一种海面漂浮溢油的聚集装置及其聚集方法
【专利摘要】本发明提供了一种海面漂浮溢油的聚集装置，用于海上发生溢油事故后对水面漂浮油层进行快速的聚集加厚。当聚集装置随着围油栏运动时，水面浮油及底部海水在进油单元的引流作用下流经整流体进入集油箱，并在整流体和导流板的共同作用下，浮油上浮而聚集在集油箱中，而底层的海水将从集油箱尾部的排水孔中排出。当集油箱内的浮油积累到一定厚度时，可以将撇油器投入到集油箱中对加厚的浮油进行高效回收，从而实现了水面分散油层的快速聚集和高效回收。本发明的聚集装置结构简单、方便实用、安全可靠，对提高海上溢油治理能力具有重要意义。本发明还提供一种采用上述的聚集装置进行海面溢油的聚集方法。
【专利说明】一种海面漂浮溢油的聚集装置及其聚集方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种保护海洋环境的机械设备，尤其涉及一种可在水面漂浮，并能够在海上溢油事故发生时被与围油栏连接进行水面拖带运动，高效聚集水面分散溢油的设备以及聚集方法。
【背景技术】
[0002]随着海上石油开采和运输规模的增大，钻井平台机械故障及船舶碰撞及搁浅事故引起的溢油事故经常发生，给当地的海洋生态环境造成了严重的污染。溢油事故发生后，进入水体的溢油会在风、浪、流的综合作用下迅速向周围扩散，油膜逐渐变薄，给后期的污染治理造成巨大困难。目前，溢油污染治理的主要方法是通过双船拖带围油栏在海上运动，将水面上飘散的溢油逐渐收拢聚集在一起，然后通过撇油器将其回收，实现彻底清除。但是，在围油栏拖带过程中，水面分散浮油逐渐聚集在U形围控区域的底部，由于底部区域的开放性，聚集在此处的水面浮油层厚度依然很薄，直接向此处投入撇油器进行溢油回收的效率依然低下。另外，围油栏U形围控区域的底部还是所围溢油最易发生逃逸的位置，水面浮油极易越过围油栏的底部而造成溢油聚集失败，因此将此处聚集的水面浮油收集在一个更小的空间内并实现油层加厚就变得十分必要。
【发明内容】
[0003]本发明的目的就是为了克服上述现有技术中存在的不足，提供了一种海面漂浮溢油的聚集装置，其结构简单，方便实用，安全可靠，易于加工，溢油围控能力强，有效对海面溢油进行聚集加厚，提高对海上溢油的治理能力；本发明还提供一种采用上述的聚集装置进行海面漂浮溢油的聚集方法。
[0004]为实现上述目的，本发明的海面漂浮溢油的聚集装置包括:呈锥形收缩状的用于使含浮油的海水流入的进流单元，其底部将所述含浮油的海水分成只含海水的第一水体和由含浮油的海水构成的第二水体，且使第一水体从其底部流走，使第二水体从其内部流走；与进流单元连接的具有多层弧形流道的整流体，形成供所述第二水体流过的通道；与整流体连接的用于使第二水体中的浮油积累并使第二水体中的海水排出的集油箱；设置在集油箱内的用于使第二水体在集油箱内形成向上流动趋势流场的导流板；其中，所述整流体的每层流道的进口切线斜向下、出口切线斜向上，以便所述第二水体能够顺利流过所述流道；其中，所述第二水体在所述流道和所述导流板的综合作用下获得向上流动的速度，从而加速第二水体中的浮油在集油箱中上浮。
[0005]其中，所述进流单元包括:位于底部的分流板；位于分流板上方的压流板；位于分流板两侧且其两端分别连接分流板和压流板的侧挡板；其中，分流板、压流板和两个侧挡板构成入口大、出口小且呈锥形收缩状的空间；其中，所述压流板具有用于抑制其前方波浪扰动的向上的仰角；其中，所述分流板将前方的含有浮油的海水分为上下两层，且使第一水体从分流板底部流走，使第二水体从分流板上部流入所述集油箱。[0006]其中，所述整流体的多层弧形流道为上下布置的分层的圆弧形流道。
