CN102910262B - 用来清除泄漏油和其它液体的装置和方法 - Google Patents

用来清除泄漏油和其它液体的装置和方法 Download PDF

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Abstract

一种用来清除密度比水小、已经泄漏在水上或压在水或其它密度较大液体上的泄漏油和其它液体的，并且用来将密度比水小的油和其它液体与水或其它密度较大液体相分离的装置和方法，包括：油/水分离塔，具有下端，该下端形成与水体的表面大体平行定向的底部开口，该底部开口与水和泄漏油流体连通；空气泵，与油/水分离塔的上端气密地连接和接近该上端，并且适于将水和泄漏油抽吸到油/水分离塔中；及油泵，与油/水分离塔的上端液体紧密地连接和接近该上端，并且适于将泄漏油从油/水分离塔中抽走。

Description

用来清除泄漏油和其它液体的装置和方法
本专利申请是申请号为200880125212.5（国际申请号为PCT/CA2008/002288）、申请人为“戴维·伦纳德·普赖尔”、发明名称为“用来清除泄漏油和其它液体的装置和方法”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及用来清除泄漏油和其它液体的装置和方法，并且更具体地说，涉及用来清除密度比水低的油和其它液体的装置和方法，这些油和其它液体已经溢出在水面上，或者压在水或其它比较大密度的液体上，并且该装置和方法用来将密度比水小的油和其它液体与水或其它密度较大的液体相分离。
背景技术
从淡水、或海水清除例如泄漏油（在这里提供的说明书和权利要求书的上下文中，油可以理解成是指原油、船用C级锅炉燃料油、柴油、航空煤油、汽油、煤油、植物和/或玉米油、及对于本领域的技术人员已知的其它液体，所有这些在本说明书的下文中称作“油”，并且为了这里提供的说明书和权利要求书的目的，单词“油”这里用来指这些物质的每一种，除非另外明确地指示），在现代海上石油钻探和勘探操作、抽油操作、及油运输、存储及搬运活动的范围中是重要问题，这些活动包括油在油船、航运船舶、油槽车、油罐拖车、输油管道及储油罐中的运输，这些储油罐通过淡水或海水运送或在其上运送，或者靠近淡水或海水。油泄漏在水上可能导致非常有害的情况，并且可能导致非常严重的环境和生态灾祸。为了使泄漏的影响最小，希望的是，尽可能迅速和彻底地清除油。
发明内容
希望的是提供一种装置和方法，这种装置和方法可以用来迅速和彻底地清除漏油，并且这种装置和方法如需要的那样，可以容易地从一个位置转移到另一个位置。
相应地，本发明的一个目的是提供一种装置和方法，这种装置和方法可以用来迅速和彻底地清除漏油，并且这种装置和方法如需要的那样，可以容易地从一个位置转移到另一个位置。
相应地，本发明的另一个目的是提供一种装置和方法，这种装置和方法可以用来将浮力较大液体与浮力较小液体相分离。
根据本发明的一个方面，提供有一种用来从水体的表面清除泄漏油的装置，该装置包括：船只，适于浮在水上，并且在泄漏油上通过；该油/水分离塔，由船只支撑，并且具有与水和泄漏油流体连通的下端，且具有上端；空气泵，与油/水分离塔的上端气密地连接和接近该上端，并且适于将油和水抽吸到油/水分离塔中；及油泵，与油/水分离塔的上端液体紧密地连接和接近该上端，并且适于将油从油/水分离塔中抽走，其中，随着船只在泄漏油和水上通过，空气泵将油和水抽吸到油/水分离塔中，泄漏油此后在油/水分离塔中升高到接近油/水分离塔的上端的位置，以便从其由油泵除去。
本发明的优点是，它提供一种装置和方法，这种装置和方法可以用来迅速和彻底地清除漏油，并且这种装置和方法如需要的那样，可以容易地从一个位置转移到另一个位置。
本发明的另一个优点是，它提供一种装置和方法，这种装置和方法可以用来将浮力较大液体与浮力较小液体相分离。
附图说明
下面参照附图描述本发明的优选实施例，在附图中：
图1A是本发明一部分的一个实施例的示意剖视图；
图1B是本发明一个实施例的船只的船首的示意剖视图，该船首具有连结到其上的加热表面；
