CN111042076B - 一种泄漏石油收集及分类装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种泄漏石油收集及分类装置，属于水面油污清理技术领域，本装置包括：分离处理组件，设于水面移动组件上，分离处理组件通过外设的吸液动力件和传液管抽取水面油液混合体，分离处理组件包括处理箱体，处理箱体一侧设有与传液管连接的混合液进管，混合液进管内设至少两个进流导向套，进流导向套两端口为圆形且大小不一，孔径小端与油水混合液出流方向端设置，孔径大端与油水混合液进流方向端设置，处理箱体内设油水第一分离室、油水第二分离室和排液室。本发明通过离心分离以及沉降分离的方式促进油粒膜破裂以提高油粒聚结效果来提升泄漏原油回收量，并保证了对油粒径小于100μm浮油回收，降低泄漏原油对环境的污染以及泄漏损失。

Description

一种泄漏石油收集及分类装置

技术领域

本发明属于水面油污清理技术领域，具体涉及一种泄漏石油收集及分类装置。

背景技术

据1977年至2000年的不完全统计全球发生的运算船石油泄漏事故已达156起每年泄漏到海洋中的石油约占全世界原油产量的0.5％给人类生活、生态环境、经济发展都造成极为恶劣的影响。比较著名的事故如：1989年艾克森石油公司的一艘油轮驶入美国阿拉斯加州的威廉王子港时触礁沉没，造成上万吨原油泄漏。最终用于该事故的救助及赔偿的费用高达80亿美元，又如2002年11月威望号油轮在西班牙附近海域搁浅沉没使上万吨燃油泄漏到海中。这场灾难性的燃油泄漏事故使西班牙约350公里的海岸线被污染并已扩展到法国的海岸沿线，使生态环境受到很大破坏。污染导致病毒和寄生虫大规模蔓延鱼类、鸟类、及其它海洋生物的生存面临严重威胁。当地的海水养殖业、渔业和旅游业都受到很大影响。仅清理污染的费用就超过十亿欧元。目前清除海面石油污染的方法有化学和物理两大类方法。化学方法是通过向泄漏石油的海面上喷洒化学药剂，使石油的分散状态发生改变而得以清除。但是化学药剂的使用可能会对海洋造成新的污染，而且大面积的使用化学药剂会使清污的成本大大提高，因此这种清污方法不被广泛采用。物理方法通常采用围栏阻挡石油扩散，再采用吸油机将石油吸附起来，或者在海面上投放吸附物质将石油吸附起来，此种方法效果不佳，效率低下；也有采用大型机械的收集方法，这种方法造价过高、能耗过大、收集的效率低下。

发明内容

本发明的目的在于提供一种泄漏石油收集及分类装置，通过离心分离以及沉降分离的方式促进油粒膜破裂以提高油粒聚结效果来提升泄漏原油回收量，并保证了对油粒径小于100μm浮油回收，降低泄漏原油对环境的污染以及泄漏损失。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：一种泄漏石油收集及分类装置，包括：分离处理组件，设于水面移动组件上，分离处理组件通过外设的吸液动力件和传液管抽取水面油液混合体，分离处理组件包括处理箱体，处理箱体一侧设有与传液管连接的混合液进管，混合液进管内设至少两个进流导向套，进流导向套两端口为圆形且大小不一，孔径小端与油水混合液出流方向端设置，孔径大端与油水混合液进流方向端设置，处理箱体内设与混合进液管连通的油水第一分离室，油水第一分离室由隔腔板体和分离套筒构成，油水第一分离室的侧方设油水第二分离室，分离套筒上开设混液出流通槽用于连通油水第一分离室和油水第二分离室，油水第二分离室一侧设有通过隔腔板体分隔而成的排液室且隔腔板体底部与油水第二分离室底面存留水体通过的通道，油水第二分离室上部设有用于排出油体的排油组件。油水第二分离室底部设有导流底台，导流底台截面为直角三角状，直角边靠近排液室端，油液第二分离室底部连接有排液第一管体。

