专利名称：一种船载海上溢油回收清理设备及回收清理方法
技术领域：
本发明涉及ー种水面溢油的回收清理装置及回收清理方法，特别是关于ー种用于船舶溢油、海底管线泄漏、海底油井井喷时快速清理水面上浮油的船载海上溢油回收清理设备及回收清理方法。
背景技术：
随着海上油田开发和石油运输的发展，海上溢油事故的风险也不断加剧。溢油事故一旦发生，常会造成巨大的经济损失和严重的生态灾难。因此，尽可能地对海面上的溢油 进行回收清理对减小事故损失和影响有着重要意义。水面溢油回收清理的重要手段之ー是物理机械方法，目前其主要形式有粘附式、堰式、动态斜坡式、真空抽吸式、旋流分离式等。其中旋流分离是ー种考虑介质之间的密度差异，利用离心カ分离不同密度介质的方法，在污水处理、井下油水分离等方面有着较广泛的应用。考虑水面浮油密度小于水，在旋涡运动中，由于油与水受到的离心カ差异，浮油会向中心聚集，形成倒锥形的聚集区，利用这ー原理可有效分离表面浮油和水体。发明名称为“ー种水面溢油回收器”，公开号为CN101177939A的发明专利申请就是利用旋流分离原理，其包括一能够浮于水面、上下开ロ的筒体，浮油和水体从筒体上沿进入筒内，筒体上架设吸油泵及驱动电机，吸油泵具有一向下延伸轴，轴端安装叶轮用于驱动桶内水体做旋涡运动。该发明适用于江河湖泊平静水面上浮油层较厚的定点收集，机动性及动水环境适应能力不足。海上的溢油事故通常涉及大范围的开阔水域，毋庸置疑，机动性高、动水环境适应能力强的船载收油设备，将具有更显著的实用性和应用前景。这就需要在油水分离设备研发及与专业船舶的整合设计方面有所突破。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供ー种能够高效率回收海面浮油，受海面波浪影响小，并具有回收油中含水率低等特点的船载海上溢油回收清理设备及回收清理方法。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种船载海上溢油回收清理设备，其特征在干它包括圆桶形的分离器箱体，所述分离器箱体内通过传动轴设置有螺旋桨，所述传动轴的另一端连接设置在所述分离器箱体顶部的可变速电机；所述分离器箱体的侧壁上设置有ー进水口，所述进水口一侧的所述分离器箱体外侧壁上沿切线方向固定设置有一固定导流板，所述进水口另ー侧的所述分离器箱体外侧壁上铰接ー活动导流板，所述固定导流板和活动导流板之间设置有ー长度可调的支撑调节杆；所述分离器箱体外侧、进水口处设置有ー个可上下滑动的堰板；所述分离器箱体内插设有一吸油软管，所述吸油软管的另一端连接位于所述分离器箱体外部的储油装置。所述储油装置为刚性真空储油罐，所述刚性真空储油罐连接所述吸油软管的输出端，且还通过另一管路连接真空泵。所述储油装置为柔性储油袋，所述柔性储油袋与所述吸油软管连接的管路上设置有吸油泵。所述堰板与所述分离器箱体的滑动连接采用机械牵引方式，所述堰板的两侧分别对应嵌于设置在所述分离器箱体外侧壁上、进水口两侧的方形滑槽中，所述堰板的上端和下端分别对应连接一条牵引线的两端，所述牵引线分别绕过固定于所述分离器箱体底部的底部滑轮，以及固定在所述分离箱体顶部的顶部滑轮，所述顶部滑轮连接动カ牵引装置。所述堰板与所述分离器箱体的滑动连接采用自适应浮体方式，所述堰板的两侧分别设置有一柱形浮体，两个所述柱形浮体分别对应嵌于设置在所述分离器箱体外侧壁上、进水口两侧的柱形滑槽中。所述储油装置设置在船体内，所述船体的ー侧外部通过支架悬挂一所述分离器箱体或所述船体的两侧外部均通过支架悬挂一所述分离器箱体，所述分离器箱体上的所述固定导流板紧贴所述船体。