图1C是本发明一个实施例的船只的船首的示意剖视图，该船首具有连结到其上的空心面板，该空心面板适于将空气或其它气体气泡释放到油下面的水中；
图1D是本发明一部分的一个实施例的船只的示意剖视图，该船只在其中具有气泡释放通路；
图2是本发明另一个实施例的示意剖视图；
图3是本发明一个实施例的船只的船身和主要结构的立体图；
图4是穿过本发明一个实施例的油/水分离塔的圆形通路的剖视图，为了清楚起见未表明各种附件；
图5是在图4中表明的、穿过本发明一个实施例的油/水分离塔的圆形通路的侧视立体图，为了清楚起见未表明各种附件；
图6是穿过本发明一个实施例的油/水分离塔的菱形通路的剖视图，为了清楚起见未表明各种附件；
图7是在图6中表明的、穿过本发明一个实施例的油/水分离塔的菱形通路的侧视立体图，为了清楚起见未表明各种附件。
具体实施方式
在本发明的优选实施例中，如图1A表明的那样，提供船只（总体表示为15），该船只在由箭头16指示的总体向前方向上通过水8、通过已经泄漏到水8上的油，可以是自推进的（未表示马达）或可拖拉的。
在本发明的优选实施例中，船只15具有船身15A，该船身15A优选地由铝、或玻璃纤维、或钢、或这些的组合制成（要理解，它也可能包括木材、或塑料、或对于本领域的技术人员已知的其它适当材料，或者由它们制成），船身15A具有船首10，该船首10，在水线处、和紧在其上方和下面，优选地具有总体倾斜的船首表面10A（优选地，这个总体倾斜的船首表面10A的倾斜角度14在水平线上方的零与20°之间，从而随着船只15在由箭头16指示的方向上向前行驶，油4总体沿倾斜表面10A向下对准在船只下面的位置4B，并且此后随着船只继续在向前方向上行驶，油继续在船只下面通过，直到它通过油/水分离塔6的前边缘7A。
在本发明的优选实施例中，油/水分离塔6具有光滑的、相对的及优选地大体竖直的壁7、或向上和向内倾斜的壁，以随着塔的高度增大使油/水分离塔变窄，如在图1A、1D、3、4、5、6及7中表明的那样，壁7优选地在水平线上方，倾斜在45°与85°之间（要理解，依据例如油或其它液体的粘度或其它特性，可以利用较宽范围的壁角度，如由本领域的技术人员理解的那样，例如，在水平线以上例如小于45°的向上倾斜壁可以用来将煤油或汽油与水分离），作为在油/水分离塔6中，借助于例如连续操作高速吹风真空泵2-它优选地直接连接在油积累腔室20的顶部处或其附近（如下面更充分描述的那样）、或者借助于在图1A中所表明的例如短长度管21，创建的部分真空或低压区域的结果，水6A被抽吸到油/水分离塔6中（如由箭头17指示的那样），真空泵2将空气从油积累腔室20中排出到大气中，如由箭头23指示的那样（要理解，真空泵2，通过提供在油/水分离塔6内的部分真空或低压区域，导致在油/水分离塔6内形成水柱，并且随着油在船只下面通过，由于油相对于水的自然浮力，在油/水分离塔6下面通过时，如由箭头17指示的那样，油上升到在油/水分离塔6内的水柱中）。
在油/水分离塔6内，比较大浮力（较小密度）的油4A积累（如在4C处所示）在油/水分离塔6的顶部处或者大体靠近该顶部，在油积累腔室20中。分离的油此后可以通过油泵1从油积累腔室20中泵送，并且此后泵送（如由箭头24表明的那样）到例如一个或多个可携带船上存储罐（未表示）、存储袋（未表示）、或其它适当存储设施中，或者在远离船只的位置处。
在本发明的一个实施例中，优选地，一个或多个油传感器18提供在油积累腔室20上或其内（以探测油在油积累腔室20内的存在），并且优选地电子或另外连接25到油泵1上，该一个或多个油传感器18，当检测到油在油积累腔室20内的存在时，优选地电子地致动油泵1，从而当一定体积的分离油位于油积累腔室20的顶部处或大体在其附近时，油泵由一个或多个油传感器18致动，并且分离的油此后从油积累腔室20除去，以便存储（如果探测到显著量的水、或油不存在，则油传感器18优选地使泵停止）。
随着船只在向前方向上继续运动，它继续越过在油/水分离塔6下面已经通过的水13（从这些水已经完全或部分地除去油，如以上描述的那样），并且此后，随着船只在向前方向上继续运动，这种被处理的水在船只下面通过，直到船只的船尾越过它，并且在这样做时，已经完成油与水的全部或部分分离（要理解，在不完全分离已经发生的情况下，船只可以在水上通过多于一次，以实现希望程度的分离）。
