一種海面漂浮溢油的聚集裝置及其聚集方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種海面漂浮溢油的聚集裝置，用于海上發(fā)生溢油事故后對水面漂浮油層進行快速的聚集加厚。當聚集裝置隨著圍油欄運動時，水面浮油及底部海水在進油單元的引流作用下流經(jīng)整流體進入集油箱，并在整流體和導流板的共同作用下，浮油上浮而聚集在集油箱中，而底層的海水將從集油箱尾部的排水孔中排出。當集油箱內(nèi)的浮油積累到一定厚度時，可以將撇油器投入到集油箱中對加厚的浮油進行高效回收，從而實現(xiàn)了水面分散油層的快速聚集和高效回收。本發(fā)明的聚集裝置結(jié)構簡單、方便實用、安全可靠，對提高海上溢油治理能力具有重要意義。本發(fā)明還提供一種采用上述的聚集裝置進行海面溢油的聚集方法。
【專利說明】一種海面漂浮溢油的聚集裝置及其聚集方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種保護海洋環(huán)境的機械設備，尤其涉及一種可在水面漂浮，并能夠在海上溢油事故發(fā)生時被與圍油欄連接進行水面拖帶運動，高效聚集水面分散溢油的設備以及聚集方法。
【背景技術】
[0002]隨著海上石油開采和運輸規(guī)模的增大，鉆井平臺機械故障及船舶碰撞及擱淺事故引起的溢油事故經(jīng)常發(fā)生，給當?shù)氐暮Ｑ笊鷳B(tài)環(huán)境造成了嚴重的污染。溢油事故發(fā)生后，進入水體的溢油會在風、浪、流的綜合作用下迅速向周圍擴散，油膜逐漸變薄，給后期的污染治理造成巨大困難。目前，溢油污染治理的主要方法是通過雙船拖帶圍油欄在海上運動，將水面上飄散的溢油逐漸收攏聚集在一起，然后通過撇油器將其回收，實現(xiàn)徹底清除。但是，在圍油欄拖帶過程中，水面分散浮油逐漸聚集在U形圍控區(qū)域的底部，由于底部區(qū)域的開放性，聚集在此處的水面浮油層厚度依然很薄，直接向此處投入撇油器進行溢油回收的效率依然低下。另外，圍油欄U形圍控區(qū)域的底部還是所圍溢油最易發(fā)生逃逸的位置，水面浮油極易越過圍油欄的底部而造成溢油聚集失敗，因此將此處聚集的水面浮油收集在一個更小的空間內(nèi)并實現(xiàn)油層加厚就變得十分必要。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術中存在的不足，提供了一種海面漂浮溢油的聚集裝置，其結(jié)構簡單，方便實用，安全可靠，易于加工，溢油圍控能力強，有效對海面溢油進行聚集加厚，提高對海上溢油的治理能力；本發(fā)明還提供一種采用上述的聚集裝置進行海面漂浮溢油的聚集方法。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的海面漂浮溢油的聚集裝置包括:呈錐形收縮狀的用于使含浮油的海水流入的進流單元，其底部將所述含浮油的海水分成只含海水的第一水體和由含浮油的海水構成的第二水體，且使第一水體從其底部流走，使第二水體從其內(nèi)部流走；與進流單元連接的具有多層弧形流道的整流體，形成供所述第二水體流過的通道；與整流體連接的用于使第二水體中的浮油積累并使第二水體中的海水排出的集油箱；設置在集油箱內(nèi)的用于使第二水體在集油箱內(nèi)形成向上流動趨勢流場的導流板；其中，所述整流體的每層流道的進口切線斜向下、出口切線斜向上，以便所述第二水體能夠順利流過所述流道；其中，所述第二水體在所述流道和所述導流板的綜合作用下獲得向上流動的速度，從而加速第二水體中的浮油在集油箱中上浮。
[0005]其中，所述進流單元包括:位于底部的分流板；位于分流板上方的壓流板；位于分流板兩側(cè)且其兩端分別連接分流板和壓流板的側(cè)擋板；其中，分流板、壓流板和兩個側(cè)擋板構成入口大、出口小且呈錐形收縮狀的空間；其中，所述壓流板具有用于抑制其前方波浪擾動的向上的仰角；其中，所述分流板將前方的含有浮油的海水分為上下兩層，且使第一水體從分流板底部流走，使第二水體從分流板上部流入所述集油箱。[0006]其中，所述整流體的多層弧形流道為上下布置的分層的圓弧形流道。
