基本信息
- 项目名称：
- 高效水上溢油清理系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 高效水上溢油清理系统采用“母-子”船联合工作模式。子船采用小水线面双体船船型，其首部“顶推浮动式溢油回收器”通过浮球感应波浪，由滑杆、万向节及滑道连动，实现了回收器随波自由浮动，保持吸油厚度稳定。通过转动履带将溢油导入集油箱并吸入子船，在子船内进行两次初分离；后将初分离的油污送入母船精分离，实现连续高效回收溢油。作品提出并验证了这种溢油回收方式，创新性明显，具有较高的应用价值。
- 详细介绍：
- 随着世界经济的飞速发展，海上石油开采、运输等活动日益频繁，石油泄露事件频频发生，给生态环境造成了巨大破坏，严重威胁着人类的可持续发展。而现有水面溢油处理方式主要面向小规模溢油，并且方式比较落后，处理速率不高。本创新小组基于转动履带良好的带油作用和小水线面双体船优良的航行性能，设计了可面向大规模多样化水域环境的高效水上溢油清理系统。作品采用“母-子”船联合工作模式，子船首部“顶推浮动式溢油回收器”通过浮球感应波浪，由滑杆、万向节及滑道连动，实现了回收器随波自由浮动，保持吸油厚度稳定。子船前进过程中，一侧施放围油栏，同时另一侧回收围油栏，避免未清理的溢油扩散到已清理的区域。通过转动履带将溢油导入集油箱并吸入子船，利用油水密度差及不相容性，对油水混合物进行两次初分离；后将初分离的油污送入母船精分离，实现连续高效回收溢油。作品提出并验证了这种溢油回收方式，创新性明显，具有较高的应用价值。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计目的： 旨在改善现有海面油污处理方法的落后现状，实现高效处理大规模海面溢油事故，有效回收溢油，保护海洋环境。 基本思路： 现有油污处理设备比较落后，效率低，无法满足对大规模溢油事故处理的急切需求。本小组基于转动履带良好带油作用和小水线面双体船优良航行性能，设计了此高效水上溢油清理系统。该系统采用“母-子”船联合工作模式，可面向大规模多样化水域环境。经过大量试验和调试，完成了子船和浮动式溢油回收器1:1虚拟样机和1:15实物模型的制作，进一步验证了作品具有良好的溢油回收性能。 创新点： 1)自主设计的顶推浮动式溢油回收器，能够随波上下浮动，保持吸油厚度稳定；通过转动履带带油作用，可有效地提高吸油效率；2)小水线面双体船和顶推浮动式溢油回收器的结合，使本作品能够在恶劣海况下安全、高效地回收溢油；3)“母-子”船联合工作模式，提高了其机动性和清理效率,可面向大规模多样化水域溢油事故。 技术关键： 1)合理设计转动履带角度θ和转速n，保证良好的带油效果；2)合理设计滑杆与滑轨，实现了溢油回收器随波上下起浮，并能左右摇摆，保持吸油厚度稳定，可适用于5-6级海况；3)合理布置隔离空舱及选择本质安全型电器，有效实现油船的防爆。 主要技术指标： 1)转动履带转速：63r/min；2)转动履带倾角：15°≤θ≤55°；3)子船抽吸流量：4320m³/h；4)油污回收速度：10800 m³/d；5)单个系统处理速度：1.728km²/d；6)最大适应波高：2.5m。
科学性、先进性
- 作品科学性和先进性： 1)实现了对溢油的高效回收。连杆和浮球的使用，使浮动式溢油回收器能够上下起浮，左右摆动，保持回收油层厚度基本不变。浮动式溢油回收器利用转动履带，将溢油带入集油舱内，可以较彻底地回收海面油污； 2)适合在5-6级海况下作业。子船采用小水线面双体船的船型，其稳性和耐波性好，受海面环境影响较小； 3)可处理大规模溢油事故。“母-子”船联合工作模式，使本系统能够面向大规模多样化溢油事故； 4)自动化程度高，人员安全系数高。由于实现了油污回收、净化、运输等过程的自动化，从而大大降低了工作人员的劳动强度和危险性； 5)子船船体较小，可单独工作，灵活性高。浮动式溢油回收器系统结构精简，可移动性好。
