基本信息
- 項目名稱：
- 高效水上溢油清理系統(tǒng)
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 高效水上溢油清理系統(tǒng)采用“母-子”船聯(lián)合工作模式。子船采用小水線面雙體船船型，其首部“頂推浮動式溢油回收器”通過浮球感應波浪，由滑桿、萬向節(jié)及滑道連動，實現(xiàn)了回收器隨波自由浮動，保持吸油厚度穩(wěn)定。通過轉動履帶將溢油導入集油箱并吸入子船，在子船內(nèi)進行兩次初分離；后將初分離的油污送入母船精分離，實現(xiàn)連續(xù)高效回收溢油。作品提出并驗證了這種溢油回收方式，創(chuàng)新性明顯，具有較高的應用價值。
- 詳細介紹：
- 隨著世界經(jīng)濟的飛速發(fā)展，海上石油開采、運輸?shù)然顒尤找骖l繁，石油泄露事件頻頻發(fā)生，給生態(tài)環(huán)境造成了巨大破壞，嚴重威脅著人類的可持續(xù)發(fā)展。而現(xiàn)有水面溢油處理方式主要面向小規(guī)模溢油，并且方式比較落后，處理速率不高。本創(chuàng)新小組基于轉動履帶良好的帶油作用和小水線面雙體船優(yōu)良的航行性能，設計了可面向大規(guī)模多樣化水域環(huán)境的高效水上溢油清理系統(tǒng)。作品采用“母-子”船聯(lián)合工作模式，子船首部“頂推浮動式溢油回收器”通過浮球感應波浪，由滑桿、萬向節(jié)及滑道連動，實現(xiàn)了回收器隨波自由浮動，保持吸油厚度穩(wěn)定。子船前進過程中，一側施放圍油欄，同時另一側回收圍油欄，避免未清理的溢油擴散到已清理的區(qū)域。通過轉動履帶將溢油導入集油箱并吸入子船，利用油水密度差及不相容性，對油水混合物進行兩次初分離；后將初分離的油污送入母船精分離，實現(xiàn)連續(xù)高效回收溢油。作品提出并驗證了這種溢油回收方式，創(chuàng)新性明顯，具有較高的應用價值。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 設計目的： 旨在改善現(xiàn)有海面油污處理方法的落后現(xiàn)狀，實現(xiàn)高效處理大規(guī)模海面溢油事故，有效回收溢油，保護海洋環(huán)境。 基本思路： 現(xiàn)有油污處理設備比較落后，效率低，無法滿足對大規(guī)模溢油事故處理的急切需求。本小組基于轉動履帶良好帶油作用和小水線面雙體船優(yōu)良航行性能，設計了此高效水上溢油清理系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用“母-子”船聯(lián)合工作模式，可面向大規(guī)模多樣化水域環(huán)境。經(jīng)過大量試驗和調(diào)試，完成了子船和浮動式溢油回收器1:1虛擬樣機和1:15實物模型的制作，進一步驗證了作品具有良好的溢油回收性能。 創(chuàng)新點： 1)自主設計的頂推浮動式溢油回收器，能夠隨波上下浮動，保持吸油厚度穩(wěn)定；通過轉動履帶帶油作用，可有效地提高吸油效率；2)小水線面雙體船和頂推浮動式溢油回收器的結合，使本作品能夠在惡劣海況下安全、高效地回收溢油；3)“母-子”船聯(lián)合工作模式，提高了其機動性和清理效率,可面向大規(guī)模多樣化水域溢油事故。 技術關鍵： 1)合理設計轉動履帶角度θ和轉速n，保證良好的帶油效果；2)合理設計滑桿與滑軌，實現(xiàn)了溢油回收器隨波上下起浮，并能左右搖擺，保持吸油厚度穩(wěn)定，可適用于5-6級海況；3)合理布置隔離空艙及選擇本質(zhì)安全型電器，有效實現(xiàn)油船的防爆。 主要技術指標： 1)轉動履帶轉速：63r/min；2)轉動履帶傾角：15°≤θ≤55°；3)子船抽吸流量：4320m3/h；4)油污回收速度：10800 m3/d；5)單個系統(tǒng)處理速度：1.728km2/d；6)最大適應波高：2.5m。
科學性、先進性
- 作品科學性和先進性： 1)實現(xiàn)了對溢油的高效回收。連桿和浮球的使用，使浮動式溢油回收器能夠上下起浮，左右擺動，保持回收油層厚度基本不變。浮動式溢油回收器利用轉動履帶，將溢油帶入集油艙內(nèi)，可以較徹底地回收海面油污； 2)適合在5-6級海況下作業(yè)。子船采用小水線面雙體船的船型，其穩(wěn)性和耐波性好，受海面環(huán)境影響較小； 3)可處理大規(guī)模溢油事故?！澳?子”船聯(lián)合工作模式，使本系統(tǒng)能夠面向大規(guī)模多樣化溢油事故； 4)自動化程度高，人員安全系數(shù)高。由于實現(xiàn)了油污回收、凈化、運輸?shù)冗^程的自動化，從而大大降低了工作人員的勞動強度和危險性； 5)子船船體較小，可單獨工作，靈活性高。浮動式溢油回收器系統(tǒng)結構精簡，可移動性好。