本发明选择在水面移动组件上设置分离处理组件的方式来通过水面移动组件在石油泄漏海域进行水面移动对水面的油水混合液进行收集、分离工作，相比较于现有技术中采用化学方法处理泄漏石油的方式，本发明采用物理法进行处理泄漏石油，清污成本低且有效避免化学药剂使用不规范对海水造成新污染的问题，本发明的装置设有的水面移动组件有效提升本发明装置在水面的机动性，吸液动力件和传液管抽取水面油液混合体进入分离处理组件内进行油水分离处理，在油水混合体进入混合进液管内并且油水混合液先经过进流导向套的孔径大端再由进流导向套孔径小端排出，油水混合液在进流导向套内流通面不断缩小形成挤压效果有利于油粒膜破裂，来增加油水混合液中的油粒径大于100μm的浮油与混合液中油粒径小于100μm浮油之间的接触量进行油粒聚结更利于后续浮升效果，并且通过设置至少两个进流导向套来提高进入混合进液管内的浮油粒径，实现进入油水第一分离室内的油水混合液中水体含有悬浮于水体内微小油珠的数量减小提高油体回收量和分离效果。油水混合体进入处理箱体内先在由分离套筒和隔腔板体构成的油水第一分离室进行离心分离后通过混合出流通槽排入油水第二分离室内进行静置分离后将油水混合液进行油水分离，分离获得的油体浮于油水第二分离室上部空间并通过排油组件排出，分离的水体通过隔腔板体底部与油水第二分离室底面存留水体通过的通道进入排液室内进行排水操作，且设有的通道位置来排出油水第二分离室底部的水体，且此处的水体中的油体含量较少以此降低排出水体中的油粒、乳化油含量，提高油水分离效果。

优选的，排液室内设有溢流板体，且溢流板溢流方向端连接有溢流第一管体将水体排出分离处理组件，设计溢流板用于限制出水水流的流出高度，在水面高度高于溢流板高度时水体溢流并通过溢流第一管体排出，通过此设计来满足对水体中的固体颗粒物或杂质进行截留在油水第二分离室内提高排出水体的水质质量，截留的固体颗粒物在油水第二分离室内底部由排液第一管体排出处理。

优选的，排油组件包括排油套筒，排油套筒侧方通过限位封板与处理箱体内的隔腔板体连接限制油水第二分离室的液面高度，排油套筒上部延伸至处理箱体内并与处理箱体上部连接，连接处设有压力调节管，排油套筒内设倒放排油漏斗，排油漏斗出油口水平高度位置高于限位封板水平高度位置，且排油漏斗出油口设有用于将油体排出处理箱体的排油滑管，处理箱体外设有与排油滑管对应设置的集油容器。本发明通过限位封板对油水第二分离室内上部进行限制液面高度，在油水分离室内的原有聚集在限位封板下部，通过设排油套筒形成一个泄油点进行排油工作，在油水第一分离室内的油水混合液不断进入油水第二分离室内的情况下进一步提高限位封板下方油体聚集速度以及排出速度，为调整第二分离室内的液压通过延伸排油套筒以及设置压力调节管来调控液压，同时在排油套筒内设倒放排油漏斗用于缩小出油口来提高泄油点位的向上排油的压力效果，同时出油面的缩小有利于出油口液面均为原油而水体限于原油下方来避免水体排出。

优选的，排油套筒位于限位封板水平高度以下的套筒侧壁上环绕开设混液侧进通孔，排油套筒底部开设水体排出通孔，排油漏斗顶部设油体排出通孔，且排油漏斗下方的排油套筒内设有具有浮力的容积调节件。在排油套筒的侧壁设置混液侧进通孔用于将限位封板下方聚集的油层以及的油水混合液送入排油套筒内，由于在进入时可能油层厚度较薄会有水体一并进入排油套筒内，在排油套筒内设置容积调节件的方式来缩小排油漏斗与排油套筒底部之间容积，油水混合液在进入含有容积调节件的排油套筒内后，利用油水密度差来实现油体浮于水体上部且由于限位封板下部聚集的油体的油粒均较大故进入排油套筒内的油水分离速度较快，当进入排油套筒内的油水混合液中的原油占比较大时，原油可占排油套筒内大部分容积从而对浮于水面的容积调节件形成下压力来将更多的水体由排油套筒底部的水体排出通孔排出以此提高排油套筒内的原油量以提高原油排出效率，当进入排油套筒内的油水混合液中的原油占比较小时，水体占排油套筒大部分容积而水体由于密度位于排油套筒底部故可形成对上部的容积调节件以及原油向上的推力，来提高进入排油套筒的油体排油速度，同时，排油套筒是对限位封板下方聚集的油层进行排油处理，故不会出现排油套筒内无原油的现象出现，避免了水体排出至集油容器的问题，并且容积调节件的设置有效缩小原油与水体表面之间接触面以缩小油体中的较小油粒与水体混合的几率，以提高油水分离效果。

