CN114543116A - 一种海上石油快速收集燃烧利用装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海上石油快速收集燃烧利用装置，包括漂浮本体，漂浮本体设有收集凹腔、分离层、油气层及主轴腔，分离层设有亲油疏水填充料，亲油疏水填充料分离的海水由排水泵排出，分离的石油通过吸油泵送入油气层，主轴腔内设有竖直主轴，主轴腔包括进气腔、燃烧腔、排气腔和驱动腔，竖直主轴的顶部伸出主轴腔并连接旋流叶片，竖直主轴设有压气叶片和涡轮叶片并通过传动机构驱动排水泵和吸油泵工作，压气叶片转动时由进气腔吸取外界空气并排入燃烧腔，油气层内设有引射管道将油气层内的石油喷入燃烧腔燃烧，燃烧腔的排气冲击涡轮叶片使竖直主轴转动。本发明装置运行过程中实现了自功能，无需移动装置即可实现一定区域海面的石油清理。

Description

一种海上石油快速收集燃烧利用装置

技术领域

本发明涉及一种石油燃烧利用装置，特别是涉及一种海上石油快速收集燃烧利用装置，属于石油污染处理技术领域。

背景技术

海洋石油，海上原油或重油泄漏事故频繁发生，造成海洋污染，危害海洋生物，成为世界关注的重大问题。油类溢漏到海中，会在水面迅速扩散，会损害生物资源，危害人类健康，妨碍捕鱼和人类在海上的其他活动，损坏海水质量和环境质量等。海上石油污染物进入海洋环境会对水生生物的生长、繁殖以及整个生态系统发生巨大的影响。石油中所含苯和甲苯等有毒化合物泄漏入海洋后，这些有毒化合物也迅速进入了食物链，从低等的藻类、到高等哺乳动物，无一能幸免。海面大面积的浮油，将降低表层海水阳光的接受量，从而浮游植物光合作用减弱、数量减少。这样，以之为食的浮游动物数量也相应减少，整个海洋生态平衡被破坏，严重影响渔业和养殖业。受洋流和海浪的影响，海洋中的石油极易聚积于岸边，使海滩受到污染，破坏旅游资源。目前物理方法大多都会受到天气影响大，受到海面浪高、水流速度和风速等海况条件的限制，化学方法容易造成二次污染，而且需要大量时间来降解石油。

发明内容

针对上述现有技术缺陷，本发明的任务在于提供一种海上石油快速收集燃烧利用装置，解决海面石油的回收时需要回收装置在污染区域大范围移动的问题。

本发明技术方案如下：一种海上石油快速收集燃烧利用装置，包括漂浮本体，所述漂浮本体的顶部设有收集凹腔，所述收集凹腔的下方设有分离层和油气层，所述收集凹腔设有与所述分离层连通的进水口，所述分离层设有亲油疏水填充料，所述亲油疏水填充料分离的海水由排水泵排出所述漂浮本体，所述油气层设有吸油泵，所述吸油泵从所述亲油疏水填充料抽吸油液并送入所述油气层，所述漂浮本体设有竖直方向的主轴腔，所述主轴腔内设有竖直主轴，所述主轴腔包括进气腔、燃烧腔、排气腔和驱动腔，所述竖直主轴的顶部向上伸出所述主轴腔并位于所述收集凹腔内，所述竖直主轴的顶部设有用于形成漩涡的旋流叶片，所述竖直主轴位于所述进气腔的一段设有压气叶片，所述压气叶片随所述竖直主轴转动时由所述进气腔吸取外界空气并排入所述燃烧腔，所述油气层内设有引射管道，所述引射管道将所述油气层内的石油喷入所述燃烧腔燃烧，所述燃烧腔的排气端连接所述排气腔，所述排气腔设有排气管路向外界排气，所述竖直主轴位于所述排气腔的一段设有涡轮叶片，所述燃烧腔的排气冲击所述涡轮叶片使所述竖直主轴转动，所述驱动腔设有传动机构，所述竖直主轴通过所述传动机构驱动所述排水泵和所述吸油泵工作。

进一步地，为了充分利用石油燃烧热量以及保证收集的石油快速燃烧，所述油气层包括预热腔和精炼腔，所述吸油泵设置于所述预热腔，所述预热腔设置有伸入所述精炼腔的喷油柱，所述预热腔内石油由所述喷油柱喷入所述精炼腔，所述精炼腔设有油气混合室，所述引射管道位于所述油气混合室，所述油气混合室设有吸气阀，所述吸气阀将所述精炼腔内的气态石油吸入所述油气混合室，所述排气管路依次穿过所述精炼腔和所述预热腔。