在本发明的一个实施例中，如图1A和1D表明的那样，油/水分离塔的后部壁的下端，具有倾斜表面11（向船只的船尾倾斜），因为它与船身的底部相交，以随着船只在向前方向上运动，当水从油/水分离塔下面通过到油/水分离塔的船身后部下面的位置时，减小紊流。倾斜表面使水流向下指并且指向船的船身下面，以减小在油/水分离塔6内的紊流，由此增强在油/水分离塔6内油与水的分离。要理解，尽管倾斜表面11可以是平的，如在图1中表明的那样，但它能可选择地渐渐地向外弯曲，以进一步减小在油/水分离塔6内的紊流。此外，在本发明的可选择实施例中，可以利用竖直定向表面11，或者进一步可选择地，可以使用向后倾斜的表面，或者进一步可选择地，可以使用稍微向前倾斜的表面（例如，从竖直向前高达15°，以形成小勺）。
在本发明的一个实施例中，如图1D表明的那样，气泡释放通路5提供在船只的船身中，并且该通路在其底部处具有开口12，随着船只越过泄漏油/水，该开口12允许气泡12A从船只的船身下面、穿过开口12、向上穿过通路5通过，以逃逸（如由箭头9表明的那样）到大气中，该通路5减少流入和积累在油/水分离塔和油积累腔室20中的空气量。
如图1B表明的那样，在本发明的一个实施例中，加热表面32通过支架30或其它适当装置，牢固地连结到船只的船身的向下倾斜表面10A上，并且大体与其平行地定位，从而随着船只和加热表面32与在水面上的油相接触，油被加热，由此减小油的粘度和密度，并且增大其滑溜性，由此有助于油在船只下面的运动，并且随着油/水进入油/水分离塔6中增大油与水的可分离性。在本发明的一个实施例中，加热表面32可以由加热油的射频发射器（未表示）、或可以将热水或蒸汽喷射到浮在水体上的接近油上的装置（未表示）代替。
如图1C表明的那样，在本发明的一个实施例中，空心面板33-它在其中具有一个阵列的孔（或一段长度的开孔管）-穿过这些孔可以吹出蒸汽、空气或另一种悬浮气体（在下文，蒸汽、空气、或其它悬浮气体称作“空气”），通过支架30A或其它适当装置，牢固地连结到船只的船身上，从而随着空气进入水中和在其中形成气泡-这些气泡升高到水面并且与油相接触和临时地附着在其上，导致油的浮力增大。在本发明的一个实施例中，空气被加热，从而随着它升高且与油相接触，加热空气减小油的粘度和密度，并且增大其滑溜性，由此有助于油在船只下面的运动，并且随着油/水进入油/水分离塔6中增大油与水的可分离性。在本发明的可选择实施例中，一段长度的开孔管-优选地加热空气可以穿过它吹出，牢固地连结到船身上，从而当油在油/水分离塔6下面通过之前或通过时，空气可以与油相接触。在本发明的可选择实施例中，螺旋桨（未表示）可以定位成与空心面板33牢固连接，或者代替它，螺旋桨定位成，它提供向上指向的推力，由此使油对准水面，并且在油被捕获在浮冰下面的情况下，搅拌在捕获油附近的水以从冰下面洗涤捕获油，从而捕获油运动到冰的边缘处，在该处，它可由于其相对浮力，升高到水面，以便按这里描述的方式由船只分离。
如图3表明的那样，在本发明的一个实施例中，翅片46可以向下超越船只的船身的下表面延伸，并且沿船只的船身的两个相对侧壁都延伸，从而当船只位于水中，并且越过泄漏油时，位于船只下面的油将继续在船只下面向后通过，直到到达油/水分离塔6，而不是通过船只的侧面强迫向上离开船只，翅片防止或显著地减小油离开船只的侧向流动，由此增加到达油/水分离塔6的油量，以便以后与水分离，如以上描述的那样。
