CN104047274A - 一种水面薄油膜回收分离装置 - Google Patents

Abstract

一种水面薄油膜回收分离装置，包括船体，船体设有使油水进入和通行的主流道，船艉设有推进装置；主流道的成下坡状倾斜的前段上设有调节围堰；船体上设有相邻的两个分离舱，一次分离舱前端通过主流道入口与外部油水连通，舱后端排出口与主流道连通；二次分离舱的底部及内部分别设有导流板，两块导流板用于在舱后部形成用于二次油水分离的惰性舱，一次分离舱排出口后端设有转动闸板及导流板，转动闸板可隔断或打开主流道，并与二次分离舱上及一次分离舱排出口后端的导流板一同形成主流道隔断时油水的过渡流道；两个分离舱均通过抽吸管路与回收舱连接，分离舱上均设有油位传感器。本发明能够对水面大面积或局部区域性的薄油膜进行有效回收和分离。

Description

一种水面薄油膜回收分离装置

技术领域

本发明涉及水域溢油回收处理技术领域，具体涉及水面或近水面薄油膜进行回收分离的装置。

背景技术

水面溢油应急处理技术中，浮油回收船是该领域最主要的设备。中国专利CN00256382.7公开了一种浮油回收船，该回收船包括船体和收油机，其中，船体前甲板有一凹槽，凹槽的前端是开通的，收油机安装在该凹槽内，在收油机下端内侧装有导流泵，回收溢油作业时，开启导流泵，水表面产生抵消船首波的影响，将溢油快速引至收油带，收油带为网格状滤油收油带，水可以从网格中漏出，油粘附在收油带上，使溢油回收速率大大提高，但是由于利用收油带收油，对浮油的粘度有要求，对于那些比较稀薄的浮油，用收油带收油的效果不好，而且扫油面较小。对于现有技术中的其他类型的收油设备，如转盘式收油设备，由于其依靠盘面收油，只适用于回收中高粘度的溢油，如油层较薄，则在被回收的溢油中，水分含量较大，还需要采取油水分离设备进行二次处理，效率较低。

发明内容

本申请人针对现有技术中的上述缺点进行改进，提供一种水面薄油膜回收分离装置，其能够对水面大面积或局部区域性的薄油膜进行有效回收和分离。

本发明的技术方案如下：

一种水面薄油膜回收分离装置，包括船体，船体设有使含油水体进入和通行的主流道，主流道从船体的船艏延伸至船艉，主流道的入口设在船体的船艏，主流道的出口设在船体的船艉，主流道的入口高于主流道的出口，船体的船艉设有推进装置；主流道的前段成下坡状倾斜，所述前段上设有调节围堰，用于调节主流道的入口；船体上设有一次分离舱，一次分离舱的前端通过主流道的入口与外部含油水体连通，一次分离舱的后端排出口与主流道连通；一次分离舱的后端设有二次分离舱，二次分离舱的底部设有第一导流板，第一导流板自二次分离舱的后端向二次分离舱的前端延伸，且第一导流板的前端与一次分离舱的后端之间留有空间，所述空间使二次分离舱与主流道连通，所述空间内设有固定的第二导流板，第二导流板上端伸入二次分离舱，一次分离舱的后端排出口与第一导流板之间设有转动闸板，转动闸板的转动中心设在主流道的底部，当转动闸板转动至直立位置时，第二导流板与转动闸板贴合将主流道隔断；二次分离舱内设有第三导流板，第三导流板位于第二导流板后端与第一导流板前端之间的空间的上方，第三导流板包括沿船体高度方向上设置的第一挡板段及沿船体长度方向上设置的第二挡板段，第三导流板与第一导流板、第二导流板之间均留有竖向间距；船体上还设有回收舱，回收舱与一次分离舱、二次分离舱之间均连接有油膜的抽吸管道，所述抽吸管道上设有控制阀，一次分离舱及二次分离舱上均设有油位传感器。

其进一步技术方案为：

所述第二导流板带有倾斜段，所述倾斜段伸入二次分离舱，当转动闸板转动至直立位置时，第二导流板与转动闸板贴合形成“V”字形结构，所述“V”字形结构的开口朝向一次分离舱。