[0007]进一步的，还包括与所述进流单元的入口连接的滤网，用于拨开水面上漂浮的垃圾，以防止漂浮的垃圾进入进流单元而发生堵塞。
[0008]优选的，所述滤网包括呈尖角布置的两面滤网。
[0009]其中，所述集油箱后部设置有排水孔，用于使位于所述集油箱内底部的第二水体中的海水排出。
[0010]其中，所述导流板前端上表面与所述整流体的流道出口的下表面相切，以保证所述第二水体流过整流体后沿着所述导流体向上流动。
[0011]其中，在每层所述流道表面涂有疏油涂层，用于降低所述第二水体通过所述流道的阻力，保证第二水体顺利进入集油箱。
[0012]本发明还提供一种采用如上所述的聚集装置进行海面漂浮溢油聚集的方法，包括如下步骤:
[0013]将聚集装置连接在呈U型的围油栏的中间部；
[0014]使带有聚集装置的围油栏在海面上运动，在围油栏的导流和阻挡作用下，将海面分散的浮油逐渐聚集在围油栏的底部；
[0015]通过聚集装置的进油单元的底部，将聚集装置前的含有浮油的海水分为上下两层，使底层只含海水的第一水体从聚集装置底部流走，使由浮油和海水构成的第二水体通过整流体流入集油箱内；
[0016]通过设置在集油箱内的导流板，使第二水体在集油箱内形成向上流动趋势的流场；
[0017]通过整流体的多层弧形流道和导流板的共同作用，使集油箱中的第二水体的浮油积累在集油箱的上部，使第二水体中的海水从集油箱尾部排出。
[0018]进一步的，当所述集油箱内的油层积累到一定厚度时，投入撇油器到所述集油箱中对加厚的油层进行回收。
[0019]与现有技术相比，本发明的海面漂浮溢油的聚集装置和方法具有如下的有益效果:
[0020]I)本发明的海面漂浮溢油的聚集装置，结构简单、合理，方便实用，安全可靠，各部件的制作容易，既提高了溢油围控的能力，又实现了溢油油膜的聚集加厚，对提高海上溢油治理能力具有重要意义；
[0021]2)本发明的海面漂浮溢油的聚集装置具有呈锥形收缩状的进流单元，其底部可使含浮油的海水分成第一水体和第二水体，从而使第一水体从其底部流走，使第二水体流入集油箱，从而便于将海面的浮油在集油箱内快速聚集、加厚；
[0022]3)本发明的聚集装置中，整流体由多层弧形流道构成，且每层流道的进口切线斜向下、出口切线斜向上，从而便于第二水体能够顺利流过流道，进入集油箱:
[0023]4)本发明的聚集装置中，在集油箱内设置导流板，其与整流体连接处的切线与整流体最底层流道下表面的圆弧形切线重合，从而保证第二水体在集油箱内形成向上流动趋势的流场，且使第二水体获得向上流动速度，加速浮油在集油箱中的上浮；
[0024]5)本发明的进流单元具有压流板，且压流板具有向上的仰角，从而有效抑制进油单元前方波浪的扰动；[0025]6)本发明的进流单元的入口连接有呈尖角的滤网，从而可以拨开水面上漂浮的垃圾，防止漂浮的垃圾进入进流单元而发生堵塞；
[0026]7)本发明在整流体的每层流道表面涂有疏油涂层，从而降低第二水体通过流道的阻力，保证第二水体顺利进入集油箱。
[0027]下面结合附图对本发明进行详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1为本发明的海面漂浮溢油的聚集装置的主视图；
[0029]图2为图1所示的海面漂浮溢油的聚集装置的俯视图；
[0030]图3为本发明的海面漂浮溢油的聚集装置与围油栏配合使用时的结构示意图。
[0031]附图标记说明:1_滤网；2_固定架；3_分流板；4_压流板；5_整流体；6_集油箱；7-导流板；8-排水孔；9-侧挡板；10-浮体。
【具体实施方式】
[0032]本发明一方面提供一种用于对海面漂浮溢油进行快速聚集的装置。