在本发明的一个实施例中，浮筒或长筏船身（未表示）可以牢固地紧固到例如本发明的船只的两侧上，以便与船只位于其上的水相接触并且由其支撑，以提供浮力和稳定性，浮筒或长筏船身相对于船只是可升高的或可降低的，以使船只相对于船只位于其上的水是可升高的或可降低的，由此改变油/水分离塔的下端的浸没深度。在本发明的这个实施例中，浮筒或长筏船身优选地借助于例如连结销或其它类似枢转连结装置，可枢转地连结到船只的每一侧上，并且优选地连结在船只的向前角部处或其附近（要理解，它们能可选择地定位在船只侧面上的任何处，彼此相对），使船只的前部由浮筒或长筏船身支撑，同时船只的后部端部自由地浮在水上，使船只的后部端部随在船只的船身下面通过的水浪升高和降低。在这个实施例中，前部连结点可由船只的操作人员机械地升高或降低，同时后部端部自由地浮在水面上。在本发明的另外可选择实施例中，浮筒或长筏船身按非枢转方式，例如通过牢固地将浮筒或长筏船身的端部都牢固地坚固到船只上而被紧固，非枢转紧固装置是可调节的，以允许浮筒或长筏船身相对于船只按已知方式是可升高的，或可降低的。
图4、5及6表明本发明的油/水分离塔6的可选择实施例，在该油/水分离塔6中，如图4和5表明的那样，提供总体圆形横截面的空心通路48，该空心通路48优选地从油/水分离塔的一个侧壁49延伸到其相对侧壁51，通路48的两个端部优选地是敞开的，从而在本发明的一个实施例中，加热空气或另一个加热装置或机构（未表示）可以插入到空心通路48中，以加热通路48的壁，并由此加热在油/水分离塔6中的水/油，由此降低油的粘度（并且增大滑溜性）和密度，由此有助于油在油/水分离塔6中的运动，并且增大在油/水分离塔6中油与水的可分离性。另外，空气填充空心通路48占据在油/水分离塔6中的巨大体积空间，由此减小在油/水分离塔6中水/油的整体量（和重量），并且相应地提供较大浮力和可操纵的船只，并且允许船只在水中浮得较高（要理解，船只在水中浮得较高允许油4在船只下方以较小努力滑动到点7A，因为油需要较小努力克服作用在它上的浮力）。该7A浸没得越多，油下潜到它需要的努力越大。类似地，如图6和7表明的那样，提供一个或多个菱形空心通路54，它们优选地从油/水分离塔的一个侧壁55延伸到其相对侧壁57，通路54的两端都优选地是可打开的和可关闭的，从而在本发明的一个实施例中，加热空气或另一个加热装置或机构（未表示）可以插入到通路54中，以加热通路54的壁（通路是可关闭的，以保持在通路内的热量，要理解，通路可按对于本领域的技术人员已知的方式构造，以将热量传递到通路的外壁，以便以后将热量传递到在油/水分离塔6中的油）并由此加热在油/水分离塔6中的水/油，由此降低油的粘度（并且增大滑溜性）和密度，由此有助于油在油/水分离塔6中的运动，并且增大在油/水分离塔6中油与水的可分离性。
在本发明的一个实施例中，船只表面的一个或多个，可以通过例如位于船只的一个或多个表面上或对准其的蒸汽或热水填充套管(未表示)、热量跟踪管线(未表示)或某种其它热源被加热，以增加油的滑溜性(降低粘度)，并由此增加从水中收集和分离油的能力。
如图2表明的那样，提供了本发明的可选择实施例，该可选择实施例具有油/水分离塔6，优选地具有固体水密封底部40，油/水分离塔6具有进口42，穿过该进口42，油/水优选地被泵送或抽吸，或者否则进入油/水分离塔6中（如由箭头41表明的那样），水和油借助于例如连续操作高速吹风真空泵2，被抽吸到油/水分离塔6的顶部中，并且优选地到该顶部或其附近，从而随着油/水进入油/水分离塔6中，浮力比水大的油将升高（如由箭头17表明的那样）到油/水分离塔的顶部，并且积累在该顶部处或大体其附近，并且优选地在油积累腔室20内，以便优选地由油泵1，像例如阿基米德螺杆型油泵、或齿轮泵或其它油泵，除去到存储位置（如由箭头24表明的那样）。在本发明的一个实施例中，一个或多个油传感器18提供在油积累腔室20上，该一个或多个油传感器18，当通过油在油积累腔室20内的存在致动时，致动油泵1，从而当在油积累腔室20中有一定体积的分离油时，油泵由传感器致动，并且分离的油此后从油积累腔室20除去。处理的水可以穿过出口43从油/水分离塔6退出到用于进一步处理的存储位置（如由箭头44表明的那样），或者如果被充分地处理，则返回到环境中。
在本发明的一个实施例中，油/水可以在进入油/水分离塔中之前被加热，由此降低油的粘度和密度，并且随着油/水进入油/水分离塔6中，增大其滑溜性和增大油与水的可分离性。