优选的，油水第一分离室内竖直的分离组件，分离组件由设置在油水第一分离室上壁的驱动组件驱动旋转，且第一分离室内设封合板体，封合板体用于将驱动组件与油水第一分离室内液体分隔，驱动组件通过贯穿封合板体的驱动连轴与分离组件连接。在分离箱体内设油水第一分离室和油水第二分离室来进行分步分离油水，本发明是对水面的水面混合液进行优先分离处理，油水混合液在进入油水第一分离室内经过进流导向套引导作用提高水中油粒粒径，油水第一分离室内所分离的油水混合液为油包水混合液，在油水第一分离室内通过驱动组件来驱动分离组件的低速旋转运动形成离心场来提高油水分离效率，分离组件的转速限制在30r/min至45r/min之间，在对水包油的混合液进行油水分离时选择高转速分离，通过封合板体来避免驱动组件与油水混合液的接触。

优选的，分离组件包括与驱动连轴连接的分离驱动主轴体，驱动主轴体底部连接圆盘状的驱动底板，驱动底板上设有环绕分离驱动主轴体的分离驱动副轴体，分离驱动副轴体和分离驱动主轴体轴线平行且分离驱动副轴体直径小于分离驱动主轴体，且两者之间通过连杆连接。在驱动主件带动驱动连接旋转的作用下来驱动同轴的分离驱动主轴体旋转作用并带动驱动底板和分离驱动副轴体的旋转作用以形成离心场，轻质相的油体在分离驱动主轴体附近聚集，同时所设计的分离驱动副轴体在旋转过程中有利于形成第二涡流，使分离组件在离心旋转作用下在分离套筒内形成多涡流以对油粒径在10～100μm之间的油粒形成进一步的离心分离作用提高该范围粒径的油粒向油水混合液上层聚集量以及聚结量，重质相的水体这在分离套筒底部聚集以达到水油分层的目的并通过混合出流通槽将分层的油水排入油水第二分离室内进一步分离。

优选的，分离驱动主轴体表面套接双层主套体，主套体的截面为波浪形板体构成的环状，双层主套体之间设有间隙，且外层主套体表面均设换液孔体，内层主套体与分离驱动主轴体表面之间填充磁性体。主套体选用半金属磁性材料，在进行对油水混合液离心分离工作中，轻质相的油体在驱动主轴体附近聚集同时驱动主轴体附近还聚集油粒径在10～100μm之间的油粒混合液，利用分离驱动主轴体带动磁性体的旋转运动并且油水混合液通过换液孔体进入两主套体之间的间隔空间内，在该空间内油水混合在离心作用下环形流动且流动线形为波浪形以此使油水混合液中的油粒不断产生位移碰撞以实现油粒粒径的不断增大，粒径增大的油粒在两主套体之间的间隔空间内因离心力向上浮动由换液孔体向外排出而油粒大量分离的水体向下聚集并由换液孔体向外排出，在这一过程中具有磁性的磁性体同时驱动外层的主套体旋转作用，进一步提高两主套体之间的混合液在环绕流动过程中的位移以及碰撞次数提高破乳聚结效果。在对水包油的混合液进行分离处理时，将外层主套体更换为磁性体材料，内层主套体更换为金属材料，通过交替磁场的方式来提高内层主套体表面热量以降低两主套体之间的混合液中的油粒界面膜强度来提高水包油混合液中油粒的聚结效果。

优选的，驱动底板底面中心处连接有圆柱状定心转轴，分离套筒底面设有与定心转轴配合的定心限位套。通过设计定心转轴和定心限位套体的方式来降低分离驱动主轴体的转动时的晃动以保证离心效果，且定心转轴和定心限位套体之间存留一定间隙以降低两者之间的摩擦接触对分离驱动主轴转速的影响，或可在定心转轴和定心限位套体之间设轴承等部件以进一步降低摩擦。

优选的，分离套筒上开设混液出流通槽一端与分离套筒底面平齐，且混液出流通槽开设流通高度D为分离套筒直径长度的35％～46％，分离套筒内的油水混合液在进行离心分离过程中部分分层后油水通过分离套筒侧面的混液出流通槽排出油水第一分离室进入油水第二分离室内，在这一过程中，通过限定混液出流通槽的高度来限制混液出流通槽出流口面积以限制控制分离套筒内离心分离的油水液体流速，具体根据如下公式计算：

式中，V为分离套筒内离心分离的油水液体流速，单位：m/s；ρ_ω为水相密度，单位：kg/m³；ρ_o为油相密度，单位：kg/m³；d为离心场直径，单位：m；g为重力加速度，单位：m/s²；K为油水混合液排出面积，单位：m²；通过限定混液出流通槽的高度来限制混液出流通槽出流口面积以控制分离套筒内离心分离的油水液体流速以保证分离套筒内离心效果以及降低从混液出流通槽流处的分层油、水相对油水第二分离室内的液体扰动量，实现油水第二分离室内的油水沉降分离效果。

