CN210368888U - 一种海洋原油泄漏的浮油收集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种海洋原油泄漏的浮油收集装置，分为储油区、进油区与处油区，在超声波密度检测器监测下由进油口进油，利用复合式水力旋流器对海水中的浮油进行分离处理，将分离出的原油储存在原油收集桶内，实现定期回收。本实用新型能通过利用油水密度不同的基本原理，模拟油水分离参数范围，设计合理设备结构实现自动控制调整进口油水比例，并结合利用水力旋流器的离心功能，对洋面原油进行有效收集、分离和回收，从而能够第一时间对原油泄漏进行处理，最大限度地减小原油泄漏所造成的经济损失和环境破坏。

Description

一种海洋原油泄漏的浮油收集装置

技术领域

本实用新型属于海洋原油泄漏处理领域，具体的说是一种海洋原油泄漏的浮油收集装置。

背景技术

在海洋浮油处理方面，主要的方法主要分为物理法、化学法和生物处理法三个大类，三个方法各有优劣，在处理溢油的过程中常根据具体情况应用不同的措施，抑或是三种方法配合使用。其中化学处理方法主要有燃烧法和化学处理剂法，显然这两种方法比较容易对海洋生态造成二次污染，而且对于污染后的生态恢复也容易造成不良影响。至于生物处理法，微生物消除油的速度相比机械清除过程是很缓慢的，而且微生物降解原油的过程是非常复杂的，其中的许多机理及对生态平衡的负面影响尚未被人们完全了解。

因此，处理洋面溢油的最理想方式是物理清除。处理海上溢油其实是与时间赛跑，一旦错过处理的黄金时间，油膜就有可能随着风或者洋流因素漂移，尤其是发生在近岸水域的泄漏，一旦油污上岸，后果不堪设想。用物理方法可以对溢油进行围控，然后再对控制区域的油进行分离回收，如果使用吸油材料吸附，吸收后的油往往难以再次利用，如果是降解就又要考虑到吸附剂的相关性质，大大增加了工作量，旋流器分离法可以对溢油进行分离回收，但其分离效率会受到进油口流量、油水混合物密度等多种参数的影响。实际上，对于围控起来的油同样需要尽快加以清除，否则一旦发生乳化或沉淀，污染程度和清除难度则又会加大，因此，如何提高清除效率是整个清理溢油过程中十分重要的一环。

发明内容

本实用新型是为了解决上述现有技术存在的不足之处，提出一种海洋原油泄漏的浮油收集装置，以期能通过利用油水密度不同的基本原理，模拟油水分离参数范围，设计合理设备结构实现自动控制调整进口油水比例，并结合利用复合式水利旋流器的离心功能，对洋面原油进行有效收集、分离和回收，从而能够最大限度地缩小原油泄漏所造成的经济损失和环境破坏。

本实用新型为解决技术问题采用如下技术方案：

本实用新型一种海洋原油泄漏的浮油收集装置的特点是分为储油区、进油区与处油区；

所述储油区是在上部外壳内设置有原油收集桶，在所述原油收集桶的顶部设置有一对接口，在所述原油收集桶的中心设置有离心式抽油泵；且离心式抽油泵与输油管相连；

所述进油区是在中部外壳内设置有涡扇支撑环，并在所述涡扇支撑环的中心设置有进油口涡扇，在所述涡扇支撑环的底部设置有滤网；

在所述上部外壳与所述中部外壳之间设有进油口，且在所述进油口上设置有可升降的挡水板，在所述挡水板的外侧设置有超声波液体密度检测器；

所述处油区是在底部外壳内部，且处于所述进油口涡扇的正下方设置有处理舱；所述处理舱的半径与所述涡扇支撑环的半径相同；在所述处理舱周围设有环形包围的浮圈，且所述浮圈的半径与所述中部外壳的半径相同；在所述处理舱内设置n个复合式水利旋流器，且n 个所述复合式水利旋流器的下方出水口均与浮油收集装置的出水口相连，n个所述复合式水利旋流器的中部出油口均与所述输油管相连。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1.本实用新型洋面原油泄漏的浮油收集装置，结构上采用了超声波液体密度检测器实时检测进油口处的油水混合物的密度，并与设设定的阈值进行比较，通过电路调整进油口挡板高度，从而达到控制进口油水混合物密度在旋流器所要求的密度范围内，提高了装置收集、分离效率，缩小了污染影响范围。