[0007]進一步的，還包括與所述進流單元的入口連接的濾網(wǎng)，用于撥開水面上漂浮的垃圾，以防止漂浮的垃圾進入進流單元而發(fā)生堵塞。
[0008]優(yōu)選的，所述濾網(wǎng)包括呈尖角布置的兩面濾網(wǎng)。
[0009]其中，所述集油箱后部設置有排水孔，用于使位于所述集油箱內(nèi)底部的第二水體中的海水排出。
[0010]其中，所述導流板前端上表面與所述整流體的流道出口的下表面相切，以保證所述第二水體流過整流體后沿著所述導流體向上流動。
[0011]其中，在每層所述流道表面涂有疏油涂層，用于降低所述第二水體通過所述流道的阻力，保證第二水體順利進入集油箱。
[0012]本發(fā)明還提供一種采用如上所述的聚集裝置進行海面漂浮溢油聚集的方法，包括如下步驟:
[0013]將聚集裝置連接在呈U型的圍油欄的中間部；
[0014]使帶有聚集裝置的圍油欄在海面上運動，在圍油欄的導流和阻擋作用下，將海面分散的浮油逐漸聚集在圍油欄的底部；
[0015]通過聚集裝置的進油單元的底部，將聚集裝置前的含有浮油的海水分為上下兩層，使底層只含海水的第一水體從聚集裝置底部流走，使由浮油和海水構成的第二水體通過整流體流入集油箱內(nèi)；
[0016]通過設置在集油箱內(nèi)的導流板，使第二水體在集油箱內(nèi)形成向上流動趨勢的流場；
[0017]通過整流體的多層弧形流道和導流板的共同作用，使集油箱中的第二水體的浮油積累在集油箱的上部，使第二水體中的海水從集油箱尾部排出。
[0018]進一步的，當所述集油箱內(nèi)的油層積累到一定厚度時，投入撇油器到所述集油箱中對加厚的油層進行回收。
[0019]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的海面漂浮溢油的聚集裝置和方法具有如下的有益效果:
[0020]I)本發(fā)明的海面漂浮溢油的聚集裝置，結(jié)構簡單、合理，方便實用，安全可靠，各部件的制作容易，既提高了溢油圍控的能力，又實現(xiàn)了溢油油膜的聚集加厚，對提高海上溢油治理能力具有重要意義；
[0021]2)本發(fā)明的海面漂浮溢油的聚集裝置具有呈錐形收縮狀的進流單元，其底部可使含浮油的海水分成第一水體和第二水體，從而使第一水體從其底部流走，使第二水體流入集油箱，從而便于將海面的浮油在集油箱內(nèi)快速聚集、加厚；
[0022]3)本發(fā)明的聚集裝置中，整流體由多層弧形流道構成，且每層流道的進口切線斜向下、出口切線斜向上，從而便于第二水體能夠順利流過流道，進入集油箱:
[0023]4)本發(fā)明的聚集裝置中，在集油箱內(nèi)設置導流板，其與整流體連接處的切線與整流體最底層流道下表面的圓弧形切線重合，從而保證第二水體在集油箱內(nèi)形成向上流動趨勢的流場，且使第二水體獲得向上流動速度，加速浮油在集油箱中的上??；
[0024]5)本發(fā)明的進流單元具有壓流板，且壓流板具有向上的仰角，從而有效抑制進油單元前方波浪的擾動；[0025]6)本發(fā)明的進流單元的入口連接有呈尖角的濾網(wǎng)，從而可以撥開水面上漂浮的垃圾，防止漂浮的垃圾進入進流單元而發(fā)生堵塞；
[0026]7)本發(fā)明在整流體的每層流道表面涂有疏油涂層，從而降低第二水體通過流道的阻力，保證第二水體順利進入集油箱。
[0027]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細描述。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明的海面漂浮溢油的聚集裝置的主視圖；
[0029]圖2為圖1所示的海面漂浮溢油的聚集裝置的俯視圖；
[0030]圖3為本發(fā)明的海面漂浮溢油的聚集裝置與圍油欄配合使用時的結(jié)構示意圖。
