中国石油-大学(华东)本科毕业论文.doc

中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）摘要随着海洋石油开发的不断深入，海上石油运输业和石油开采业的发展迅速，海洋溢油事故屡见不鲜，造成了严重的环境污染和经济损失。目前我国的溢油处理技术仍然非常不成熟。本文综述了溢油处理技术中物理方法、化学方法、生物方法的常见溢油处理技术方式的特定适应环境、影响因素及其优缺点，明确不同溢油处理方式的特点，总结了溢油事故处理如何将几种方法相互配合才能有良好的处理效果。并结合调研针对 溢油事故进行了分析和具体的溢油处理方案的编制。关键词：海洋溢油；溢油原因；处理技术；案例分析ABSTRACTAlong with the development of marine oil exploitation, the rapid development of offshore oil transport and oil exploration industry, marine oil spills are common. The oil spill accidents cause serious environmental pollution and economic losses. At present, oil spill response technology of our country is still very immature. In this article the spilled oil processing technology in the physical methods, chemical methods, biological methods are reviewed. Their specific adaptation to the environment, affecting factors, advantages and disadvantages are compared, clearly different oil spill treatment characteristics are summarized. Several methods should be used in oil spill accident treatment in order to have a good processing effect. Also Chengdao oil spill accidents are analyzed and preparation of specific oil spill response programs are suggested in the paper.Keywords: marine oil spill；oil spill reason；processing technology；case analysis目 录第1章 绪 论11.1 研究背景11.2 国内外研究现状11.2.1 国内海上溢油处理技术现状11.2.1 国外海上溢油处理技术现状31.3 本文主要研究内容5第2章 溢油产生的原因与危害62.1 国内外重大海洋溢油事故62.1.1 国外重大海洋溢油事故62.1.2 国内重大海洋事故72.2 海上溢油产生的原因72.2.1 船舶溢油污染的原因分析82.2.2 海上油气田溢油污染原因分析82.3 海上溢油的危害9第3章 溢油处理技术113.1 物理处理法113.1.1 围油栏113.1.2 撇油器153.1.3 溢油回收船203.2 化学处理方法263.2.1 现场燃烧263.2.2 化学制剂303.3 生物处理法363.3.1 生物降解机理363.3.2 石油烃生物降解的影响因素383.3.3 生物降解溢油的优点393.3.4 小结393.4 溢油处理技术目前存在问题及发展趋势403.4.1 存在问题小结403.4.2 发展趋势41第4章 案例分析424.1 事例背景424.2 溢油区周围自然状况424.2.1 气候424.2.2 海洋水文424.2.3 地貌特征及底质类型434.3 溢油污染情况434.4 溢油处理方案设计434.4.1 确定溢油处理方案采取的处理方针434.4.2 溢油处理方案44第5章 结 论50致 谢51参考文献52绪论第1章 绪 论1.1 研究背景石油在未来相当长的一短时间内仍然将是全球最重要的基础能源。 根据国际能源署的预测，2030年全球石油消费量为1.05亿桶/天，较2008年的0.85亿桶/天增长25%左右，那么在未来22年间，全球石油产量均每年至少要保证76.4万桶/天的增量。