统3、吸油泵8和排水泵13上，实现油水界面的自动检测。当水量到达水界面探测器12的位置时，主体控制系统3控制排水泵13自动开启，将海水排出；当油量到达油界面探测器11的位置时，主体控制系统3控制吸油泵8自动开启，将油吸入到储油箱9中。

Claims (7)

1.一种热气球海上浮油收集处理装置，其特征在于包括：热气球装置主体、漩涡发生器、油水分离处理装置，各部分结构均关于热气球装置主体中的热气球轴线呈中心对称布置，漩涡发生器和油水分离处理装置位于水面以下，其中：

所述的热气球装置主体包括热气球、装置主体外壳、动力马达、主体控制系统和化学试剂喷洒器，装置主体外壳为封闭形式，内部设置动力马达、主体控制系统和化学试剂喷洒器，动力马达位于装置主体外壳内底部，主体控制系统位于装置主体外壳内上端，主体控制系统分别连接化学试剂喷洒器、动力马达、漩涡发生器和油水分离处理装置，化学试剂喷洒器关于热气球装置主体中心对称布置；

所述的油水分离处理装置包括吸油泵、油管滑坡、储油箱、油界面探测器、水界面探测器、排水泵，吸油泵位于装置主体外壳下方水面以下，储油箱位于装置主体外壳两侧下方，独立对称布置，储油箱设有柔性储油材料袋，吸油泵和储油箱之间由油管滑坡连接，油界面探测器位于吸油泵的下方，水界面探测器位于排水泵的上方，油界面探测器和水界面探测器分别与热气球装置主体中的主体控制系统连接，排水泵位于整个装置底部，沿水下壳体轴向布置；

所述的漩涡发生器包括万向联轴器和漩涡发生器叶片，万向联轴器位于装置主体外壳正下方，上端插入装置主体外壳内部与动力马达相连，下端连接漩涡发生器叶片。

2.根据权利要求1所述的热气球海上浮油收集处理装置，其特征是，所述主体控制系统，通过沿装置主体外壳周向布置的线路连接化学试剂喷洒器，通过沿装置中心轴线布置的线路分别与动力马达、漩涡发生器的万向联轴器、油界面探测器、水界面探测器以及吸油泵和排水泵相连接。

3.根据权利要求1所述的热气球海上浮油收集处理装置，其特征是，所述的化学试剂喷洒器包括控制设备和喷洒口，控制设备位于装置主体外壳内侧壁，喷洒口位于装置主体外壳外部侧面上端。

4.根据权利要求1所述的热气球海上浮油收集处理装置，其特征是，所述的漩涡发生器叶片位于水下。

5.根据权利要求1所述的热气球海上浮油收集处理装置，其特征是，所述吸油泵周围设置导流罩。

6.根据权利要求1所述的热气球海上浮油收集处理装置，其特征是，所述的储油箱独立存在于水下壳体外部，通过油管滑坡与吸油泵相连接。

7.根据权利要求6所述的热气球海上浮油收集处理装置，其特征是，所述的水下壳体底部成倒锥形。

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