上述一种船载海上溢油回收清理设备的回收清理方法，其包括以下步骤1)储油装置设置在船体内，分离器箱体设置在船体外侧，随着船体前进，水体连同表面浮油通过由 活动导流板和固定导流板组成的喇叭形进ロ，沿着切线方向被聚集进入分离器箱体内，由于水流从贴近分离器箱体一侧进入分离器箱体内，因此，会在分离器箱体内自然形成旋涡；2)根据油层厚度和水面动荡范围，调整分离器箱体外侧、进水口处滑动设置的堰板，使其顶部位于含油层下缘，以达到初歩的水油分离；3)根据船速和现场浮油厚度，通过可变速电机调节螺旋桨的转速，进而调节分离器箱体内的旋涡强度；4)在分离器箱体内的旋涡流场中，表面浮油会自然聚集到旋涡中心，形成含水率较低的油聚集区，通过吸油软管插入分离器箱体内的中心油聚集区，再利用固定于船上的储油装置通过吸油软管将油吸走，完成油水分离和油的回收。当油层厚度较大时，停船或慢速行使，主要利用螺旋桨形成旋涡分离油水；在油层较薄时，船体快速扫过溢油区域，进入分离器箱体内的浮油和水体本身就在箱体内形成较强旋涡。本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本发明包括圆桶形的分离器箱体，分离器箱体外侧壁上的进水口两侧设置有固定导流板和活动导流板，固定导流板和活动导流板之间形成喇叭形进ロ，因此，本发明随着船体向前推进，水体和表面浮油可以通过喇叭形进ロ的引导，沿着切线方向进入分离器箱体内，形成旋涡流动，在旋涡运动中，由于油与水受到的离心カ差异，浮油会向中心聚集，形成倒锥形的聚集区，因此，可有效分离表面浮油和水体。2、本发明分离器箱体外侧、进水口处设置堰板，堰板的堰边高程可调节，使其刚好低于油膜表面，浮油通过堰边流入分离器箱体内，因此，可以完成油水的初歩分隔，以便在分离器箱体内进行更有效地分离。3、本发明固定导流板和活动导流板之间设置有ー支撑调节杆，通过支撑调节杆可以支撑活动导流板，使活动导流板和固定导流板之间形成一喇叭形进ロ，并且通过调节支撑调节杆的长度，可以调节喇叭形进ロ的角度，以增加本发明的灵活性。4、本发明在分离器箱体内中心轴线位置设置ー个螺旋桨，螺旋桨工作时位于水面以下，可以带动水体运动在分离器箱体内形成旋涡，因此，能够保证在不同船行速度下分离器箱体内均能形成较为稳定的旋涡流动。5、本发明分离器箱体内的螺旋桨通过可变速电机进行驱动，可变速电机架设在分离器箱体的顶部，螺旋桨的转速可以通过可变速电机调节，因此，可以配合在不同的船行速度和油层厚度时，都能够在分离器箱体中心形成较稳定的油聚集区。本发明在不同船速情况下，能够根据海面溢油分布情况，利用螺旋桨灵活调节分离器箱体内的旋涡强度，稳定高效地吸取溢油，提高溢油回收效率，且本发明利用旋流分离回收的油中含水率也较低；本发明对外界风浪的敏感性相对较小，在船舶能够安全出航的条件下，均能有效工作；因此，本发明可作为海上船舶溢油、输油管道海底油井泄漏事故的有效处理工具，广泛用于海面上浮油的回收清理过程中。
图I是本发明俯视示意2是图I的A-A剖面侧视示意3是本发明堰板机械牵引式连接结构示意4是图3的B-B剖视示意图 图5是本发明堰板自适应浮体式连接结构示意6是图5的C-C剖视示意7是本发明承载在船体上的结构关系示意图
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。如图I、图2所示，本发明设备包括分离器箱体1，分离器箱体I呈圆桶形，分离器箱体I内的中轴线位置设置有螺旋桨2，螺旋桨2的传动轴连接设置在分离器箱体I顶部的可变速电机3，螺旋桨2由可变速电机3驱动。分离器箱体I的侧壁上设置有ー进水口，进水口一侧的分离器箱体I外侧壁上沿切线方向固定设置有一固定导流板4，在进水口另ー侧的分离器箱体I外侧壁上铰接ー活动导流板5，固定导流板4和活动导流板5之间设置有ー长度可调的支撑调节杆6，通过支撑调节杆6可以支撑活动导流板5，使活动导流板5和固定导流板4之间形成一喇叭形进ロ，通过调节支撑调节杆6的长度，可以调节喇叭形进ロ的角度，以增加本发明的灵活性。分离器箱体I外侧、进水口处设置有ー个可上下滑动的堰板7，堰板7的堰边高程可调节，使其刚好低于油膜表面。分离器箱体I内插设有一吸油软管8，吸油软管8的另一端连接位于分离器箱体I外部的储油装置。吸油软管8插入分离器箱体I的中心浮油聚集区，将浮油吸入储油装置内。