随着海洋石油开发的不断深入，采油量的不断上涨，加速了海上石油运输业和石油开采业的发展，油轮的不断增多，海上石油勘探、开发及海底管线铺设的规模不断扩大，同时海洋溢油污染事件，尤其是重、特大溢油污染事件的风险亦随之大大增加。自20世纪60年代以来，全球万吨以上的溢油事件几乎每年都会发生，严重影响了海洋环境。近几十年来，重大海洋溢油污染事件带来的灾难性后果让人触目惊心，其中有些事故的发生归因于恶劣的天气和海况，有些则纯属人为操作失误，但其对环境的破坏都是难以估量的。20世纪70年代以来，海洋溢油事件在我国既有发生。据不完全统计，19732006年，我国沿海船舶溢油事件共发生2653起，总溢油量更是达到了37100吨。2010年7月16日，大连新港发生了举国震惊的特大输油管线爆炸事故。事故造成了大量原油外泄，污染了港口周围大面积的海域，其中有些海域遭受到了严重污染，环境受到破坏，重创了当地的渔业。此外，事故导致大连新港临时关闭，影响了船舶的正常装卸运营，给港口和航运业也造成了巨大的经济损失。1.2 国内外研究现状1.2.1 国内海上溢油处理技术现状我国烟台、秦皇岛、天津海上溢油应急反应中心装备了一定数量的油清除设备和器材，这些设备一般抗风浪性和溢油清除功能和效果有限（如秦皇岛海上溢油应急反应中心进口的美国SLICKBAR公司动态斜面式专用收油船，见图1-1）。此外，壳牌公司在大亚湾兴建的大型炼油项目配套建设了由我国自行生产的专用溢油应急船，船上带有围油栏、收油机和油污水储存功能（图1-2）。目前，我国沿海城市、油运公司和码头以及海上石油开采公司虽各自拥有一些溢油应急设施设备，但应急清污能力较低，只能应对小型溢油，难以适应控制和清除大面积溢油这一突发性海上环境安全事故的需要。图1-1 动态斜面式专用收油船图1-2 我国自行生产的溢油应急船我国目前真正能够发挥收油作用的还是一些比较传统的基本清污手段，如吸油毡、吸油索等，而现有轻型围油栏在风浪大、溢油面积大的时候难以围住溢油，收油机的现场回收效率通常很差，仅能达到理论收油能力的110%，与国际上25%的平均实际回收效率相比还有不小的差距。国内通常使用的充气式围油栏的释放速度为14秒/米，与国际先进水平相比，释放速度相差4倍。此外，尽管目前国内已经掌握了一些有效清除海上大面积溢油的技术，但尚缺少集成化的、系统的快速清除海上油污技术。由于海上溢油情况千差万别，不可能一项清除技术适用于所有情况，因此，当事故发生时往往难以形成高质量的溢油清除技术支持。综合而言，海上溢油控制、处置、清除技术今后的发展趋势为：从提高投资效益和收油效益两方面考虑，我国均应立足于自主研发收油机技术及其配套技术装备，重点攻克能有效提高溢油遭遇率的专用收油船内置收油机技术和能够有效增厚油膜厚度的围收集成收油技术。在研发溢油回收系统时，应攻克溢油品种和环境条件适用范围宽的收油机技术、围收集成收油系统设备功能集成与快速连接技术、围油栏与溢油回收工作船柔性密封连接技术，可增强系统操作安全可靠性和降低作业强度的技术等1。1.2.1 国外海上溢油处理技术现状当海上发生溢油事故险情，及时地将事故船舶中的货油或燃料油抽吸出来并过驳到安全船只或浮动油囊之内，是一种有效的防范、减轻溢油事故损害发生的应急措施。美国和新加坡等国的溢油应急反应系统均配备了能够进行水下沉船抽油作业的高性能抽油泵和配套转运装备，包括不需要潜水员的深水抽油遥控技术等。此外，在溢油事故发生的最初阶段将溢油加以拦截和围控，收集海面溢油或进行现场焚烧，也是预防和清除溢油污染损害的首选方案。美国、挪威、英国、丹麦、澳大利亚等国已开展了多年的油污清除技术及装备的研究，取得了一些成功经验。例如：长期应用于远海溢油应急反应的美国双层构造充气式围油栏密封性好，气体不外泄，持续时间长，具有良好的承波性，占用空间少（图1-3）。1990年清污中，安装在“TV010”号船上的芬兰LORS-5型内置式收油机和“TV050”、“TV051”号船舶一起将全部泄漏溢油的60%成功回收（图1-4）。美国鉴于1989年阿拉斯加“埃克森瓦尔迪兹号”大面积溢油事故因缺乏多功能溢油应急船而蒙受重大污染损害的经验教训，研制了多艘将主要清污技术有效集成的溢油回收船配备于其境内的主要溢油风险海域，随时待命处理溢油。当发生大面积溢油事故时，往往需要动用多种溢油清污技术装备，包括：根据海流和风况条件多点、多层布设围油栏；采用撇油器和吸附材料回收溢油；出动多功能溢油回收工作船；空中喷洒溢油分散剂等等。目前国际上清除水面溢油的方法大致分为物理法、化学法和生物法三类。