(水利创新模板)海上泄漏石油收集及油水分离装置要点.docVIP

海上泄漏石油收集及油水分离装置 设计者：李博仑、卢旺、孙文举、赵春明 指导教师：高旭东、刘亚敏 （河北工程大学 水电学院，河北 邯郸，056001） 作品内容简介 本作品涉及一种集油膜围拦、泄漏石油收集及油水物理分离等功能于一身的自动化海上泄漏石油处理装置。油膜围栏系统、泄漏石油收集系统、油水分离系统、动力系统和控制系统。在海上石油泄漏事故发生后，本装置由运输船运至事发地点，并放置在石油扩散的方向，装置通过控制系统到达特定位置，多个装置并排排列连接成一整条围栅，通过载体浮箱上的推进装置使整条围栅向油膜推进，逐渐减小油膜面积。同时可升降吸油头开始吸油，离心油水分离装置与吸附油水分离装置开始工作。本装置可以对海上泄漏的石油进行围拦，有效地防止油污扩散并缩小油膜面积，以减小泄漏石油的污染面积；本装置成排排列并相互独立的可升降吸油头可以高效地收集石油并尽量少得吸进水；油水分离采用离心油水分离和吸附油水分离双重分离方式，使油水得到初步分离的同时，防止了二次污染。本装置立足于海洋生态环境的保护，有利于现代工业发展需求与生态环境保护需求的协调。 1.研究背景 目前针对海面上漂浮的油污的处理方法主要有焚烧、喷洒界面活性剂、利用吸附性强物质吸附净化、人工捞油、运用大型围油栏、与船只结合的处理设备等。 上世纪70年代由荷兰政府开发的“清扫臂”系统，曾参与了两次泄漏原油的清理，并获得了极大成功，其中包括1996年炒得沸沸扬扬的威尔士海岸“海皇后”（Sea Empress）油井的泄漏，以及2002年“声望号”油轮在西班牙海岸的石油泄漏事故。“清扫臂”系统包括一个缓慢移动的撇油器，在海水表面工作，将海水表面的油、水混合物吸起，送至专门储存的容器。在容器里，水和油被分离，水被放回海中，石油则被运往更安全的地方。 2003年大连东方专利代理有限责任公司的孙玉清研制了一种水面油污收集器，是一种水面油污收集所用的油泵装置。主要应用在围栏式水面油污清除装置中，由围栏装置旁边的收缩驱动装置把围栏装置逐渐卷起，把一定范围的油污围堵住，然后缩减围堵面积，使油面增高，再把油污吸起，经输油管把油污送走。 2011年开发商Global Response Group正生产出第一批机器人Aero的原型。回收泄漏石油的空降机器系统“Aeros”是一支能隔离石油并利用类似离心分离机那样的油水分离器提炼收集石油的空降的机器人部队。每位机器人能在一分钟内净化3000加仑（约11吨）水。 2.设计原理 2.1 设计思路 本海上泄漏石油收集及油水分离装置主要由载体浮箱、石油围栏系统、石油收集系统、油水初步分离系统、动力系统和控制系统组成。载体浮箱为一个载体主浮箱和两个载体副浮箱。载体主浮箱中主要装有前排吸油头、吸油泵、离心油水分离装置、吸附油水分离装置、围栅充放气装置、推进装置和控制系统，载体副浮箱主要装有前排吸油头、围栅收放装置和推进装置。石油围栏系统由连接载体主浮箱与载体副浮箱的充气围栅，位于载体副浮箱的围栅收放装置和位于载体主副箱的围栅充放气装置组成。充气围栅用于围拦石油，围栅收放装置用于展开和收起围栅，围栅充放气装置用于在围栅展开和收起时对围栅进行充气和放气。石油收集系统由位于载体主浮箱与载体副浮箱前壁的成排相对独立的吸油头，输油管和吸油泵组成。吸油头可随海面起伏而升降，使吸油口尽量浸没在油层中，以尽量少得吸进水；输油管用于连接各个吸油头与吸油泵；吸油泵为吸油提供动力。油水初步分离系统采用物理分离的方法，油水分离装置为离心油水分离装置和吸附油水分离装置。离心油水分离为第一次分离，利用油水密度差，通过离心作用使之初步分离；吸附油水分离为第二次分离，利用吸油棉做成的吸油带进行吸附，可从含油量较低的油水混合物中提取油。动力系统包括电源、吸油泵、推进装置电机、充放气装置气泵、吸附油水分离装置辊轮驱动电机和充气围栅收放装置辊轮驱动电机，主要为各个装置的工作提供动力。控制系统包括GPS定位系统和无线控制系统，用于控制装置的位置与运动状态，使装置准确到达指定位置并完成石油围拦和缩小油膜面积等工作。 2.2 结构设计 本海上泄漏石油收集及油水分离装置是一种用于对海上泄漏的石油进行围拦、收集及油水的物理分离的工具，主要由载体浮箱、石油收集装置、油水分离装置、油膜围拦装置、推进装置、控制系统组成。 图1 装置结构图 如图一，本海上泄漏石油收集及油水分离装置有一个主载体浮箱和两个副载体浮箱，主浮箱与副浮箱之间由充气围栅连接。主浮箱10000mm，宽6000mm，高4500mm。吸油头舱长10000mm，宽1000mm，高3300mm；吸油头舱用于安装吸油头和连接各个吸油头的输油管。油水分离Ⅰ舱长6000mm，宽3000mm，高3300mm；油水分离Ⅰ舱用于放置吸油泵、离心油水分离装置和