储油装置可以是刚性真空储油罐9，刚性真空储油罐9连接吸油软管8的输出端，且还通过另一管路连接真空泵10 ;储油装置也可以是柔性储油袋，柔性储油袋与吸油软管8的连接管路上设置有吸油泵(图中未示出)。上述实施例中，堰板7与分离器箱体I的滑动连接可以采用以下两种方式。第一种为机械牵引方式，如图3、图4所示，堰板7为ー刚性薄板，堰板7的两侧对应嵌于设置在分离器箱体I外侧壁上、进水口两侧的方形滑槽11中，以保证堰板7只能上下运动。堰板7的上端和下端分别对应连接一条牵引线12的两端，牵引线12分别绕过固定于分离器箱体I底部的底部滑轮13，以及固定在分离箱体I顶部的顶部滑轮14，顶部滑轮14连接动カ牵引装置，动カ牵引装置带动顶部滑轮14转动，进而通过牵引线12调节堰板7的高度，堰板7的具体高度由人工控制。第二种为自适应浮体方式，如图5、图6所示，堰板7为ー刚性薄板，堰板7的两侧分别设置有一柱形浮体15，两个柱形浮体15对应嵌于设置在分离器箱体I外侧壁上、进水ロ两侧的柱形滑槽16中，以保证堰板7只能上下运动。堰板7和两侧的柱形浮体15利用其自身的悬浮特性，垂直悬浮在水体中，堰板7的上边缘自动悬停在水面下一定深度内，从而实现堰板7高度的自动调节。如图7所示，本发明可单个架设在船体17的ー侧或者对称布置架设在船体17双侦U。其中，储油装置布置在船体17内，分离器箱体I通过固定在船体17上的支架悬挂在船体17外侧部，分离器箱体I上的固定导流板4紧贴船体17。悬挂分离器箱体I的支架可以是靠液压泵驱动的上下活动支架，非工作状态时分离器箱体I可离开水面以减少船行阻力；工作状态时分离器箱体I半浸于水中，分离器箱体I上设置的活动导流板5和固定导流板4也半浸于水中。本发明的回收清理方法包括以下步骤I)随着船体17前进，水体连同表面浮油通过由活动导流板5和固定导流板4组成的喇叭形进ロ，沿着切线方向被聚集进入分离器箱体I内，由于水流从贴近分离器箱体I一侧进入分离器箱体I内，因此，会在分离器箱体I内自然形成旋涡。 2)根据油层厚度和水面动荡范围，调整分离器箱体I外侧、进水口处滑动设置的堰板7，使其顶部位于含油层下缘，以达到初歩的水油分离。3)根据船速和现场浮油厚度，通过可变速电机3调节螺旋桨2的转速，进而调节分离器箱体I内的旋涡强度。4)在分离器箱体I内的旋涡流场中，表面浮油会自然聚集到旋涡中心，形成含水率较低的油聚集区，通过吸油软管8插入分离器箱体I内的中心油聚集区，再利用固定于船上的储油装置通过吸油软管8将油吸走，完成油水分离和油的回收。储油装置可采用真空泵10配合真空储油罐9形成，真空泵10从真空储油罐9上部将空气吸走，在真空储油罐9内外形成压差，以通过吸油软管8将分离器箱体I内聚集的浮油吸入真空储油罐9内。这种方式可避免泵体直接接触浮油，对其耐久性和工作稳定度有一定保障。在油层厚度较大时，可考虑停船或慢速行使，主要利用螺旋桨2形成旋涡分离油水；在油层较薄时，可以较快的船速快速扫过溢油区域，此时随着船向前推进，进入分离器箱体I内的浮油和水体本身就在箱体内形成较强旋涡。上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
权利要求
1.一种船载海上溢油回收清理设备，其特征在于它包括圆桶形的分离器箱体，所述分离器箱体内通过传动轴设置有螺旋桨，所述传动轴的另一端连接设置在所述分离器箱体顶部的可变速电机；所述分离器箱体的侧壁上设置有一进水口，所述进水口一侧的所述分离器箱体外侧壁上沿切线方向固定设置有一固定导流板，所述进水口另一侧的所述分离器箱体外侧壁上铰接一活动导流板，所述固定导流板和活动导流板之间设置有一长度可调的支撑调节杆；所述分离器箱体外侧、进水口处设置有一个可上下滑动的堰板；所述分离器箱体内插设有一吸油软管，所述吸油软管的另一端连接位于所述分离器箱体外部的储油装置。
2.如权利要求I所述的一种船载海上溢油回收清理设备，其特征在于所述储油装置为刚性真空储油罐，所述刚性真空储油罐连接所述吸油软管的输出端，且还通过另一管路连接真空泵。