[0033]由图1、图2可知，本发明的海面漂浮溢油的聚集装置包括:呈锥形收缩状的用于使含浮油的海水流入的进流单元，其底部将含浮油的海水分成只含海水的第一水体和由含浮油的海水构成的第二水体，且使第一水体从其底部流走，使第二水体从其内部流走；与进流单元连接的具有多层弧形流道的整流体5，形成供第二水体流过的通道；与整流体5连接的用于使第二水体中的浮油积累并使第二水体中的海水排出的集油箱6;设置在集油箱6内的用于使第二水体在集油箱6内形成向上流动趋势流场的导流板7 ;其中，整流体5的每层流道的进口切线斜向下、出口切线斜向上，以便第二水体能够顺利流过相应的流道；其中，第二水体在流道和导流板7的综合作用下获得向上流动的速度,从而加速第二水体中的浮油在集油箱6中上浮。
[0034]具体的，本发明的聚集装置具有主体框架(图中未示出)，其为基本构件，由结构钢制作，可以保证聚集装置有足够的结构强度以抵抗水动力和围油栏的拉力，而进油单元、整流体5、集油箱6分别安装于主体框架上。
[0035]其中，进油单元包括:位于底部的分流板3 ;位于分流板3上方的压流板4 ;位于分流板3两侧且其两端分别连接分流板3和压流板4的两个侧挡板9。
[0036]其中，压流板4具有用于抑制其前方波浪扰动的向上的仰角，且仰角方向与聚集装置的前进方向相同(如图1所示)，而两个侧挡板9外张，分流板3、压流板4和两个侧挡板9构成入口大、出口小且呈锥形收缩状的空间，从而保证更大面积的含有浮油的海水进入呈锥形收缩状的空间内。
[0037]其中，分流板3将前方的含有浮油的海水分为上下两层，包括:位于下层的只含有海水的第一水体，以及由浮油和海水构成的位于第一水体上层的第二水体，第一水体从分流板3底部流走,而第二水体从分流板3上部流入集油箱6。
[0038]其中，分流板3、压流板4和两个侧挡板9均采用钢板制作，并分别焊接在主体框架上。
[0039]其中，在进流单元的呈锥形收缩状的空间的入口处连接有滤网1，如图2所示，滤网I包括两个滤网，且两个滤网呈尖角布置。滤网由钢筋焊接而成，可有效抵抗水面固体漂浮垃圾的撞击，而如图1所示，滤网I安装在固定架2上，通过固定架2与聚集装置的主体框架相连。呈尖角布置的滤网I可以拨开水面上漂浮的垃圾，从而防止漂浮的垃圾进入进流单元而发生堵塞。
[0040]其中，在进流单元的呈锥形收缩状的空间的出口处连接一整流体5。如图1所示，其由一系列上下分层排列的多层圆弧形流道构成，每层流道的进出口高度平齐，且每层流道进口的切线斜向下、流道出口的切线斜向上。整流体5的每层流道的高度不同，上层流道的高度大于相邻的下层流道的高度，即位于最上层的流道的高度最大，从而可以保证水面漂浮的浮油能够顺利流过流道而进入后方的集油箱6内。
[0041]其中，整流体5的流道也是由钢板折弯后焊接而成，并且，在焊接前对钢板表面进行处理，涂覆疏油涂层，从而降低高粘度浮油在通过流道时粘附在流道壁面上的可能。
[0042]而集油箱6设置在整流体5的后面，用于积聚第二水体中的浮油。在集油箱6内设置一个曲面的导流板7，在制作导流板7时，根据其曲面的形状采用钢板弯制而成，并与聚集装置的主体框架焊接在一起。
[0043]其中，导流板7与整流体5连接处的曲面切线与位于整流体5最底层流道下表面圆弧形的切线重合，即导流板7前端上表面与整流体的多层流道中的最底层流道出口的下表面相切，从而保证第二水体流过整流体5后沿着导流体向上流动。
[0044]其中，在集油箱6后部设置有排水孔，可以使位于集油箱6内底部的第二水体中的海水从排水孔排出。
[0045]此外，为了保证聚集装置在海水中的漂浮状态，在集油箱6的两侧分别设置浮体10以提供浮力，浮体10可以是充气气囊或固体玻璃钢制作而成的空心浮体。