所述第三导流板的所述第二挡板段呈“V”字形结构，所述“V”字形结构的开口朝向二次分离舱的顶部，且所述“V”字形结构的尾端呈上扬状。

所述第三导流板的所述第二挡板段的上方设有至少一块第四导流板，第四导流板位于呈“V”字形结构第二挡板段的闭合端后侧的倾斜臂上方，并且与所述倾斜臂成相适应的倾斜状。

所述第一导流板自二次分离舱的后端向二次分离舱的前端延伸至二次分离舱舱体长度的至少二分之一处。

所述第二导流板位于第一导流板的前端与一次分离舱的后端之间的空间的中前部。

所述推进装置包括主推进器及侧向推进器。

本发明的技术效果：

本发明通过船体上的可直通/隔断的主流道的设置，可对船体不收油航行及油膜回收分离作业的两种状态提供切换功能，在主流道直通的状态下，船体不收油正常航行，主流道隔断的情况下，船体处于收油状态；通过相邻的两个分离舱的设置，并且通过在二次分离舱底部以及二次分离舱内部的导流板、与处于直立位置时转动闸板贴合的导流板的设置，能够为低速航行下的一次油水分离作业状态下被隔断的主流道提供一个过渡流道，从而使得经由一次油水分离后的水体从一次分离舱排出后进入所述过渡流道，并经由所述过渡流道回到主流道，并最终从主流道排出船体，实现油膜回收与分离，同时二次分离舱底部的导流板以及二次分离舱内部的导流板的设置能够在二次分离舱后部形成用于二次油水分离的惰性舱，当来流速度较高在一次分离舱内形成扰流时，能够在一次油水分离的同时，带动一部分从一次分离舱排出的含油水体进入所述惰性舱进行二次油水分离，由此提高来流速度较大时的油水分离的效果；由于本发明的油水分离是基于油水比重差的自动油水分离，完全不同于传统的粘附式收油的原理，因此，不论油膜粘度高低以及油膜厚薄，均能进行回收及处理，与传统的粘附式收油不同，本发明尤其适用于薄油膜的回收和分离，工程实际使用中，针对回收的油层厚度薄至μm量级。

附图说明

图1为本发明的结构原理示意图，图中还示出了船体甲板上用作安全防护的围栏，图中本发明所述回收分离装置处于不收油的正常航行状态下，即转动闸板处于主流道底部。

图2为图1的俯视结构示意图。

图3为本发明所述回收分离装置处于低速收油的结构原理示意图。

图4为本发明所述回收分离装置处于高速收油的结构原理示意图。

其中：1、船体；2、主流道；3、推进装置；4、调节围堰；5、一次分离舱；6、二次分离舱；7、第一导流板；8、转动闸板；9、第二导流板；10、第三导流板；11、回收舱；12、控制阀；13、第四导流板；14、油膜层。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

见图1、图2，本发明包括船体1，船体1设有使含油水体进入和通行的主流道2，主流道2从船体1的船艏延伸至船艉，主流道2的入口设在船体1的船艏，主流道2的出口设在船体1的船艉，主流道2的入口高于主流道2的出口，船体1的船艉设有推进装置3；主流道2的前段成下坡状倾斜，所述前段上设有调节围堰4，用于根据来流速度来调节主流道2的入口，从而调节主流道2的入口处的流速，所述入口处的流速可以根据主流道2的流量来计算，具体地，在主流道2中设有流量测试传感器，所述流量测试传感器用于检测主流道2中的流量，根据主流道2的流量以及主流道2各个流道段的截面积，可以计算出主流道2的入口来流速度、一次分离舱5的排出口速度等主流道2上各流道段的流速；船体1上设有一次分离舱5，一次分离舱5的前端通过主流道2的入口与外部含油水体连通，一次分离舱5的后端排出口与主流道2连通；一次分离舱5的后端设有二次分离舱6，一次分离舱2与二次分离舱6沿着船体1的长度方向相邻布置，二次分离舱6的底部设有第一导流板7，第一导流板7自二次分离舱6的后端向二次分离舱6的前端延伸，且第一导流板7的前端与一次分离舱5的后端之间留有空间，所述空间使二次分离舱6与主流道2连通，所述空间内设有固定的第二导流板9，第二导流板9上端伸入二次分离舱6，一次分离舱5的后端排出口与第一导流板7之间设有转动闸板8，转动闸板8的转动中心设在主流道2的底部，当转动闸板8转动至直立位置时，第二导流板9与转动闸板8贴合从而将主流道2隔断；二次分离舱6内设有第三导流板10，第三导流板10位于第二导流板9后端与第一导流板7前端之间的空间的上方，第三导流板10包括沿船体1高度方向上设置的第一挡板段及沿船体1长度方向上设置的第二挡板段，第三导流板10与第一导流板7之间、第三导流板10与第二导流板9之间均留有竖向间距，所述竖向间距能够保证流体从二次分离舱6流入主流道2；船体1上还设有回收舱11，回收舱11与一次分离舱5、二次分离舱6之间均连接有油膜的抽吸管道，所述抽吸管道上设有控制阀12，一次分离舱5及二次分离舱6上均设有油位传感器。其中，设在主流道2成下坡状倾斜的前段上的调节围堰4同样是倾斜设置的，其位于主流道2的底部，通过使调节围堰4沿着主流道2的所述前段朝向或背离主流道2的入口移动，即可实现主流道2入口的调节，进而调节主流道2入口的流速，控制调节围堰4移动的技术手段属于现有技术，可以采用油缸驱动、电动推杆驱动、滚珠丝杠副或者齿轮齿条传动副等能够实现平移运动的现有机械手段来实现；转动闸板8绕着主流道2底部上的转动中心转动的技术手段属于现有技术，如采用电机或液压马达驱动转轴转动从而带动转动闸板8转动，或者通过液压马达驱动、齿轮传动来实现转动闸板8的转动运动。见图2，从二次分离舱6底部的第一导流板7 下方开始，所述主流道2被分成至少两条支流道，所述每个支流道的出口处设有用于造流的推进装置，如此，可以提高主流道2出口处的负压造流作用。