优选的，传液管管口设有吸液套体，吸液套体为中空碟型，吸液套体上部环绕开设矩形的第一进液槽，下部环绕开设矩形的第二进液槽，第二进液槽数量少于第一进液槽数量，且吸液套体底面封口处置，且封口面采用浮性材料封口。选择在传液管的管口设置吸液套筒的方式可有效防止在吸液过程中误吸杂物导致传液管堵塞，如因石油泄漏而死亡的海洋生物，在抽取海域水面的泄漏石油过程中吸液套筒可有效保证优先抽取表层液面油水混合物降低水体中油体含量，具体将吸液套体底面封口并采用浮性材料为吸液套体在水面提供一定的浮力保证吸液套体在工作中处于液面表层对液面表层水体进行抽取表层石油，降低抽取水量，同时设置第一进液槽和第二进液槽的数量以位置来使在油水混合液抽取过程中第一进液槽抽取混合液量大于第二进液槽抽取的混合液量以控制吸液套体优先抽取液面聚结的原油，以提高泄漏原油回收效率。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明采用物理法进行处理泄漏石油，清污成本低且有效避免化学药剂使用不规范对海水造成新污染的问题，通过离心分离以及沉降分离的方式促进油粒膜破裂以提高油粒聚结效果来提升泄漏原油回收量，并保证了对油粒径小于100μm浮油回收，降低泄漏原油对环境的污染以及泄漏损失。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出本申请实施例提出的泄漏石油收集及分类装置使用状态下示意图；

图2示出本申请实施例提出分离组件内部示意图；

图3示出本申请实施例提出的排油组件示意图；

图4示出本申请实施例提出的排油组件内水体容积大于油体容积状态下容积调节件位移示意图；

图5示出本申请实施例提出的排油组件内水体容积小于油体容积状态下容积调节件位移示意图；

图6示出本申请实施例提出的分离组件结构示意图；

图7示出本申请实施例提出的图1中a部放大示意图；

图8示出本申请实施例提出的分离套筒剖视图；

图9示出本申请实施例提出的进流导向套的结构示意图；

图10示出本申请实施例提出的吸液套体结构示意图；

图11示出本申请实施例3中各实验组分离获得原油含水率统计图。

附图标记说明：100-水面移动组件；10-吸液动力件；11-传液管；20-分离处理组件；21-混合液进管；22-排液第一管体；23-溢流第一管体；24-隔腔板体；25-溢流板体；26-导流底台；28-油水第二分离室；29-排液室；30-进流导向套体；40-分离组件；41-分离套筒；411-混液出流通槽；42-封合板体；43-驱动组件；44-驱动连轴；45-分离驱动主轴体；451-换液孔体；452-主套体；453-磁性体；46-分离驱动副轴体；47-驱动底板；4711-定心转轴；472-定心限位套；50-排油组件；51-限位封板；52-排油套筒；5211-混液侧进通孔；522-油体排出通孔；523-水体排出通孔；53-压力调节管；54-排油滑管；55-集油容器；56-容积调节件；60-吸液套体；61-第一进液槽；62-第二进液槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

参见图1、2、9所示，一种泄漏石油收集及分类装置，包括：分离处理组件20，设于水面移动组件100上，分离处理组件20通过外设的吸液动力件10和传液管11抽取水面油液混合体，分离处理组件20包括处理箱体，处理箱体一侧设有与传液管11连接的混合液进管21，混合液进管21内设至少两个进流导向套30，进流导向套30两端口为圆形且大小不一，孔径小端与油水混合液出流方向端设置，孔径大端与油水混合液进流方向端设置，处理箱体内设与混合进液管21连通的油水第一分离室，油水第一分离室由隔腔板体24和分离套筒41构成，油水第一分离室的侧方设油水第二分离室28，分离套筒41上开设混液出流通槽411用于连通油水第一分离室和油水第二分离室28，油水第二分离室28一侧设有通过隔腔板体24分隔而成的排液室29且隔腔板体24底部与油水第二分离室28底面存留水体通过的通道，油水第二分离室28上部设有用于排出油体的排油组件50。油水第二分离室28底部设有导流底台26，导流底台26截面为直角三角状，直角边靠近排液室29端，油液第二分离室28底部连接有排液第一管体22。