[0046]本发明还提供一种采用上述的聚集装置进行海面漂浮溢油聚集的方法，其包括如下步骤:
[0047]将聚集装置连接在呈U型的围油栏的中间部；
[0048]利用拖船拖带具有聚集装置的围油栏在海面上运动，通过围油栏导流和阻挡的作用，将海面分散的浮油逐渐聚集在围油栏的底部；
[0049]通过聚集装置的进油单元的底部，将聚集装置前的含有浮油的海水分为上下两层，使底层只含海水的第一水体从聚集装置底部流走，使由浮油和海水构成的第二水体通过整流体流入集油箱内；
[0050]通过设置在集油箱内的导流板，使第二水体在集油箱内形成向上流动趋势的流场；
[0051]通过整流体的多层弧形流道和导流板的共同作用，使集油箱中的第二水体的浮油积累在集油箱的上部，使第二水体中的海水从集油箱尾部排出。
[0052]具体的，当海上溢油事故发生后，浮油分散在大范围的海面上。如图3所示，在围油栏的导流和阻挡作用下，将海面分散的油层逐渐聚集在围油栏构成的U形的底部。当围油栏被船拖带运动时，U形底部顶点的围油栏相对于水流的速度最大，此处最易发生水面浮油越过围油栏底部而逃逸、造成溢油聚集的失败。
[0053]而本发明的聚集装置正好固定在围油栏U形围控区域的顶点处，此处围油栏相对于正面水流的速度最大。[0054]当利用拖船拖带着具有聚集装置的围油栏运动时，由于进流单元上部的压流板4具有向上仰角，可以抑制进流单元前方波浪的扰动，而两个侧挡板9向外扩张，由分流板、压流板和侧挡板构成的呈锥形收缩状的空间可以保证更大面积的含有浮油的海水进入，并且位于底部的分流板3将前方的含有浮油的海水分为上下两层:底层只含海水的第一水体直接越过分流板3底部而流走，上层由浮油和海水构成的第二水体将进入到分流板3的上方空间。
[0055]从分流板3上方的呈锥形收缩状的空间流出的第二水体进入整流体5。由于整流体5由一系列上下分层排列的圆弧形流道构成，并且每层流道的进、出口高度平齐，每层流道的进口切线斜向下、出口切线斜向上，且每层流道的高度不同，位于上层的流道高度大于位于下层的流道高度，从而可以保证第二水体中的浮油能够顺利流过多层流道而进入位于整流体5后方的集油箱6内。
[0056]由于在每层流道的壁面上设置疏油涂层，从而降低了高粘度浮油在通过流道时粘附在流道壁面上的可能性。
[0057]当从整流体5的多层流道流出的第二水体进入到集油箱6内时，由于在集油箱6内设置有曲面的导流板7，其与整流体5连接处的曲面切线与整流体5最底层流道下表面圆弧形的切线重合，从而保证第二水体在进入集油箱6时形成具有向上流动趋势的流场，SP流过整流体5的第二水体在多层圆弧形的流道和导流板7的综合作用下获得了向上的流动速度，从而加速了第二水体中的浮油在集油箱6中的上浮。
[0058]当聚集装置在海水中运动时，大量的含有浮油的海水(即第二水体)经过整流体5进入集油箱6，且浮油漂浮在海水的上层。由于在集油箱6的尾部设置有排水孔，根据连通器原理，位于集油箱6底层的海水将越过导流板7的顶部从排水孔排出，因而使集油箱6中的浮油将越集越厚。
[0059]当集油箱6内浮油积累到一定厚度后，可以投入撇油器(图中未示出)实现溢油的快速高效回收。
[0060]并且，由于在进油单元的入口前部设置两个滤网，其可以保证水面浮油的自由穿越、阻挡固体垃圾进入进油单元，从而防止整个聚集装置在工作过程中被水中漂浮垃圾所堵塞；同时这两个滤网呈锐角相交，可在聚集装置运动时拨开水面的漂浮垃圾，防止水面垃圾在聚集装置前方堆积而影响浮油进入进油单元。