[0031]附圖標記說明:1_濾網(wǎng)；2_固定架；3_分流板；4_壓流板；5_整流體；6_集油箱；7-導流板；8-排水孔；9-側(cè)擋板；10-浮體。
【具體實施方式】
[0032]本發(fā)明一方面提供一種用于對海面漂浮溢油進行快速聚集的裝置。
[0033]由圖1、圖2可知，本發(fā)明的海面漂浮溢油的聚集裝置包括:呈錐形收縮狀的用于使含浮油的海水流入的進流單元，其底部將含浮油的海水分成只含海水的第一水體和由含浮油的海水構成的第二水體，且使第一水體從其底部流走，使第二水體從其內(nèi)部流走；與進流單元連接的具有多層弧形流道的整流體5，形成供第二水體流過的通道；與整流體5連接的用于使第二水體中的浮油積累并使第二水體中的海水排出的集油箱6;設置在集油箱6內(nèi)的用于使第二水體在集油箱6內(nèi)形成向上流動趨勢流場的導流板7 ;其中，整流體5的每層流道的進口切線斜向下、出口切線斜向上，以便第二水體能夠順利流過相應的流道；其中，第二水體在流道和導流板7的綜合作用下獲得向上流動的速度,從而加速第二水體中的浮油在集油箱6中上浮。
[0034]具體的，本發(fā)明的聚集裝置具有主體框架(圖中未示出)，其為基本構件，由結(jié)構鋼制作，可以保證聚集裝置有足夠的結(jié)構強度以抵抗水動力和圍油欄的拉力，而進油單元、整流體5、集油箱6分別安裝于主體框架上。
[0035]其中，進油單元包括:位于底部的分流板3 ;位于分流板3上方的壓流板4 ;位于分流板3兩側(cè)且其兩端分別連接分流板3和壓流板4的兩個側(cè)擋板9。
[0036]其中，壓流板4具有用于抑制其前方波浪擾動的向上的仰角，且仰角方向與聚集裝置的前進方向相同(如圖1所示)，而兩個側(cè)擋板9外張，分流板3、壓流板4和兩個側(cè)擋板9構成入口大、出口小且呈錐形收縮狀的空間，從而保證更大面積的含有浮油的海水進入呈錐形收縮狀的空間內(nèi)。
[0037]其中，分流板3將前方的含有浮油的海水分為上下兩層，包括:位于下層的只含有海水的第一水體，以及由浮油和海水構成的位于第一水體上層的第二水體，第一水體從分流板3底部流走,而第二水體從分流板3上部流入集油箱6。
[0038]其中，分流板3、壓流板4和兩個側(cè)擋板9均采用鋼板制作，并分別焊接在主體框架上。
[0039]其中，在進流單元的呈錐形收縮狀的空間的入口處連接有濾網(wǎng)1，如圖2所示，濾網(wǎng)I包括兩個濾網(wǎng)，且兩個濾網(wǎng)呈尖角布置。濾網(wǎng)由鋼筋焊接而成，可有效抵抗水面固體漂浮垃圾的撞擊，而如圖1所示，濾網(wǎng)I安裝在固定架2上，通過固定架2與聚集裝置的主體框架相連。呈尖角布置的濾網(wǎng)I可以撥開水面上漂浮的垃圾，從而防止漂浮的垃圾進入進流單元而發(fā)生堵塞。
[0040]其中，在進流單元的呈錐形收縮狀的空間的出口處連接一整流體5。如圖1所示，其由一系列上下分層排列的多層圓弧形流道構成，每層流道的進出口高度平齊，且每層流道進口的切線斜向下、流道出口的切線斜向上。整流體5的每層流道的高度不同，上層流道的高度大于相鄰的下層流道的高度，即位于最上層的流道的高度最大，從而可以保證水面漂浮的浮油能夠順利流過流道而進入后方的集油箱6內(nèi)。
[0041]其中，整流體5的流道也是由鋼板折彎后焊接而成，并且，在焊接前對鋼板表面進行處理，涂覆疏油涂層，從而降低高粘度浮油在通過流道時粘附在流道壁面上的可能。
[0042]而集油箱6設置在整流體5的后面，用于積聚第二水體中的浮油。在集油箱6內(nèi)設置一個曲面的導流板7，在制作導流板7時，根據(jù)其曲面的形狀采用鋼板彎制而成，并與聚集裝置的主體框架焊接在一起。
[0043]其中，導流板7與整流體5連接處的曲面切線與位于整流體5最底層流道下表面圓弧形的切線重合，即導流板7前端上表面與整流體的多層流道中的最底層流道出口的下表面相切，從而保證第二水體流過整流體5后沿著導流體向上流動。