2.本实用新型洋面原油泄漏的浮油分离装置，结构上采用了上柱下锥形、上收下排型结构，充分利用水流初速度和涡扇带来的动力，在锥段利用油水混合物的收缩压迫实现了油水自动远端分离，节省动力，便于收集。

3.本实用新型洋面原油泄漏的浮油收集装置，整体上结构简单便于维修更换，外部线条流畅，适于在颠簸的海面上进行工作。

4.本实用新型洋面原油泄漏的浮油收集装置，采用gambit与fluent软件进行模型设计与条件模拟计算，根据所得分离效率得到设计最佳参数。本参数尽可能地模拟了实际情况下的海洋洋面情况，所得契合本分离装置旋流器的最佳工作要求并具有可靠的实用性。

5.本实用新型洋面原油泄漏的浮油收集装置，未采用昂贵的吸附分散剂，对海洋不会造成二次污染；集拦截、收集、分离于一体，回收速度快，自动化程度高，运行成本低，适应能力强，适用范围广，运行过程稳定。

附图说明

图1为本实用新型海洋原油泄漏浮油处理装置结构透视图；

图2为本实用新型装置内部复合式水利旋流器结构透视图；

图3为本实用新型装置平面侧视图。

具体实施方式

在本实施例中，如图1、图3所示，一种海洋原油泄漏的浮油收集装置分为储油区、进油区与处油区；

储油区是在上部外壳2内设置有原油收集桶3，在具体实施中，其容积为100L。在原油收集桶3的顶部设置有一对接口1，在具体实施中，该对接口1可与原油回收船对接，对原油收集桶3内的原油进行回收，不进行对接时，对接口处于封闭状态。在原油收集桶3的中心设置有离心式抽油泵；且离心式抽油泵与输油管5相连；在具体实施中，该离心水泵采用ISG 20-110立式单级管道离心泵，流量2.5m³/h，扬程8m，转速为2800r/min，功率为0.18KW，将电池输出转换为220V三相交流电供电，配合输油管5将分离出的原油抽至储油桶中；

进油区是在中部外壳4内设置有涡扇支撑环7，并在涡扇支撑环7的中心设置有进油口涡扇6，在涡扇支撑环7的底部设置有滤网8；在具体实施中，滤网8采用4目筛孔滤网，单个孔径4mm，圆形，直径等于支撑环7端面直径，整体嵌入涡扇支撑环7内，可单独进行更换，通过滤网8可有效滤除海水与浮油混合液中的固体杂质。

在上部外壳2与中部外壳4之间设有进油口，且在进油口上设置有可升降的挡水板，在挡水板的外侧设置有超声波液体密度检测器；在具体实施中，进油口油相体积分数设定为 30％，入口流速设定为10m/s；挡水板处于进油口下方，完全升起时可遮挡进油口下半部分约占总端面面积的80％，完全降下时则可露出整个进油口，因浮油始终浮于海水上方，故可通过挡水板的升降改变进入进油口的海水的流量，从而控制进油口的油相体积分数。挡水板的升降由西门子公司的S7-300型号PLC(Programmable Logic Controller)进行控制；超声波液体密度检测器则采用管道式音叉密度计，分辨率为0.0001g/cm³。进油区工作时，涡扇将含有浮油的海水从进油口按照设定的入口流速抽入装置内，进油口的超声波液体密度检测器对流进装置的海水与浮油混合液密度进行实时采样，将密度信号与设定的油相体积分数进行比对，当油相分数与设定不一致时，将比较信号传入PLC芯片，PLC控制挡水板升降，改变流入进油口的海水的体积，使之符合设定要求。

处油区是在底部外壳11内部，且处于进油口涡扇6的正下方设置有处理舱10；处理舱 10的半径与涡扇支撑环7的半径相同；在处理舱10周围设有环形包围的浮圈9，且浮圈9的半径与中部外壳4的半径相同；在具体实施中，可通过改变浮圈内的注水量改变装置的悬浮位置，使进油口始终处于浮油所在位置。在处理舱10内设置n个复合式水利旋流器，旋流器具体结构如图2所示。且n个复合式水利旋流器的下方出水口均与浮油收集装置的出水口12 相连，分离后的海水可直接通过出水口12排入海内。n个复合式水利旋流器的中部出油口均与输油管5相连，分离后的原油通过输油管5抽入储油区内。在具体实施中，考虑到原油收集桶3容积100L和离心式水泵的参数，内置2个复合式水利旋流器进行工作。