[0061]尽管上文对本发明作了详细说明，但本发明不限于此，本【技术领域】的技术人员可以根据本发明的原理进行修改，因此，凡按照本发明的原理进行的各种修改都应当理解为落入本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种海面漂浮溢油的聚集装置，其特征在于，包括: 呈锥形收缩状的用于使含浮油的海水流入的进流单元，其底部将所述含浮油的海水分成只含海水的第一水体和由含浮油的海水构成的第二水体，且使第一水体从其底部流走，使第二水体从其内部流走； 与进流单元连接的具有多层弧形流道的整流体，形成供所述第二水体流过的通道； 与整流体连接的用于使第二水体中的浮油积累并使第二水体中的海水排出的集油箱； 设置在集油箱内的用于使第二水体在集油箱内形成向上流动趋势流场的导流板；其中，所述整流体的每层流道的进口切线斜向下、出口切线斜向上，以便所述第二水体能够顺利流过所述流道； 其中，所述第二水体在所述流道和所述导流板的综合作用下获得向上流动的速度，从而加速第二水体中的浮油在集油箱中上浮。
2.根据权利要求1所述的聚集装置，其特征在于，所述进流单元包括: 位于底部的分流板； 位于分流板上方的压流板； 位于分流板两侧且其两端分别连接分流板和压流板的侧挡板； 其中，分流板、压流板和两个侧挡板构成入口大、出口小且呈锥形收缩状的空间； 其中，所述压流板具有用于抑制其前方波浪扰动的向上的仰角； 其中，所述分流板将前方的含有浮油的海水分为上下两层，且使第一水体从分流板底部流走，使第二水体从分流板上部流入所述集油箱。
3.根据权利要求1所述的聚集装置，其特征在于，所述整流体的多层弧形流道为上下布置的分层的圆弧形流道。
4.根据权利要求1所述的聚集装置，其特征在于，还包括与所述进流单元的入口连接的滤网，用于拨开水面上漂浮的垃圾，以防止漂浮的垃圾进入进流单元而发生堵塞。
5.根据权利要求4所述的聚集装置，其特征在于，所述滤网包括呈尖角布置的两面滤网。
6.根据权利要求1所述的聚集装置，其特征在于，所述集油箱后部设置有排水孔，用于使位于所述集油箱内底部的第二水体中的海水排出。
7.根据权利要求1所述的聚集装置，其特征在于，所述导流板前端上表面与所述整流体的流道出口的下表面相切，以保证所述第二水体流过整流体后沿着所述导流体向上流动。
8.根据权利要求1或3所述的聚集装置，其特征在于，在每层所述流道表面涂有疏油涂层，用于降低所述第二水体通过所述流道的阻力，保证第二水体顺利进入集油箱。
9.一种采用如权利要求1-8中任一项所述的聚集装置进行海面漂浮溢油聚集的方法，其特征在于，包括如下步骤: 将聚集装置连接在呈U型的围油栏的中间部； 使带有聚集装置的围油栏在海面上运动，在围油栏的导流和阻挡作用下，将海面分散的浮油逐渐聚集在围油栏的底部； 通过聚集装置的进油单元的底部，将聚集装置前的含有浮油的海水分为上下两层，使底层只含海水的第一水体从聚集装置底部流走，使由浮油和海水构成的第二水体通过整流体流入集油箱内； 通过设置在集油箱内的导流板，使第二水体在集油箱内形成向上流动趋势的流场；通过整流体的多层弧形流道和导流板的共同作用，使集油箱中的第二水体的浮油积累在集油箱的上部，使第二水体中的海水从集油箱尾部排出。
10.根据权利要求9的聚集方法，其特征在于:当所述集油箱内的油层积累到一定厚度时，投入撇油器到所述集油箱中对加`厚的油层进行回收。
【文档编号】E02B15/10GK103758094SQ201410007589
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月6日 优先权日:2014年1月6日
【发明者】张银东, 孙玉清, 邹灵浩 申请人:张银东