进一步地，所述进气腔的下部环设在所述燃烧腔的外周，所述进气腔的下部设有出气口，所述引射管道连接所述出气口，所述出气口的出气通过所述引射管道带动所述油气混合室内的气态石油进入所述燃烧腔。

进一步地，所述精炼腔的下方设有废料回收室，所述废料回收室通过废料通道与所述精炼腔的底部连通。

进一步地，为了提升分离层的油水分离效果，所述亲油疏水填充料围绕所述主轴腔设置，所述亲油疏水填充料的顶部设有油水腔，所述亲油疏水填充料的外周底部设有排水口，所述亲油疏水填充料内设有吸油通路，所述吸油通路的顶端连接所述油水腔，所述吸油通路的底端连接所述排水口。通过吸油通路的设置，可以使混合有石油的海水尽可能与亲油疏水填充料接触，由亲油疏水填充料吸收石油以供进一步利用。

进一步地，所述排水口设有多个并均匀分布于所述亲油疏水填充料的周向，每个所述排水口与所述油水腔之间均设置有吸油通路。

进一步地，所述吸油通路呈螺旋状设置。

进一步地，所述分离层设有储水腔，所述储水腔位于所述亲油疏水填充料的外围并与所述排水口连接，所述排水泵抽吸所述储水腔的水排出所述漂浮本体。

进一步地，为了方便装置的初期启动，所述驱动腔设有带动所述竖直主轴转动的电机，所述电机在竖直主轴由所述燃烧腔的排气驱动转动后断开与所述竖直主轴的驱动力传递。

进一步地，为了保证装置在海面工作时的稳定，所述漂浮本体呈回转柱状体设置，所述竖直主轴沿所述漂浮本体的中轴线设置，所述收集凹腔的外周侧壁设有一圈漂浮块。

本发明与现有技术相比的优点在于：

通过在收集凹腔的旋流叶片转动产生旋涡来实现对一定海域的石油进行快速收集，无需移动装置。运用简易燃气轮机装置，利用分离后的石油燃烧为整个装置各个部分提供能量，装置运作过程中不需要额外提供能源。通过燃烧室对进气的预热，以及利用排气热能对石油进行预热气化，使燃烧利用最大化，能量充分利用，提高了热利用效率。同时进气也对燃烧腔进行了冷却，保证装置可持续工作。

附图说明

图1为实施例的海上石油快速收集燃烧利用装置的结构示意图。

图2为主轴腔的结构示意图。

图3为亲油疏水填充料的内部结构示意图。

图4为亲油疏水填充料的内部结构俯视示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。

请结合图1至图4所示，本实施例的海上石油快速收集燃烧利用装置，包括漂浮本体，漂浮本体呈回转柱状体设置。漂浮本体分为装置主体1和漂浮块2两部分，装置主体1外部设有排气口3、吸气环4、吸气架5及旋转轴6，其余部分分布在装置主体1内部。具体的装置主体1的顶部为一个收集凹腔7，漂浮块2收集凹腔7的外周侧壁设置一圈，承担装置浮力并保证收集凹腔7的边沿低于海面。在漂浮块2的下端设有排水泵8用于排出分离出的海水。装置主体1上，在收集凹腔7下由上往下依次为分离层、油气层、机械层9和回收层，其中油气层又分为上部的预热腔10和下部的精炼腔11。

在装置主体1的中轴线位置设置有主轴腔12，主轴腔12内设有竖直主轴13，竖直主轴13为整个装置提供主要动力。竖直主轴13的顶部向上伸出主轴腔12并位于收集凹腔7内，与旋转轴6相连，旋转轴6上安装有用于形成漩涡的旋流叶片14。当竖直主轴13转动后，旋流叶片14跟随转动使进入收集凹腔7的海水及石油混合物旋转形成漩涡，从而使周边海水不断向中央流动。主轴腔12从上往下分为进气腔15、燃烧腔16、排气腔17和驱动腔18，竖直主轴13贯穿进气腔15、燃烧腔16、排气腔17，其底端设置在驱动腔18。进气腔15的顶部与吸气架5连接，吸气环4设置在吸气架5顶端。竖直主轴13在进气腔15的一段上安装有压气叶片19，竖直主轴13转动时带动压气叶片19旋转产生低压使空气通过吸气环4和吸气架5吸入进气腔15中。进气腔15的下部环设在燃烧腔16的外周，进气腔15与燃烧腔16不直接连通。在进气腔15的下部设有出气口，引射管道20连接出气口，引射管道20的出口再连接至燃烧腔16。空气在进入进气腔15后，从进气腔15的下部的出气口进入引射管道20中。