进一步地，为了确保经一次分离舱5进行油水分离后的流体能够顺畅地进入由第一导流板7、第二导流板9、第三导流板10以及转动闸板8形成的过渡流道内，并经由该所述过渡流道回到主流道2，所述第二导流板9带有倾斜段，所述倾斜段伸入二次分离舱6，当转动闸板8转动至直立位置时，第二导流板9与转动闸板8贴合形成“V”字形结构，所述“V”字形结构的开口朝向一次分离舱5，即第二导流板9的所述倾斜段的上端与转动闸板8转动中心之间的横向间距大于所述倾斜段的下端与转动闸板8转动中心之间的横向间距，具体地，所述倾斜段的倾斜度根据来流速度进行具体设计。

进一步地，当来流速度较大时，为了能够确保将经一次分离舱5进行油水分离后的流体在进入二次分离舱6形成的漩涡打散，并引导流体顺畅进入由第三导流板10及第一导流板7在二次分离舱6后方形成的惰性舱内，所述第三导流板10的沿船体1长度方向上设置的第二挡板段呈“V”字形结构，所述“V”字形结构的开口朝向二次分离舱6的顶部，且所述“V”字形结构的尾端呈上扬状，所述“V”字形结构的首端呈水平状或者上扬状，具体地，所述“V”字形结构的首端水平或上扬由二次分离舱6的形状和容积及形状决定，所述“V”字形结构的首端及尾端上扬的角度同样根据来流速度来进行具体设计。

所述第三导流板10的第二挡板段的上方设有至少一块第四导流板13，第四导流板13位于呈“V”字形结构的第二挡板段的闭合端后侧的倾斜臂上方，并且与所述倾斜臂成相适应的倾斜状，第四导流板13对流体其导流作用。

所述第一导流板7自二次分离舱6的后端向二次分离舱6的前端延伸至二次分离舱6舱体长度的至少二分之一处，可以确保由第三导流板10及第一导流板7在二次分离舱6后方形成的惰性舱能够为油水的二次分离提供充足的空间。

具体地，所述第二导流板9位于第一导流板7的前端与一次分离舱5的后端之间的空间的中前部，其具体位置与二次分离舱6的长度有关。

所述推进装置3包括主推进器及侧向推进器，其中，主推进器不仅能够为船体1提供动力，实现推进功能，而且能够在主流道2的出口处形成负压，起到造流功效；侧向推进器能控制船体1在原地进行转向或掉头，能够对指定区域的水面油膜进行回收、分离。

本发明的运行方式如下：

不收油的正常航行状态：见图1、图2，所述转动闸板8贴合在主流道2的底部，使主流道2形成一条直通流道，将调节围堰4背离主流道2入口移动到较低位置，调节围堰4的移动距离根据来流速度以及主流道2入口的设计流速来决定，由此使得主流道2入口的平均流速处于设计流速范围，此时，含油水体从主流道2的入口进入主流道2，在船艉主推进器造流的作用下，含油水体直接从主流道2排出船体，在不收油的正常航行状态下，含油水体在船体1内的流经路径最短，损耗最小，产生最大推力，船体1快速前进，图1中带有箭头的虚线即为此时含油水体的流动路径；