获奖情况及鉴定结果
- 湖北省第八届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛一等奖
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 专利转让
作品可展示的形式
- 1）模型 2）图纸 3）现场演示 4）图片 5）录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明：到达事发地点后，用围油栏圈定并划分工作区域，子船下水，通过浮动式溢油回收器抽取海面溢油；油水混合物在子船内经过两次初分离；后将处理后的油水混合物送入母船精分离。 特点与优势：自主设计的浮动式溢油回收器具有结构紧凑、重量轻、灵活度高等特点；滑杆及滑道的设计使其能够随波起浮；采用小水线面双体船使本系统具有更好的稳性和耐波性。采用“母-子”船联合工作模式，可面向大规模多样化水域溢油事故。与现有的其它方法相比，本系统最大的优势是其油污回收效果好、效率高，可在5-6级海况下工作，特别适用于较大规模的溢油事故。 市场及经济效益分析：据大连海洋及渔业局统计，2010年大连湾溢油事件中泄露的石油多达6万吨，污染面积达50平方公里。清污过程中，大连累计出动大小渔船8150艘次，累计参加清污人员4.5万人次，经过20天才基本处理完毕。而本系统每天工作10小时，单个系统处理速度为1.728km²/d，若以5套此系统清理大连湾溢油，则只需要6～7天即可清理完毕。经济效益显著，应用前景十分乐观。
同类课题研究水平概述
- 近年来，海上溢油污染事故频繁发生，为处理此类突发事件，国际上已研制出相关的溢油回收系统。例如荷兰KOSEQ公司生产的Victory Oil Sweeper（简称“VOS”）溢油回收系统和芬兰劳模（LAMOR）公司生产的单臂侧挂式船携式溢油回收系统，两者均是采用扫油臂和撇油器配合回收溢油[9]。我国也建立了相应的油污应急响应体系，但与国际上先进溢油回收技术相比，我国在该领域的技术还显得比较落后。 杜发国[10]对目前的油污处理方法分析后指出，国内现有的油污清理方法及优缺点主要如下：1）化学法：在受污染海面撒分散剂或凝油剂等化学药剂，将海面油污分解或胶凝。这种方法适用于各类海况；使用方便，且不受天气、海况影响；但破坏了石油成分，石油无法回收再利用，且成本较高，反应产物会产生污染；2）生物法：利用具有较强氧化分解石油能力的微生物，将溢油氧化分解。这种方法适用于各类海况，主要应用于处理污染海岸；其成本较低，对环境造成的影响较小，流程较简单，操作方便；但原油无法回收，造成浪费，可能引发生物入侵等危害；3）物理法：用围油栏将溢油围住，然后再使用撇油器等设备回收溢油。这种方法适用于较平稳的海况；可有效回收溢油，并重复利用，不会产生污染产物；但工作量大，效率低，溢油回收率不高。此外，还可以通过专门的清油船来清理海面溢油，其主要工作原理是将浮油吸进船舱内，然后再将油水分离。 郑艳玲[11]提出了海上油污控制清理船“碧海31”的设计方案，它主要采用绳式收油机吸油，并用化油剂作进一步处理。该船具有多种功能，能够进行围堵、收集、喷洒清除等工作，能有效回收溢油；但工作量大，工作效率不高，只能处理小规模的溢油事故，不适合进行大规模清污工作。 目前，我国的船携式溢油回收系统使用很少，国内生产的船携式溢油回收系统性能较差，它的优越性并未得到充分认识。仅有秦皇岛得大船务公司等少量单位配备有清污船舶，且清理能力较差。在2010年的大连湾溢油事故中，由于没有较好的清污设施，只能投入大量人力使用撇油器回收溢油。这样不仅费时费力，而且效果不佳，耗资巨大,安全性较低。 “高效水上溢油清理系统”采用“母-子”船联合工作模式，利用浮动式溢油回收器抽取浮油，具有抽油效率高，处理效果好，且能适用于恶劣海况和大规模溢油事故的特点，能够在清污工作中发挥很好的作用。（参考文献见附件二）