[0044]其中，在集油箱6后部設置有排水孔，可以使位于集油箱6內(nèi)底部的第二水體中的海水從排水孔排出。
[0045]此外，為了保證聚集裝置在海水中的漂浮狀態(tài)，在集油箱6的兩側(cè)分別設置浮體10以提供浮力，浮體10可以是充氣氣囊或固體玻璃鋼制作而成的空心浮體。
[0046]本發(fā)明還提供一種采用上述的聚集裝置進行海面漂浮溢油聚集的方法，其包括如下步驟:
[0047]將聚集裝置連接在呈U型的圍油欄的中間部；
[0048]利用拖船拖帶具有聚集裝置的圍油欄在海面上運動，通過圍油欄導流和阻擋的作用，將海面分散的浮油逐漸聚集在圍油欄的底部；
[0049]通過聚集裝置的進油單元的底部，將聚集裝置前的含有浮油的海水分為上下兩層，使底層只含海水的第一水體從聚集裝置底部流走，使由浮油和海水構成的第二水體通過整流體流入集油箱內(nèi)；
[0050]通過設置在集油箱內(nèi)的導流板，使第二水體在集油箱內(nèi)形成向上流動趨勢的流場；
[0051]通過整流體的多層弧形流道和導流板的共同作用，使集油箱中的第二水體的浮油積累在集油箱的上部，使第二水體中的海水從集油箱尾部排出。
[0052]具體的，當海上溢油事故發(fā)生后，浮油分散在大范圍的海面上。如圖3所示，在圍油欄的導流和阻擋作用下，將海面分散的油層逐漸聚集在圍油欄構成的U形的底部。當圍油欄被船拖帶運動時，U形底部頂點的圍油欄相對于水流的速度最大，此處最易發(fā)生水面浮油越過圍油欄底部而逃逸、造成溢油聚集的失敗。
[0053]而本發(fā)明的聚集裝置正好固定在圍油欄U形圍控區(qū)域的頂點處，此處圍油欄相對于正面水流的速度最大。[0054]當利用拖船拖帶著具有聚集裝置的圍油欄運動時，由于進流單元上部的壓流板4具有向上仰角，可以抑制進流單元前方波浪的擾動，而兩個側(cè)擋板9向外擴張，由分流板、壓流板和側(cè)擋板構成的呈錐形收縮狀的空間可以保證更大面積的含有浮油的海水進入，并且位于底部的分流板3將前方的含有浮油的海水分為上下兩層:底層只含海水的第一水體直接越過分流板3底部而流走，上層由浮油和海水構成的第二水體將進入到分流板3的上方空間。
[0055]從分流板3上方的呈錐形收縮狀的空間流出的第二水體進入整流體5。由于整流體5由一系列上下分層排列的圓弧形流道構成，并且每層流道的進、出口高度平齊，每層流道的進口切線斜向下、出口切線斜向上，且每層流道的高度不同，位于上層的流道高度大于位于下層的流道高度，從而可以保證第二水體中的浮油能夠順利流過多層流道而進入位于整流體5后方的集油箱6內(nèi)。
[0056]由于在每層流道的壁面上設置疏油涂層，從而降低了高粘度浮油在通過流道時粘附在流道壁面上的可能性。
[0057]當從整流體5的多層流道流出的第二水體進入到集油箱6內(nèi)時，由于在集油箱6內(nèi)設置有曲面的導流板7，其與整流體5連接處的曲面切線與整流體5最底層流道下表面圓弧形的切線重合，從而保證第二水體在進入集油箱6時形成具有向上流動趨勢的流場，SP流過整流體5的第二水體在多層圓弧形的流道和導流板7的綜合作用下獲得了向上的流動速度，從而加速了第二水體中的浮油在集油箱6中的上浮。
[0058]當聚集裝置在海水中運動時，大量的含有浮油的海水(即第二水體)經(jīng)過整流體5進入集油箱6，且浮油漂浮在海水的上層。由于在集油箱6的尾部設置有排水孔，根據(jù)連通器原理，位于集油箱6底層的海水將越過導流板7的頂部從排水孔排出，因而使集油箱6中的浮油將越集越厚。
[0059]當集油箱6內(nèi)浮油積累到一定厚度后，可以投入撇油器(圖中未示出)實現(xiàn)溢油的快速高效回收。
[0060]并且，由于在進油單元的入口前部設置兩個濾網(wǎng)，其可以保證水面浮油的自由穿越、阻擋固體垃圾進入進油單元，從而防止整個聚集裝置在工作過程中被水中漂浮垃圾所堵塞；同時這兩個濾網(wǎng)呈銳角相交，可在聚集裝置運動時撥開水面的漂浮垃圾，防止水面垃圾在聚集裝置前方堆積而影響浮油進入進油單元。