3.如权利要求I所述的一种船载海上溢油回收清理设备，其特征在于所述储油装置为柔性储油袋，所述柔性储油袋与所述吸油软管连接的管路上设置有吸油泵。
4.如权利要求I或2或3所述的一种船载海上溢油回收清理设备，其特征在于所述堰板与所述分离器箱体的滑动连接采用机械牵引方式，所述堰板的两侧分别对应嵌于设置在所述分离器箱体外侧壁上、进水口两侧的方形滑槽中，所述堰板的上端和下端分别对应连接一条牵引线的两端，所述牵引线分别绕过固定于所述分离器箱体底部的底部滑轮，以及固定在所述分离箱体顶部的顶部滑轮，所述顶部滑轮连接动力牵引装置。
5.如权利要求I或2或3所述的一种船载海上溢油回收清理设备，其特征在于所述堰板与所述分离器箱体的滑动连接采用自适应浮体方式，所述堰板的两侧分别设置有一柱形浮体，两个所述柱形浮体分别对应嵌于设置在所述分离器箱体外侧壁上、进水口两侧的柱形滑槽中。
6.如权利要求I或2或3所述的一种船载海上溢油回收清理设备，其特征在于所述储油装置设置在船体内，所述船体的一侧外部通过支架悬挂一所述分离器箱体或所述船体的两侧外部均通过支架悬挂一所述分离器箱体，所述分离器箱体上的所述固定导流板紧贴所述船体。
7.如权利要求4所述的一种船载海上溢油回收清理设备，其特征在于所述储油装置设置在船体内，所述船体的一侧外部通过支架悬挂一所述分离器箱体或所述船体的两侧外部均通过支架悬挂一所述分离器箱体，所述分离器箱体上的所述固定导流板紧贴所述船体。
8.如权利要求5所述的一种船载海上溢油回收清理设备，其特征在于所述储油装置设置在船体内，所述船体的一侧外部通过支架悬挂一所述分离器箱体或所述船体的两侧外部均通过支架悬挂一所述分离器箱体，所述分离器箱体上的所述固定导流板紧贴所述船体。
9.如权利要求I 8任一项所述一种船载海上溢油回收清理设备的回收清理方法，其包括以下步骤 I)储油装置设置在船体内，分离器箱体设置在船体外侧，随着船体前进，水体连同表面浮油通过由活动导流板和固定导流板组成的喇叭形进口，沿着切线方向被聚集进入分离器箱体内，由于水流从贴近分离器箱体一侧进入分离器箱体内，因此，会在分离器箱体内自然形成旋涡； 2)根据油层厚度和水面动荡范围，调整分离器箱体外侧、进水口处滑动设置的堰板，使其顶部位于含油层下缘，以达到初步的水油分离； 3)根据船速和现场浮油厚度，通过可变速电机调节螺旋桨的转速，进而调节分离器箱体内的旋涡强度； 4)在分离器箱体内的旋涡流场中，表面浮油会自然聚集到旋涡中心，形成含水率较低的油聚集区，通过吸油软管插入分离器箱体内的中心油聚集区，再利用固定于船上的储油装置通过吸油软管将油吸走，完成油水分离和油的回收。
10.如权利要求9所述的一种船载海上溢油回收清理设备的回收清理方法，其特征在于当油层厚度较大时，停船或慢速行使，主要利用螺旋桨形成旋涡分离油水；在油层较薄时，船体快速扫过溢油区域，进入分离器箱体内的浮油和水体本身就在箱体内形成较强旋润。
全文摘要
本发明涉及一种船载海上溢油回收清理设备及回收清理方法，其特征在于它包括圆桶形的分离器箱体，分离器箱体内通过传动轴设置有螺旋桨，传动轴的另一端连接设置在分离器箱体顶部的可变速电机；分离器箱体的侧壁上设置有一进水口，进水口一侧的分离器箱体外侧壁上沿切线方向固定设置有一固定导流板，进水口另一侧的分离器箱体外侧壁上铰接一活动导流板，固定导流板和活动导流板之间设置有一长度可调的支撑调节杆；分离器箱体外侧、进水口处设置有一个可上下滑动的堰板；分离器箱体内插设有一吸油软管，吸油软管的另一端连接位于分离器箱体外部的储油装置。本发明利用旋流分离回收的油中含水率较低，可以作为海上船舶溢油、输油管道海底油井泄漏事故的有效处理工具，可广泛用于海面上浮油的回收清理过程中。
文档编号E02B15/10GK102808402SQ20121028478
公开日2012年12月5日 申请日期2012年8月6日 优先权日2012年8月6日
发明者牛小静, 高继阳, 黄蓓, 温昕, 张健, 李威, 李成伟, 李盼文 申请人:清华大学