燃烧腔16内由石油和空气进行燃烧，燃烧腔16的下端为排气端，排气端直接连接排气腔17。竖直主轴13位于排气腔17的一段设有涡轮叶片21，燃烧腔16燃烧产生的高温高压排气进入排气腔17冲击涡轮叶片21使竖直主轴13转动，排气腔17连接有排气管路22。该排气管路22呈螺旋状设置并依次由下往上穿过精炼腔11、预热腔10、分离层和收集凹腔7，排气管路22的末端构成高于收集凹腔7边沿的排气口3，排气腔17内的高温排气通过排气管路22从排气口3向外界排出。该过程中，高温的排气在精炼腔11和预热腔10分别与石油进行换热，以充分利用燃烧热能。

竖直主轴13的末端连接主动锥形齿轮23，主动锥形齿轮23与其它从动锥形齿轮24相啮合，从动锥形齿轮24与横向传动轴25相连接。横向传动轴25位于机械层9，横向传动轴25与传动轴26下端由下联轴器27连接传输动力，传动轴26上端通过上联轴器31连接上端横向传动轴32为排水泵8与吸油泵28提供动力。主动锥形齿轮23和其它从动锥形齿轮24设置在驱动腔18内，同时驱动腔18内还设有电机30，电机30通过离合装置与第二主动锥形齿轮29连接，第二主动锥形齿轮29与其它从动锥形齿轮24啮合。在装置运行初期，由电机30转动带动竖直主轴13转动、以及通过上述传动机构驱动排水泵8和吸油泵28运转，达到自供能后电机30自动断开与第二主动锥形齿轮29的动力传递。应当指出的是，设置电机30在初期提供动力仅是一种优选的实施方式，也可以在装置主体1内部装有少量燃油通过燃烧腔16的供油口直接供给给燃烧腔16提供最初的能量来运行，待装置完全运行后关闭该供油口，由引射管道20喷入的石油和空气混合气供能，运行过程实现自供能运行。

在收集凹腔7设有与分离层连通的进水口33，本实施例中，进水口33与分离层之间还设有油水混合室34。汇聚进入收集凹腔7的石油及海水进入油水混合室34，然后再向下进入分离层。分离层内设有亲油疏水填充料35，亲油疏水填充料35为亲油疏水海绵。亲油疏水填充料35围绕主轴腔12设置，亲油疏水填充料35的顶部设有油水腔36，油水混合室34内的油水混合物进入油水腔36。亲油疏水填充料35的外周底部均匀分布设有多个排水口38，亲油疏水填充料35内设有螺旋状蜿蜒曲折的吸油通路37，每条吸油通路37对应一个排水口38。吸油通路37的顶端连接油水腔36，吸油通路37的底端连接排水口38。油水混合物在经过亲油疏水填充料35时，石油被亲油疏水填充料35吸收，而水则顺着吸油通路37从排水口38排出。分离层中在亲油疏水填充料35的外围设有储水腔39，储水腔39与排水口38连接，排水泵8抽吸储水腔39的水排出漂浮本体。吸油泵28被设置在预热腔10内并与亲油疏水填充料35连接，吸油泵28启动后对亲油疏水填充料35产生抽吸作用吸取亲油疏水填充料35内吸附的石油。吸油泵28将吸取的石油排入预热腔10。在该预热腔10内，液态石油与排气管路22进行热交换，利用排气的热能对石油进行预热。预热腔10往下为精炼腔11，预热腔10设置有伸入精炼腔11的喷油柱40，喷油柱40表面设置多个喷油口41，预热后的石油由喷油口41进入精炼腔11，精炼腔11内石油进一步与排气管路22进行热交换形成气态石油。精炼腔11靠近主轴腔12设有油气混合室42，引射管道20位于油气混合室42，油气混合室42设有吸气阀43，吸气阀43将精炼腔11内的气态石油吸入油气混合室42，引射管道20在将空气喷入燃烧腔16的同时也将油气层内的石油带入燃烧腔16燃烧。废料回收室44位于回收层，在精炼腔11的底层，石油气化剩余的石油衍生物通过废料通道45穿过机械层9进入废料回收室44存储待回收。

该海上石油快速收集燃烧利用装置的工作过程是这样的：启动初期，由少量燃油燃烧产生排气推动竖直主轴13转动，或者由电机带动竖直转动后，收集凹腔7内形成漩涡使周边海水向中央聚集，海水与石油混合物进入分离层，通过亲油疏水填充料35进行油水分离。分离出的水通过排水口38进入储水腔39后由排水泵8排出。亲油疏水填充料35吸附的石油由吸油泵28吸取泵入预热腔10预热，然后通过喷油柱40的喷口喷入精炼腔11，石油在精炼腔11内气化，被吸气阀43吸入油气混合室42。竖直主轴13的转动使压气叶片19转动产生低压，进而使外界空气进入进气腔15并从引射管道20喷入燃烧腔16，同时空气将油气混合室42内的气态石油带入燃烧腔16，在燃烧腔16内燃烧形成高温高压排气推动涡轮叶片21使竖直主轴13持续转动。燃烧腔16的排气则通过排气管路22在精炼腔11及预热腔10与石油换热后排出。竖直主轴13的持续转动使得收集凹腔7内持续产生漩涡，进而不端进行油水分离并燃烧，同时竖直主轴13也驱动吸油泵28和排水泵8的持续工作，最终达到了自功能的运行，达到快速处理污染，能量高效利用，提高效率。