在本实施例中，通过实验对不同油相含量的混合液分离效率进行了测定，并于现在物理分离方法中最常用的吸油毡进行对比。实验结果显示本实用新型方法对无染原油去除率高于现有技术5％以上、约达到98％，单位时间内除油体积高于现有方法5％，且由于该装置可重复利用，其使用成本大大降低。

实验1

设定旋流器的最佳工作参数：

取800升镜亭湖湖水，加入油滴粒径为40.0um的原油适量，通过挡水板设定改变油相体积分数，测量旋流器内部的分离效率，各油相体积分数对应的分离效率如表1.1所示；

表1.1油相体积分数选定

油相体积分数	分离效率
		0.1	高
0.2	较高
		0.3	最高
0.4	较高

将油相分数定位分离效率最高的0.3，改变进油口流速，测量旋流器内部分离效率。各入口流速对应的分离效率如表1.2所示；

表1.2进油口流速选定

入口流速m/s	分离效率
		2	高
5	较高
		10	最高

将油相分数定位分离效率最高的0.3，流速定位10m/s，改变分流比，测量旋流器内部的分离效率.各分流比对应的分离效率如表1.3所示；

表1.3分流比选定

分流比	分离效率
		0：1	高
0.1：0.9	较高
		0.2：0.8	较高
0.3：0.7	最高

通过实验可测得对于本实施例所用水体，最佳工作参数为入口流速10m/s，油相体积分数为0.2，分流比3：7，油滴粒径40.0um。

实验2

在水体成分、总油浓度、原油浓度相同的有水混合物中，令吸油毡和本装置同时工作，工作时间为24h，测定原油去除率。按照JT/T 560-2004《船用吸油毡》标准选用市面上较为常见的惰性聚丙烯和聚酯纤维吸油毡，商品编号为3M T-15，适用于碳氢化合物/原油烃类液体的去除，厚度为2.03mm，表观密度0.096g/cm2，表面致密，柔软，平整。根据容器形状将吸油毡剪成80cm×80cm的正方形,于电子称上称出吸油毡质量。将吸油毡放入容器内的油水混合物表面静置，同时启动另一个相同容器内的油水分离装置，计时10min后关闭油水分离装置，测量集油桶内的原油质量与纯度。同时将吸油毡取出放置铁丝架上静置，使油可以滴回容器内，再计时10min，之后将沾满油的吸油毡称重。重复该实验三次，取平均值算出两种方法的除油效率。

表2.1相同时间除油效率测定

装置	空白	吸油毡	油水分离装置
				总油浓度mg/L	558.2	37.64	10.05
原油浓度mg/L	558.2	37.64	10.05
				总油去除率mg/L	—	93.3	98.2
原油去除率mg/L	—	93.3	98.2

如表2.1所示，在同等变量下本装置的总油去除率与原油去除率均好于现有的吸油毡装置，经实验验证，本装置可以可靠、高效对混合液中的原油进行分离回收。

Claims (1)

1.一种海洋原油泄漏的浮油收集装置，其特征是分为储油区、进油区与处油区；

所述储油区是在上部外壳(2)内设置有原油收集桶(3)，在所述原油收集桶(3)的顶部设置有一对接口(1)，在所述原油收集桶(3)的中心设置有离心式抽油泵；且离心式抽油泵与输油管(5)相连；

所述进油区是在中部外壳(4)内设置有涡扇支撑环(7)，并在所述涡扇支撑环(7)的中心设置有进油口涡扇(6)，在所述涡扇支撑环(7)的底部设置有滤网(8)；

在所述上部外壳(2)与所述中部外壳(4)之间设有进油口，且在所述进油口上设置有可升降的挡水板，在所述挡水板的外侧设置有超声波液体密度检测器；

所述处油区是在底部外壳(11)内部，且处于所述进油口涡扇(6)的正下方设置有处理舱(10)；所述处理舱(10)的半径与所述涡扇支撑环(7)的半径相同；在所述处理舱(10)周围设有环形包围的浮圈(9)，且所述浮圈(9)的半径与所述中部外壳(4)的半径相同；在所述处理舱(10)内设置n个复合式水利旋流器，且n个所述复合式水利旋流器的下方出水口均与浮油收集装置的出水口(12)相连，n个所述复合式水利旋流器的中部出油口均与所述输油管(5)相连。

Images