在本发明的一个实施例中，格栅、网织品、或间隔开护栏的系列（未表示）可以跨过油/水分离塔6的底部开口牢固地定位，以防止或减小冰在油/水分离塔中积累的可能性（水和油能够通过在格栅、网织品、或间隔开护栏的系列中的开口），并且在本发明的一个实施例中，格栅、网织品、或间隔开护栏的系列可被加热，从而穿过其进入油/水分离塔中的油可被加热（由此降低油的粘度和密度，并且增大其滑溜性）。格栅、网织品、或间隔开护栏系列也可以定位和布置成，减小在油/水分离塔6内的紊流。在本发明的一个实施例中，导流板（未表示）可以安装在表面11上，位于表面11的紧上游，从而引导在船身下面的水流，以减小在油/水分离塔6内的紊流。
在油比水浮力大的场合，并且在其中有必要或希望将浮力较大液体与另一种浮力较小液体相分离的其它类似范围中，在图1A、1B、1C、1D及2中表明的本发明的实施例，可以用来例如帮助在例如水上的漏油清除。
本发明可以用在对于本领域的技术人员已知的其它范围中，例如以除去或分离浮在密度较大流体的表面上的密度较小流体，例如以除去或分离浮在重油顶部上的轻油，及用在对于本领域的技术人员已知的其它这样的环境下。
这里就优选实施例而论已经描述了本发明。然而，对于本领域的技术人员将显然的是，可进行多种变更和修改，而不脱离这里所描述的本发明的范围。

Claims (12)

1.一种用来从水体的表面清除泄漏油的装置，包括：
船只，其适于浮在水体上，并且在泄漏油上通过，其中，船只具有用来将泄漏油向下引导到船只下面的倾斜的船首表面；
油/水分离塔，其被携带在船只上并具有内部空腔，所述油/水分离塔具有下端，所述下端形成与水体的表面大体平行定向的底部开口，所述底部开口与水和泄漏油流体连通，从而由船首表面向下引导到船只下面的泄漏油被引导到底部开口；
空气泵，与油/水分离塔的上端气密地连接和接近该上端，并且适于将水和泄漏油抽吸到油/水分离塔中；
油泵，与油/水分离塔的上端液体紧密地连接和接近该上端，并且适于将泄漏油从油/水分离塔中抽走；以及
气泡释放通路，所述气泡释放通路布置在船只的船首段与油/水分离塔的底部开口之间，所述气泡释放通路用于减少流入油/水分离塔中的空气。
2.根据权利要求1所述的用来从水体的表面清除泄漏油的装置，其中，所述气泡释放通路包括用于将空气释放到大气中的顶部开口。
3.根据权利要求2所述的用来从水体的表面清除泄漏油的装置，其中，所述气泡释放通路包括大致竖直定向的壁，并且所述顶部开口大致对应于所述底部开口。
4.根据权利要求1所述的用来从水体的表面清除泄漏油的装置，包括向下延伸超越所述船只的船身的下表面并且沿船只的船身的两个相对侧壁都延伸的左手侧翅片和右手侧翅片，使得所述油/水分离塔的底部开口和所述气泡释放通路位于所述翅片之间。
5.根据权利要求4所述的用来从水体的表面清除泄漏油的装置，其中，所述底部开口从大约所述左手侧翅片延伸至大约所述右手侧翅片。
6.根据权利要求1所述的用来从水体的表面清除泄漏油的装置，其中，所述油/水分离塔的后部壁的下端部分包括向下游方向倾斜的表面。
7.根据权利要求1所述的用来从水体的表面清除泄漏油的装置，其中，所述油/水分离塔包括在其中布置的至少一个空心通路，所述空心通路在油/水分离塔的侧壁之间延伸。
8.根据权利要求7所述的用来从水体的表面清除泄漏油的装置，其中，所述至少一个空心通路包括加热机构，所述加热机构用来加热通过底部开口抽吸的泄漏油和水。
9.根据权利要求1所述的用来从水体的表面清除泄漏油的装置，其中，所述油/水分离塔包括跨过所述底部开口设置的格栅、网织品和间隔开护栏系列的其中一种，其定位和布置成使得减小在油/水分离塔内的紊流。
10.根据权利要求1所述的用来从水体的表面清除泄漏油的装置，其中，所述油/水分离塔包括连接到油泵上的至少一个油传感器，所述传感器用来检测在油/水分离塔的上部部分中油的存在，并且分别在油存在和不存在的情况下，用来致动和停止油泵。
11.根据权利要求1所述的用来从水体的表面清除泄漏油的装置，其中，所述船只包括用来在进入油/水分离塔的底部开口之前加热泄漏油的装置。
12.根据权利要求1所述的用来从水体的表面清除泄漏油的装置，其中，所述油/水分离塔随增大高度而变窄。
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