本发明选择在水面移动组件100上设置分离处理组件20的方式来通过水面移动组件100在石油泄漏海域进行水面移动对水面的油水混合液进行收集、分离工作，相比较于现有技术中采用化学方法处理泄漏石油的方式，本发明采用物理法进行处理泄漏石油，清污成本低且有效避免化学药剂使用不规范对海水造成新污染的问题，本发明的装置设有的水面移动组件100有效提升本发明装置在水面的机动性，吸液动力件10和传液管11抽取水面油液混合体进入分离处理组件20内进行油水分离处理，在油水混合体进入混合进液管21内并且油水混合液先经过进流导向套30的孔径大端再由进流导向套30孔径小端排出，油水混合液在进流导向套30内流通面不断缩小形成挤压效果有利于油粒膜破裂，来增加油水混合液中的油粒径大于100μm的浮油与混合液中油粒径小于100μm浮油之间的接触量进行油粒聚结更利于后续浮升效果，并且通过设置至少两个进流导向套30来提高进入混合进液管21内的浮油粒径，实现进入油水第一分离室内的油水混合液中水体含有悬浮于水体内微小油珠的数量减小提高油体回收量和分离效果。油水混合体进入处理箱体内先在由分离套筒41和隔腔板体24构成的油水第一分离室进行离心分离后通过混合出流通槽411排入油水第二分离室28内进行静置分离后将油水混合液进行油水分离，分离获得的油体浮于油水第二分离室28上部空间并通过排油组件50排出，分离的水体通过隔腔板体24底部与油水第二分离室28底面存留水体通过的通道进入排液室29内进行排水操作，且设有的通道位置来排出油水第二分离室28底部的水体，且此处的水体中的油体含量较少以此降低排出水体中的油粒、乳化油含量，提高油水分离效果。

参见图2所示，排液室29内设有溢流板体25，且溢流板25溢流方向端连接有溢流第一管体23将水体排出分离处理组件20，设计溢流板25用于限制出水水流的流出高度，在水面高度高于溢流板25高度时水体溢流并通过溢流第一管体23排出，通过此设计来满足对水体中的固体颗粒物或杂质进行截留在油水第二分离室28内提高排出水体的水质质量，截留的固体颗粒物在油水第二分离室28内底部由排液第一管体22排出处理。

参见图3所示，排油组件50包括排油套筒52，排油套筒52侧方通过限位封板51与处理箱体内的隔腔板体24连接限制油水第二分离室28的液面高度，排油套筒52上部延伸至处理箱体内并与处理箱体上部连接，连接处设有压力调节管53，排油套筒52内设倒放排油漏斗，排油漏斗出油口水平高度位置高于限位封板51水平高度位置，且排油漏斗出油口设有用于将油体排出处理箱体的排油滑管54，处理箱体外设有与排油滑管54对应设置的集油容器55。本发明通过限位封板51对油水第二分离室28内上部进行限制液面高度，在油水分离室28内的原有聚集在限位封板51下部，通过设排油套筒52形成一个泄油点进行排油工作，在油水第一分离室内的油水混合液不断进入油水第二分离室28内的情况下进一步提高限位封板51下方油体聚集速度以及排出速度，为调整第二分离室28内的液压通过延伸排油套筒52以及设置压力调节管53来调控液压，同时在排油套筒52内设倒放排油漏斗用于缩小出油口来提高泄油点位的向上排油的压力效果，同时出油面的缩小有利于出油口液面均为原油而水体限于原油下方来避免水体排出。

参见图4、5所示，排油套筒52位于限位封板51水平高度以下的套筒侧壁上环绕开设混液侧进通孔521，排油套筒52底部开设水体排出通孔523，排油漏斗顶部设油体排出通孔522，且排油漏斗下方的排油套筒52内设有具有浮力的容积调节件56。在排油套筒52的侧壁设置混液侧进通孔521用于将限位封板51下方聚集的油层以及的油水混合液送入排油套筒52内，由于在进入时可能油层厚度较薄会有水体一并进入排油套筒52内，在排油套筒52内设置容积调节件56的方式来缩小排油漏斗与排油套筒52底部之间容积，油水混合液在进入含有容积调节件56的排油套筒52内后，利用油水密度差来实现油体浮于水体上部且由于限位封板51下部聚集的油体的油粒均较大故进入排油套筒52内的油水分离速度较快，当进入排油套筒52内的油水混合液中的原油占比较大时，原油可占排油套筒52内大部分容积从而对浮于水面的容积调节件56形成下压力来将更多的水体由排油套筒52底部的水体排出通孔523排出以此提高排油套筒52内的原油量以提高原油排出效率，当进入排油套筒52内的油水混合液中的原油占比较小时，水体占排油套筒52大部分容积而水体由于密度位于排油套筒52底部故可形成对上部的容积调节件56以及原油向上的推力，来提高进入排油套筒52的油体排油速度，同时，排油套筒52是对限位封板51下方聚集的油层进行排油处理，故不会出现排油套筒52内无原油的现象出现，避免了水体排出至集油容器55的问题，并且容积调节件56的设置有效缩小原油与水体表面之间接触面以缩小油体中的较小油粒与水体混合的几率，以提高油水分离效果。