低速航行下的收油过程：见图3，所述转动闸板8转动至直立位置，与第二导流板9贴合将直通的主流道2隔断，由于船体1低速航行时，来流速度较低，将调节围堰4朝向主流道2入口移动，调节围堰4的移动距离根据来流速度以及主流道2入口的设计流速来决定，使主流道2入口的平均流速提高至设计流速范围，此时，由于转动闸板8及第二导流板9将主流道2隔断，因此，含油水体从主流道2的入口进入主流道2后，聚集在一次分离舱5内，通过转动闸板8的隔断以及调节围堰4的调节作用，此时，一次分离舱5上部的流速较低且一次分离舱5内无扰流，由于油水比重差，含油水体在一次分离舱5内进行自动分层，即油膜在上，水在油膜之下，由此，含油水体在一次分离舱5内进行自动油水分离，同时主流道2入口附近油膜下方的水因推进产生的负压作用而被吸入一次分离舱5，并带动表面薄油膜进入一次分离舱5，薄油膜因密度小于水的密度，将聚集在一次分离舱5表面，由一次分离舱5上设置的油位传感器检测一次分离舱5内所聚集的薄油膜的厚度，当所述油位传感器检测到薄油膜厚度达到设计厚度时，则控制回收舱11与一次分离舱5之间的所述抽吸管路上的控制阀12打开，一次分离舱5内聚集的薄油膜通过所述抽吸管路抽吸入回收舱11中储存，通过泵对所述抽吸管路提供抽吸力，一次分离舱5内聚集的薄油膜抽吸完毕后，关闭所述控制阀12，而油膜之下的水则在推进产生的负压作用下，进入由第一导流板7、第二导流板9、第三导流板10以及转动闸板8形成的过渡流道内，并经由所述过渡流道进入主流道2，并最终从主流道2排出船体1，图3中带有箭头的虚线即为此时水体的流动路径，附图标记14表示在一次分离舱5表面聚集形成的油膜层，在低速航行的收油过程中，由于来流速度以及一次分离舱5上部流速均较低，且无扰流，在第三导向板10沿二次分离舱6长度及高度方向上的阻挡及导流作用下，从一次分离舱5排出口排出的水体能够顺畅地进入所述过渡流道，并经由所述过度流道回到主流道2，并最终将经过油水分离后的水体排出船体1；通过一次分离舱5上设置的所述油位传感器检测一次分离舱5表面的油膜厚度，能够实现不间断地回收和分离薄油膜；

高速航行下的收油过程：见图4，所述转动闸板8转动至直立位置，与第二导流板9贴合将直通的主流道2隔断，由于船体1高速航行时，来流速度较大，将调节围堰4背离主流道2入口移动，调节围堰4的移动距离根据来流速度以及主流道2入口的设计流速来决定，使主流道2入口的平均流速降低至设计流速范围，此时，由于转动闸板8及第二导流板9将主流道2隔断，因此，含油水体从主流道2的入口进入主流道2后，聚集在一次分离舱5内，含油水体在一次分离舱5内进行自动分离，通过一次分离舱5上设置的油位传感器检测聚集在一次分离舱5表面的油膜厚度，来控制一次分离舱5内聚集的油膜的不间断回收；在船体1高速航行的收油过程中，一旦船体1航行速度超过本发明的设计航速范围，此时，来流速度较大，使得进入主流道2的含油水体在一次分离舱5内的形成扰流，在经由一次分离舱5对进入的含油水体进行一次油水分离并回收油膜的同时，从一次分离舱5排出口排出的含油水体大部分能够进入由第一导流板7、第二导流板9、第三导流板10以及转动闸板8形成的所述过渡流道，而还有一部分则在扰流的带动下越过第三导流板10的阻挡作用，流动到第三导流板10上方，并经由第三导流板10及第四导流板13的导流作用被引流至由第三导流板10及第一导流板7在二次分离舱6后方形成的惰性舱内，还未来得及分离的含油水体在所述惰性舱内进行二次油水分离，同样地，通过设置在二次分离舱6上的油位传感器检测聚集在二次分离舱6表面的油膜厚度，来控制二次分离舱6内聚集的油膜的不间断回收，为了直观表示一次分离及二次分离的流体流动情况，图4中采用两条路径来区别表示，其中，图4中带有箭头的虚线为经一次油水分离后水体的流动路径，图4中带有箭头的单点划线为先后经过一次油水分离和二次油水分离后水体的流动路径。