Claims (10)

1.一种海上石油快速收集燃烧利用装置，其特征在于，包括漂浮本体，所述漂浮本体的顶部设有收集凹腔，所述收集凹腔的下方设有分离层和油气层，所述收集凹腔设有与所述分离层连通的进水口，所述分离层设有亲油疏水填充料，所述亲油疏水填充料分离的海水由排水泵排出所述漂浮本体，所述油气层设有吸油泵，所述吸油泵从所述亲油疏水填充料抽吸油液并送入所述油气层，所述漂浮本体设有竖直方向的主轴腔，所述主轴腔内设有竖直主轴，所述主轴腔包括进气腔、燃烧腔、排气腔和驱动腔，所述竖直主轴的顶部向上伸出所述主轴腔并位于所述收集凹腔内，所述竖直主轴的顶部设有用于形成漩涡的旋流叶片，所述竖直主轴位于所述进气腔的一段设有压气叶片，所述压气叶片随所述竖直主轴转动时由所述进气腔吸取外界空气并排入所述燃烧腔，所述油气层内设有引射管道，所述引射管道将所述油气层内的石油喷入所述燃烧腔燃烧，所述燃烧腔的排气端连接所述排气腔，所述排气腔设有排气管路向外界排气，所述竖直主轴位于所述排气腔的一段设有涡轮叶片，所述燃烧腔的排气冲击所述涡轮叶片使所述竖直主轴转动，所述驱动腔设有传动机构，所述竖直主轴通过所述传动机构驱动所述排水泵和所述吸油泵工作。

2.根据权利要求1所述的海上石油快速收集燃烧利用装置，其特征在于，所述油气层包括预热腔和精炼腔，所述吸油泵设置于所述预热腔，所述预热腔设置有伸入所述精炼腔的喷油柱，所述预热腔内石油由所述喷油柱喷入所述精炼腔，所述精炼腔设有油气混合室，所述引射管道位于所述油气混合室，所述油气混合室设有吸气阀，所述吸气阀将所述精炼腔内的气态石油吸入所述油气混合室，所述排气管路依次穿过所述精炼腔和所述预热腔。

3.根据权利要求2所述的海上石油快速收集燃烧利用装置，其特征在于，所述进气腔的下部环设在所述燃烧腔的外周，所述进气腔的下部设有出气口，所述引射管道连接所述出气口，所述出气口的出气通过所述引射管道带动所述油气混合室内的气态石油进入所述燃烧腔。

4.根据权利要求2所述的海上石油快速收集燃烧利用装置，其特征在于，所述精炼腔的下方设有废料回收室，所述废料回收室通过废料通道与所述精炼腔的底部连通。

5.根据权利要求1所述的海上石油快速收集燃烧利用装置，其特征在于，所述亲油疏水填充料围绕所述主轴腔设置，所述亲油疏水填充料的顶部设有油水腔，所述亲油疏水填充料的外周底部设有排水口，所述亲油疏水填充料内设有吸油通路，所述吸油通路的顶端连接所述油水腔，所述吸油通路的底端连接所述排水口。

6.根据权利要求5所述的海上石油快速收集燃烧利用装置，其特征在于，所述排水口设有多个并均匀分布于所述亲油疏水填充料的周向，每个所述排水口与所述油水腔之间均设置有吸油通路。

7.根据权利要求5所述的海上石油快速收集燃烧利用装置，其特征在于，所述吸油通路呈螺旋状设置。

8.根据权利要求5所述的海上石油快速收集燃烧利用装置，其特征在于，所述分离层设有储水腔，所述储水腔位于所述亲油疏水填充料的外围并与所述排水口连接，所述排水泵抽吸所述储水腔的水排出所述漂浮本体。

9.根据权利要求1、2或5所述的海上石油快速收集燃烧利用装置，其特征在于，所述驱动腔设有带动所述竖直主轴转动的电机，所述电机在竖直主轴由所述燃烧腔的排气驱动转动后断开与所述竖直主轴的驱动力传递。

10.根据权利要求1、2或5所述的海上石油快速收集燃烧利用装置，其特征在于，所述漂浮本体呈回转柱状体设置，所述竖直主轴沿所述漂浮本体的中轴线设置，所述收集凹腔的外周侧壁设有一圈漂浮块。

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