参见图2、6所示，油水第一分离室内竖直的分离组件40，分离组件40由设置在油水第一分离室上壁的驱动组件43驱动旋转，且第一分离室内设封合板体42，封合板体42用于将驱动组件43与油水第一分离室内液体分隔，驱动组件43通过贯穿封合板体42的驱动连轴44与分离组件40连接。在分离箱体内设油水第一分离室和油水第二分离室28来进行分步分离油水，本发明是对水面的水面混合液进行优先分离处理，油水混合液在进入油水第一分离室内经过进流导向套30引导作用提高水中油粒粒径，油水第一分离室内所分离的油水混合液为油包水混合液，在油水第一分离室内通过驱动组件43来驱动分离组件40的低速旋转运动形成离心场来提高油水分离效率，分离组件40的转速限制在30r/min至45r/min之间，在对水包油的混合液进行油水分离时选择高转速分离，通过封合板体42来避免驱动组件43与油水混合液的接触。

参见图2、6所示，分离组件40包括与驱动连轴44连接的分离驱动主轴体45，驱动主轴体45底部连接圆盘状的驱动底板47，驱动底板47上设有环绕分离驱动主轴体45的分离驱动副轴体46，分离驱动副轴体46和分离驱动主轴体45轴线平行且分离驱动副轴体46直径小于分离驱动主轴体45，且两者之间通过连杆连接。在驱动主件43带动驱动连接44旋转的作用下来驱动同轴的分离驱动主轴体45旋转作用并带动驱动底板47和分离驱动副轴体46的旋转作用以形成离心场，轻质相的油体在分离驱动主轴体45附近聚集，同时所设计的分离驱动副轴体46在旋转过程中有利于形成第二涡流，使分离组件40在离心旋转作用下在分离套筒41内形成多涡流以对油粒径在10～100μm之间的油粒形成进一步的离心分离作用提高该范围粒径的油粒向油水混合液上层聚集量以及聚结量，重质相的水体这在分离套筒41底部聚集以达到水油分层的目的并通过混合出流通槽411将分层的油水排入油水第二分离室28内进一步分离。

参见图2、6所示，分离驱动主轴体45表面套接双层主套体452，主套体452的截面为波浪形板体构成的环状，双层主套体452之间设有间隙，且外层主套体452表面均设换液孔体451，内层主套体452与分离驱动主轴体45表面之间填充磁性体453。主套体452选用半金属磁性材料，在进行对油水混合液离心分离工作中，轻质相的油体在驱动主轴体45附近聚集同时驱动主轴体45附近还聚集油粒径在10～100μm之间的油粒混合液，利用分离驱动主轴体45带动磁性体453的旋转运动并且油水混合液通过换液孔体451进入两主套体452之间的间隔空间内，在该空间内油水混合在离心作用下环形流动且流动线形为波浪形以此使油水混合液中的油粒不断产生位移碰撞以实现油粒粒径的不断增大，粒径增大的油粒在两主套体452之间的间隔空间内因离心力向上浮动由换液孔体451向外排出而油粒大量分离的水体向下聚集并由换液孔体451向外排出，在这一过程中具有磁性的磁性体453同时驱动外层的主套体452旋转作用，进一步提高两主套体452之间的混合液在环绕流动过程中的位移以及碰撞次数提高破乳聚结效果。在对水包油的混合液进行分离处理时，将外层主套体452更换为磁性体材料，内层主套体452更换为金属材料，通过交替磁场的方式来提高内层主套体452表面热量以降低两主套体452之间的混合液中的油粒界面膜强度来提高水包油混合液中油粒的聚结效果。

参见图7所示，驱动底板47底面中心处连接有圆柱状定心转轴471，分离套筒41底面设有与定心转轴471配合的定心限位套472。通过设计定心转轴471和定心限位套体472的方式来降低分离驱动主轴体45的转动时的晃动以保证离心效果，且定心转轴471和定心限位套体472之间存留一定间隙以降低两者之间的摩擦接触对分离驱动主轴45转速的影响，或可在定心转轴471和定心限位套体472之间设轴承等部件以进一步降低摩擦。

参见图8所示，分离套筒41上开设混液出流通槽411一端与分离套筒41底面平齐，且混液出流通槽411开设流通高度D为分离套筒41直径长度的35％～46％，优选为43％，分离套筒41内的油水混合液在进行离心分离过程中部分分层后油水通过分离套筒41侧面的混液出流通槽411排出油水第一分离室进入油水第二分离室28内，在这一过程中，通过限定混液出流通槽411的高度来限制混液出流通槽411出流口面积以限制控制分离套筒41内离心分离的油水液体流速，具体根据如下公式计算：