獲獎情況及鑒定結果
- 湖北省第八屆“挑戰(zhàn)杯”大學生課外學術科技作品競賽一等獎
作品所處階段
- 中試階段
技術轉讓方式
- 專利轉讓
作品可展示的形式
- 1）模型 2）圖紙 3）現(xiàn)場演示 4）圖片 5）錄像
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 使用說明：到達事發(fā)地點后，用圍油欄圈定并劃分工作區(qū)域，子船下水，通過浮動式溢油回收器抽取海面溢油；油水混合物在子船內(nèi)經(jīng)過兩次初分離；后將處理后的油水混合物送入母船精分離。 特點與優(yōu)勢：自主設計的浮動式溢油回收器具有結構緊湊、重量輕、靈活度高等特點；滑桿及滑道的設計使其能夠隨波起?。徊捎眯∷€面雙體船使本系統(tǒng)具有更好的穩(wěn)性和耐波性。采用“母-子”船聯(lián)合工作模式，可面向大規(guī)模多樣化水域溢油事故。與現(xiàn)有的其它方法相比，本系統(tǒng)最大的優(yōu)勢是其油污回收效果好、效率高，可在5-6級海況下工作，特別適用于較大規(guī)模的溢油事故。 市場及經(jīng)濟效益分析：據(jù)大連海洋及漁業(yè)局統(tǒng)計，2010年大連灣溢油事件中泄露的石油多達6萬噸，污染面積達50平方公里。清污過程中，大連累計出動大小漁船8150艘次，累計參加清污人員4.5萬人次，經(jīng)過20天才基本處理完畢。而本系統(tǒng)每天工作10小時，單個系統(tǒng)處理速度為1.728km2/d，若以5套此系統(tǒng)清理大連灣溢油，則只需要6～7天即可清理完畢。經(jīng)濟效益顯著，應用前景十分樂觀。
同類課題研究水平概述
- 近年來，海上溢油污染事故頻繁發(fā)生，為處理此類突發(fā)事件，國際上已研制出相關的溢油回收系統(tǒng)。例如荷蘭KOSEQ公司生產(chǎn)的Victory Oil Sweeper（簡稱“VOS”）溢油回收系統(tǒng)和芬蘭勞模（LAMOR）公司生產(chǎn)的單臂側掛式船攜式溢油回收系統(tǒng)，兩者均是采用掃油臂和撇油器配合回收溢油[9]。我國也建立了相應的油污應急響應體系，但與國際上先進溢油回收技術相比，我國在該領域的技術還顯得比較落后。 杜發(fā)國[10]對目前的油污處理方法分析后指出，國內(nèi)現(xiàn)有的油污清理方法及優(yōu)缺點主要如下：1）化學法：在受污染海面撒分散劑或凝油劑等化學藥劑，將海面油污分解或膠凝。這種方法適用于各類海況；使用方便，且不受天氣、海況影響；但破壞了石油成分，石油無法回收再利用，且成本較高，反應產(chǎn)物會產(chǎn)生污染；2）生物法：利用具有較強氧化分解石油能力的微生物，將溢油氧化分解。這種方法適用于各類海況，主要應用于處理污染海岸；其成本較低，對環(huán)境造成的影響較小，流程較簡單，操作方便；但原油無法回收，造成浪費，可能引發(fā)生物入侵等危害；3）物理法：用圍油欄將溢油圍住，然后再使用撇油器等設備回收溢油。這種方法適用于較平穩(wěn)的海況；可有效回收溢油，并重復利用，不會產(chǎn)生污染產(chǎn)物；但工作量大，效率低，溢油回收率不高。此外，還可以通過專門的清油船來清理海面溢油，其主要工作原理是將浮油吸進船艙內(nèi)，然后再將油水分離。 鄭艷玲[11]提出了海上油污控制清理船“碧海31”的設計方案，它主要采用繩式收油機吸油，并用化油劑作進一步處理。該船具有多種功能，能夠進行圍堵、收集、噴灑清除等工作，能有效回收溢油；但工作量大，工作效率不高，只能處理小規(guī)模的溢油事故，不適合進行大規(guī)模清污工作。 目前，我國的船攜式溢油回收系統(tǒng)使用很少，國內(nèi)生產(chǎn)的船攜式溢油回收系統(tǒng)性能較差，它的優(yōu)越性并未得到充分認識。僅有秦皇島得大船務公司等少量單位配備有清污船舶，且清理能力較差。在2010年的大連灣溢油事故中，由于沒有較好的清污設施，只能投入大量人力使用撇油器回收溢油。這樣不僅費時費力，而且效果不佳，耗資巨大,安全性較低。 “高效水上溢油清理系統(tǒng)”采用“母-子”船聯(lián)合工作模式，利用浮動式溢油回收器抽取浮油，具有抽油效率高，處理效果好，且能適用于惡劣海況和大規(guī)模溢油事故的特點，能夠在清污工作中發(fā)揮很好的作用。（參考文獻見附件二）
