撇油器的原理及性能

安全工程撇油器的原理及性能杨帆杨昌柱周李鑫(华中科技大学环境科学与工程学院武汉430074)摘要溢油回收装置的有效使用是降低和消除溢油污染的重要手段。比较了撇油器的各种原理、性能及操作条件。关键词溢油回收撇油器原理性能PrinciplesandPerformanceofOilSkimmerYangFanYangChangzhuZhouLixin(CollegeofEnvironmentScience&Engineering,HUSTWuhan430074)AbstractTheeffectiveuseofoilrecoverydeviceisanimportantmeanstoreduceandeliminatethepollutionofspilledoil.Thepaperpre2sentsthecomparisonsoftheprinciples,performancesandoperatingconditionsbetweendifferentskimmers.Keywordsspilledoilrecoveryoilskimmerprincipleperformance石油是海洋的主要污染物。随着石油工业和海上油运的发展,海上溢油事故不断发生,海洋石油污染已引起各国的关注[1]。为了防止海洋石油污染,国际上制订了一系列法规和协定,各沿海国家也制订了有关法规和法令,并十分重视溢油的有效处置、回收和清除技术的研究[2]。1溢油回收溢油发生后,原油中的轻质成分会渐渐挥发,重质油在溢入水中的最初几小时内会发生乳化作用,使油的黏度达到103cm2/s。随着油膜的风化和浮粒物的增多,会使黏度增大到104cm2/s。残留在水上的油块,最终形成大小几mm到几cm的具有软心硬壳的焦油球,可漂浮在水面,悬浮于水中或沉没于水底[3]。因此油品在水中时间越长,其可回收性就越差。而且由于溢油浮化含水量增加,回收总量增大,对临时贮存装置的要求也更高,应尽快回收。回收溢油既保护了环境,又收回了资源,是最理想的结果。溢油回收器是指在水面捕集浮油的机械装置。撇油器(OilSkimmer)是主要的收油装置之一,其适用范围广,收油效果好,抗风等级高,适用于中等以上规模或大面积集中回收溢油[4]。选用撇油器时首先要看油的品种,特别要注意的是油的黏度;其次要考虑的是作业环境和回收速率。不同原理的撇油器或同一原理而结构不同的撇油器,其适宜回收的油品黏度差别很大,适宜的条件和回收效率也不一样。海上浮油收集过程包括回收船、拖船、围油栏、撇油器、输油泵、临时贮存设备,撇油器只是浮油回收链中的一环。回收链的表现很大程度上要看当时的天气、海况、溢油范围和油的种类、是否存在浮渣、船舶驾驶技术、围油栏形状、撇油器类型、输油泵类型和能力,最后还有贮存量的大小,哪一个环节较差都会影响到整个过程的表现[6]。而只有及时回收被围油栏围住的浮油,才能确保围油栏安全、可靠地使用。围而不收,必然导致围油栏的失效。因而,撇油器是浮油回收系统的核心部分。以下便对各种撇油器的原理和性能做一个评价和比较。2各种撇油器的原理及性能撇油器可以是自由漂浮的,安装在船舷旁的,建在船上的,置于围油栏顶点的,由吊臂控制或手持的等。撇油器的工作原理有吸附/亲油、机械传输、抽吸、倾斜板、涡旋、过滤等。2.1吸附/亲油原理该原理是利用油粘附在某些物质上的能力(如聚丙烯、PVC和铝便是很好的吸附物质)让浮油吸附在一个运动的表面上,然后被带出水面,最后通过刮擦或挤压转移至贮油槽或输油泵中。这种形式的撇油器可以是旋转的盘片、鼓或刷子,也可以是吸油带、拖绳[5～7]或硬毛刷,如图1所示。硬毛刷和齿形盘片还综合了机械传输原理。(1)黏度范围。纯粹吸附作用时的最大黏度值为104cm2/s。但最佳值在100～103cm2/s,若高于5×103cm2/s,效率就很低了。(2)含水率。当盘、带、鼓、拖绳、刷的速度低且油黏度低时,回收油中含水率也低,但会随速度和黏度的增加而急剧增加。(3)浮渣。只要浮渣不妨碍流向吸附撇油器的油,则对浮渣不敏感。但是小一些的浮渣可能会堵塞吸收口或泵入口,大的浮渣不会进入撇油器中。(4)运行条件。由于波浪作用可能将油推离吸附表面,盘式、带式和转鼓撇油器适用于相对平静的水面。拖绳和刷式在含有碎冰的水中也能运行良好。小型盘式和拖绳式撇油器(5～15m3/h)已经在全球近岸、港口和湖泊溢油处理中广泛应用。拖绳式撇油器多是在静水中应用,例如API油水分离池。2.2机械传输原理[8]·72·2004年第30卷第5期May2004工业安全与环保IndustrialSafetyandEnvironmentalProtection图1吸附式撇油器该原理包括任何以机械方式,如铲、刷、浆、螺杆等将浮油转移出来的操作,它们都