式中，V为分离套筒41内离心分离的油水液体流速，单位：m/s；ρ_ω为水相密度，单位：kg/m³；ρ_o为油相密度，单位：kg/m³；d为离心场直径，单位：m；g为重力加速度，单位：m/s²；K为油水混合液排出面积，单位：m²；通过限定混液出流通槽411的高度来限制混液出流通槽411出流口面积以控制分离套筒41内离心分离的油水液体流速以保证分离套筒41内离心效果以及降低从混液出流通槽411流处的分层油、水相对油水第二分离室28内的液体扰动量，实现油水第二分离室28内的油水沉降分离效果。

参见图10所示，传液管11管口设有吸液套体60，吸液套体60为中空碟型，吸液套体60上部环绕开设矩形的第一进液槽61，下部环绕开设矩形的第二进液槽62，第二进液槽62数量少于第一进液槽61数量，且吸液套体60底面封口处置，且封口面采用浮性材料封口。选择在传液管11的管口设置吸液套筒60的方式可有效防止在吸液过程中误吸杂物导致传液管11堵塞，如因石油泄漏而死亡的海洋生物，在抽取海域水面的泄漏石油过程中吸液套筒60可有效保证优先抽取表层液面油水混合物降低水体中油体含量，具体将吸液套体60底面封口并采用浮性材料为吸液套体60在水面提供一定的浮力保证吸液套体60在工作中处于液面表层对液面表层水体进行抽取表层石油，降低抽取水量，同时设置第一进液槽61和第二进液槽62的数量以位置来使在油水混合液抽取过程中第一进液槽61抽取混合液量大于第二进液槽62抽取的混合液量以控制吸液套体60优先抽取液面聚结的原油，以提高泄漏原油回收效率。

实施例2：

在发生石油泄漏事故后，通过水面移动组件100，如船体装载分离处理组件20快速航行至石油泄漏海域或水域进行泄漏石油回收工作，通过吸液动力件10，如大功率水泵配合传液管11以及安装的吸液套体60来对水面表层的油水混合体进行抽取进入分离处理组件20内，油水混合液在进入分离处理组件20后分别经油水第一分离室进行离心处理和油水第二分离室沉淀处理将分离获得的原油通过排油组件50排出至集油容器55统一收集，分离的水体通过溢流板体25后由溢流第一管体23排出分离处理组件20，同时油水第二分离室28底部还设有排液第一管22进一步排出油水第二分离室28底部的水体。

在海域出现石油泄漏事件后可先通过浮漂、浮子等对泄漏区域采用围栏法防止泄漏的石油在风和海浪的冲击下进一步扩散，并给予本发明的装置运送到泄漏海域的时间，在本发明的装置达到石油泄漏海域后进行石油收集及分类操作，回收泄漏石油。

实施例3：

泄漏石油模拟收集试验：

为避免试验对环境造成污染，将试验设计在水槽中进行模拟试验，水槽尺寸为：长×宽×高＝3m×1.5m×1m；并且水槽为透明玻璃制成，便于观测，水槽内水体温度为23±1℃，水密度ρ_ω为986kg/m³，油密度ρ_o为892kg/m³，设计泄漏石油流量为1m³/h。

设计四组实验组进行石油收集试验，分别为实验组1、实验组2、实验组3、实验组4，分别对各实验组收集的石油检测含水率，检测方法选用-原油含水量测定卡尔费休库仑滴定法(GB/T11146-2009)。