[0061]盡管上文對本發(fā)明作了詳細說明，但本發(fā)明不限于此，本【技術領域】的技術人員可以根據(jù)本發(fā)明的原理進行修改，因此，凡按照本發(fā)明的原理進行的各種修改都應當理解為落入本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種海面漂浮溢油的聚集裝置，其特征在于，包括: 呈錐形收縮狀的用于使含浮油的海水流入的進流單元，其底部將所述含浮油的海水分成只含海水的第一水體和由含浮油的海水構成的第二水體，且使第一水體從其底部流走，使第二水體從其內(nèi)部流走； 與進流單元連接的具有多層弧形流道的整流體，形成供所述第二水體流過的通道； 與整流體連接的用于使第二水體中的浮油積累并使第二水體中的海水排出的集油箱； 設置在集油箱內(nèi)的用于使第二水體在集油箱內(nèi)形成向上流動趨勢流場的導流板；其中，所述整流體的每層流道的進口切線斜向下、出口切線斜向上，以便所述第二水體能夠順利流過所述流道； 其中，所述第二水體在所述流道和所述導流板的綜合作用下獲得向上流動的速度，從而加速第二水體中的浮油在集油箱中上浮。
2.根據(jù)權利要求1所述的聚集裝置，其特征在于，所述進流單元包括: 位于底部的分流板； 位于分流板上方的壓流板； 位于分流板兩側(cè)且其兩端分別連接分流板和壓流板的側(cè)擋板； 其中，分流板、壓流板和兩個側(cè)擋板構成入口大、出口小且呈錐形收縮狀的空間； 其中，所述壓流板具有用于抑制其前方波浪擾動的向上的仰角； 其中，所述分流板將前方的含有浮油的海水分為上下兩層，且使第一水體從分流板底部流走，使第二水體從分流板上部流入所述集油箱。
3.根據(jù)權利要求1所述的聚集裝置，其特征在于，所述整流體的多層弧形流道為上下布置的分層的圓弧形流道。
4.根據(jù)權利要求1所述的聚集裝置，其特征在于，還包括與所述進流單元的入口連接的濾網(wǎng)，用于撥開水面上漂浮的垃圾，以防止漂浮的垃圾進入進流單元而發(fā)生堵塞。
5.根據(jù)權利要求4所述的聚集裝置，其特征在于，所述濾網(wǎng)包括呈尖角布置的兩面濾網(wǎng)。
6.根據(jù)權利要求1所述的聚集裝置，其特征在于，所述集油箱后部設置有排水孔，用于使位于所述集油箱內(nèi)底部的第二水體中的海水排出。
7.根據(jù)權利要求1所述的聚集裝置，其特征在于，所述導流板前端上表面與所述整流體的流道出口的下表面相切，以保證所述第二水體流過整流體后沿著所述導流體向上流動。
8.根據(jù)權利要求1或3所述的聚集裝置，其特征在于，在每層所述流道表面涂有疏油涂層，用于降低所述第二水體通過所述流道的阻力，保證第二水體順利進入集油箱。
9.一種采用如權利要求1-8中任一項所述的聚集裝置進行海面漂浮溢油聚集的方法，其特征在于，包括如下步驟: 將聚集裝置連接在呈U型的圍油欄的中間部； 使帶有聚集裝置的圍油欄在海面上運動，在圍油欄的導流和阻擋作用下，將海面分散的浮油逐漸聚集在圍油欄的底部； 通過聚集裝置的進油單元的底部，將聚集裝置前的含有浮油的海水分為上下兩層，使底層只含海水的第一水體從聚集裝置底部流走，使由浮油和海水構成的第二水體通過整流體流入集油箱內(nèi)； 通過設置在集油箱內(nèi)的導流板，使第二水體在集油箱內(nèi)形成向上流動趨勢的流場；通過整流體的多層弧形流道和導流板的共同作用，使集油箱中的第二水體的浮油積累在集油箱的上部，使第二水體中的海水從集油箱尾部排出。
10.根據(jù)權利要求9的聚集方法，其特征在于:當所述集油箱內(nèi)的油層積累到一定厚度時，投入撇油器到所述集油箱中對加`厚的油層進行回收。
【文檔編號】E02B15/10GK103758094SQ201410007589
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月6日 優(yōu)先權日:2014年1月6日
【發(fā)明者】張銀東, 孫玉清, 鄒靈浩 申請人:張銀東