本发明所述回收分离装置是否进行二次分离取决于来流速度，在实际的工程使用中，是否二次分离的来流速度分界线为0.5m/s,当然，来流速度越大，收油效果越差，油水乳化的几率越大。本发明在实际使用过程中，可以通过在船体上配装一套现有技术中成熟的无线遥控系统，对油膜回收、分离进行遥控操作。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。 

Claims (7)

1.一种水面薄油膜回收分离装置，其特征在于：包括船体（1），船体（1）设有使含油水体进入和通行的主流道（2），主流道（2）从船体（1）的船艏延伸至船艉，主流道（2）的入口设在船体（1）的船艏，主流道（2）的出口设在船体（1）的船艉，主流道（2）的入口高于主流道（2）的出口，船体（1）的船艉设有推进装置（3）；主流道（2）的前段成下坡状倾斜，所述前段上设有调节围堰（4），用于调节主流道（2）的入口；船体（1）上设有一次分离舱（5），一次分离舱（5）的前端通过主流道（2）的入口与外部含油水体连通，一次分离舱（5）的后端排出口与主流道（2）连通；一次分离舱（5）的后端设有二次分离舱（6），二次分离舱（6）的底部设有第一导流板（7），第一导流板（7）自二次分离舱（6）的后端向二次分离舱（6）的前端延伸，且第一导流板（7）的前端与一次分离舱（5）的后端之间留有空间，所述空间使二次分离舱（6）与主流道（2）连通，所述空间内设有固定的第二导流板（9），第二导流板（9）上端伸入二次分离舱（6），一次分离舱（5）的后端排出口与第一导流板（7）之间设有转动闸板（8），转动闸板（8）的转动中心设在主流道（2）的底部，当转动闸板（8）转动至直立位置时，第二导流板（9）与转动闸板（8）贴合将主流道（2）隔断；二次分离舱（6）内设有第三导流板（10），第三导流板（10）位于第二导流板（9）后端与第一导流板（7）前端之间的空间的上方，第三导流板（10）包括沿船体（1）高度方向上设置的第一挡板段及沿船体（1）长度方向上设置的第二挡板段，第三导流板（10）与第一导流板（7）、第二导流板（9）之间均留有竖向间距；船体（1）上还设有回收舱（11），回收舱（11）与一次分离舱（5）、二次分离舱（6）之间均连接有油膜的抽吸管道，所述抽吸管道上设有控制阀（12），一次分离舱（5）及二次分离舱（6）上均设有油位传感器。

2.按权利要求1所述的一种水面薄油膜回收分离装置，其特征在于：所述第二导流板（9）带有倾斜段，所述倾斜段伸入二次分离舱（6），当转动闸板（8）转动至直立位置时，第二导流板（9）与转动闸板（8）贴合形成“V”字形结构，所述“V”字形结构的开口朝向一次分离舱（5）。

3.按权利要求2所述的一种水面薄油膜回收分离装置，其特征在于：所述第三导流板（10）的所述第二挡板段呈“V”字形结构，所述“V”字形结构的开口朝向二次分离舱（6）的顶部，且所述“V”字形结构的尾端呈上扬状。

4.按权利要求3所述的一种水面薄油膜回收分离装置，其特征在于：所述第三导流板（10）的所述第二挡板段的上方设有至少一块第四导流板（13），第四导流板（13）位于呈“V”字形结构第二挡板段的闭合端后侧的倾斜臂上方，并且与所述倾斜臂成相适应的倾斜状。

5.按权利要求1所述的一种水面薄油膜回收分离装置，其特征在于：所述第一导流板（7）自二次分离舱（6）的后端向二次分离舱（6）的前端延伸至二次分离舱（6）舱体长度的至少二分之一处。

6.按权利要求1所述的一种水面薄油膜回收分离装置，其特征在于：所述第二导流板（9）位于第一导流板（7）的前端与一次分离舱（5）的后端之间的空间的中前部。

7.按权利要求1至6任一权利要求所述的一种水面薄油膜回收分离装置，其特征在于：所述推进装置（3）包括主推进器及侧向推进器。