实验组1选用本发明实施例1的装置，其中混液出流通槽411开设流通高度D为分离套筒41直径长度的43％；

实验组2选用本发明实施例1的装置，其中混液出流通槽411开设流通高度D为分离套筒41直径长度的55％；

实验组3选用本发明实施例1的装置，拆除分离组件40；

实验组4选用硬刷撇油器装置进行撇油，产品为芬兰Lori公司生产。

经测试，各实验组回收石油的含水率如图11所示，由图可知实验组1、2收集获得的原油在收集前20分钟含水率在7％左右，在试验进行到后期实验组1收集获得的原油含水率降低至4％～5％左右，而实验组2收集的原油含水率保持在7％～8.5％，实验组3收集获得的原油在收集前20分钟含水率在10％左右，到收集后期含水率保持在10％～12％，而实验组4收集获得的原油在收集前20分钟收集获得的原油含水率达到18％，在收集后期基本保持在19％～23％，经比较可知实验组1收集获得的原油含水率最低，实验组4收集获得的原油含水率最高。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种泄漏石油收集及分类装置，包括：分离处理组件(20)，设于水面移动组件(100)上，所述分离处理组件(20)通过外设的吸液动力件(10)和传液管(11)抽取水面油水混合液，其特征在于：所述分离处理组件(20)包括处理箱体，所述处理箱体一侧设有与传液管(11)连接的混合液进管(21)，所述混合液进管(21)内设至少两个进流导向套(30)，所述进流导向套(30)两端口为圆形且大小不一，孔径小端与油水混合液出流方向端设置，孔径大端与油水混合液进流方向端设置，所述处理箱体内设与混合液进管(21)连通的油水第一分离室，所述油水第一分离室由隔腔板体(24)和分离套筒(41)构成，所述油水第一分离室的侧方设油水第二分离室(28)，所述分离套筒(41)上开设混液出流通槽(411)用于连通油水第一分离室和油水第二分离室(28)，所述油水第二分离室(28)一侧设有通过隔腔板体(24)分隔而成的排液室(29)且隔腔板体(24)底部与油水第二分离室(28)底面存留水体通过的通道，所述油水第二分离室(28)上部设有用于排出油体的排油组件(50)；所述排液室(29)内设有溢流板体(25)，且所述溢流板体(25)溢流方向端连接有溢流第一管体(23)将水体排出分离处理组件(20)；所述排油组件(50)包括排油套筒(52)，所述排油套筒(52)侧方通过限位封板(51)与处理箱体内的隔腔板体(24)连接限制油水第二分离室(28)的液面高度，所述排油套筒(52)上部延伸至处理箱体内并与处理箱体上部连接，连接处设有压力调节管(53)，所述排油套筒(52)内设倒放排油漏斗，所述排油漏斗出油口水平高度位置高于限位封板(51)水平高度位置，且排油漏斗出油口设有用于将油体排出处理箱体的排油滑管(54)，所述处理箱体外设有与排油滑管(54)对应设置的集油容器(55)；所述排油套筒(52)位于限位封板(51)水平高度以下的套筒侧壁上环绕开设混液侧进通孔(521)，所述排油套筒(52)底部开设水体排出通孔(523)，所述排油漏斗顶部设油体排出通孔(522)，且所述排油漏斗下方的排油套筒(52)内设有具有浮力的容积调节件(56)。

2.根据权利要求1所述的一种泄漏石油收集及分类装置，其特征在于：所述油水第一分离室内设有竖直的分离组件(40)，所述分离组件(40)由设置在油水第一分离室上壁的驱动组件(43)驱动旋转，且所述油水第一分离室内设封合板体(42)，所述封合板体(42)用于将驱动组件(43)与油水第一分离室内液体分隔，所述驱动组件(43)通过贯穿封合板体(42)的驱动连轴(44)与分离组件(40)连接。

3.根据权利要求2所述的一种泄漏石油收集及分类装置，其特征在于：所述分离组件(40)包括与驱动连轴(44)连接的分离驱动主轴体(45)，所述分离驱动主轴体(45)底部连接圆盘状的驱动底板(47)，所述驱动底板(47)上设有环绕分离驱动主轴体(45)的分离驱动副轴体(46)，所述分离驱动副轴体(46)和分离驱动主轴体(45)轴线平行且分离驱动副轴体(46)直径小于分离驱动主轴体(45)，且两者之间通过连杆连接。

4.根据权利要求3所述的一种泄漏石油收集及分类装置，其特征在于：所述分离驱动主轴体(45)表面套接主套体(452)，所述主套体(452)的截面为波浪形板体构成的环状，所述主套体(452)之间设有间隙，且外层主套体(452)表面均设换液孔体(451)，内层主套体(452)与分离驱动主轴体(45)表面之间填充磁性体(453)。

5.根据权利要求4所述的一种泄漏石油收集及分类装置，其特征在于：所述驱动底板(47)底面中心处连接有圆柱状定心转轴(471) ，所述分离套筒(41)底面设有与定心转轴(471)配合的定心限位套(472)。

6.根据权利要求1所述的一种泄漏石油收集及分类装置，其特征在于：所述分离套筒(41)上开设混液出流通槽(411)一端与分离套筒(41)底面平齐，且所述混液出流通槽(411)开设流通高度D为分离套筒(41)直径长度的35％～46％。

7.根据权利要求1所述的一种泄漏石油收集及分类装置，其特征在于：所述传液管(11)管口设有吸液套体(60)，所述吸液套体(60)为中空碟型，所述吸液套体(60)上部环绕开设矩形的第一进液槽(61)，下部环绕开设矩形的第二进液槽(62)，所述第二进液槽(62)数量少于第一进液槽(61)数量，且所述吸液套体(60)底面封口处置，且封口面采用浮性材料封口。

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