其中，以物理法中的机械回收方法最为有益，不但保护了环境，还回收了资源，在能够正常发挥作用的前提下，清除效率要显著高于人力回收和采用吸油材料吸附溢油。图1-3 双层充气围油栏图1-4 “TV010”号清污船在收油现行使用的机械回收装置主要有粘附式、堰式、动态斜面式、抽吸式及其它类型的收油机。目前世界上比较典型的收油机产品有，英国Vikma公司的盘式收油机、美国SlickBar公司的动态斜面式（DIP）收油机、芬兰Lomar公司的刷式收油机、挪威Framo公司的堰式收油机、丹麦Ro-Clean公司的复合式收油机等等2。1.3 本文主要研究内容本文旨在综合国内外海洋溢油处理技术方面的文献，总结现在海洋溢油中应用到的各个处理技术的作用原理，适用范围，处理溢油的优缺点，通过对这些技术的探讨，对溢油处理方案的编制有良好的建议。主要研究内容如下：（1）对海洋溢油事故的大量发生产生的原因进行比较具体的总结和分析。再次，根据文献和实例认识海洋溢油产生的对自然环境和对经济等方面的破坏。（2）海洋溢油处理技术主要有物理方法、化学方法和生物方法。根据文献等方面从围油栏、撇油器和吸油材料等物理方法，燃烧、化学制剂等化学方法，生物方法等方面对其作用原理、使用条件、溢油处理优缺点、发展趋势等方面就行归类总结。（3）综合案例数据以及对溢油处理技术的分析，制定溢油处理方案。46溢油产生的原因与危害第2章 溢油产生的原因与危害随着海洋石油的大规模开发，海洋溢油污染事件屡见不鲜，严重影响了海洋环境，影响人民的正常生活，阻碍经济的正常发展。因此，认识海洋溢油污染的现状，了解海洋溢油污染的成因是非常必要的。2.1 国内外重大海洋溢油事故近年来发生了许多海洋溢油事故。2001年3月，一艘油船在德国西北海域与一货轮相撞,在在波罗的海海面漏出1000吨石油，造成附近海域大面积污染，野生动物大量死亡；2004年12月7目，“现代促进”与“地中海伊伦娜”两艘集装箱船相撞，造成后者燃油舱破损，导致1200多吨船舶燃油溢出，清污费用超过一亿元；2007年12月7日，“河北精神”号在韩国海域与万吨级拖轮相撞，导致油轮左侧3个储油箱破裂，1.081万吨原油流入海中；2010年4月 20日，位于墨西哥湾的“深海地平线”钻油平台爆炸沉没，事故初期污染了大约4000多平方公里的海面，而且污染面积随着时间的流逝而成倍增长，救灾的费用超过10亿美金；在国内，船舶溢油事故也屡见不鲜，造成的后果则难以估量。1999年3月24日，“东海209”货轮与“闽燃供2号”油轮在珠海发生碰撞，溢油589.7吨，珠海、 深圳、中山、金星门、淇澳岛等300多平方公里海域及55公里岸线遭到污染；2004年12月7日晚，两艘外籍集装箱船在珠江口水域相撞，一艘集装箱船燃油舱破裂，450吨重油飘向大海，在海上形成了一条9海里的油带，给珠江口水域的生态环境造成巨大的损害，并且严重影响到当地的生活和工业用水；2009年9月15日，集装箱船“圣狄轮”受台风“巨爵”影响漂至珠海高栏岛长咀搁浅，导致燃油柜破裂数百吨燃油泄漏如海，给高栏岛飞沙滩、三浪湾、西枕湾一带海域和岸线带来巨大危害3。一起又一起的船舶溢油事故，给我们赖以生存和发展的海洋甚至内河环境带来了巨大的灾难，据报道，近50年以来因石油类污染已导致1000多种海生生物灭绝，海洋生物已减少近40。以下回顾几起国内外的重大溢油事故。2.1.1 国外重大海洋溢油事故42.1.1.1 “Torrey Canyon”号油轮事故 “Torrey Canyon”号为利比里亚籍油轮，其在1967年发生的事故为世界第一次大规模海上溢油事故。事故原因是船长未听取相关告诫，擅自将航线改变，从而使油轮以15.8节的速度撞上礁石，致使30000吨原油泄漏。事故发生后，尽管相关部门进行了全力抢救，但是恶劣的天气致使抢救工作全面失败。最后不得不动用空军轰炸油轮，并进行现场燃烧。 溢油在强风下不断改变飘逸方向，影响了法国和英国部分地区，也包括了英吉利海峡内的加尔塞岛，遭遇污染的海岸线长达242海里。此次事故重创了这些地区的水产及旅游业，同时亦有的清除耗费了大量的财力和人力，直接经济损失高达1050英镑。2.1.1.2 瑙鲁兹海上油田事故伊朗瑙鲁兹海上油田在两伊战争中多次经历战火，泄漏了大量原油。1983年2月10日，一艘油轮与瑙鲁兹油田钻井平台相撞，造成油井以每天1500桶的速度漏油。在接下来的一个月，发生事故的钻井平台又遭到伊拉克直升机的袭击，引发火灾。伊朗用了半年时间才扑灭燃烧的油井。伊拉克直升机还对附近一个钻井平台发动过袭击，造成原油泄漏，直至1985年5月才扑灭。这几起事故共造成瑙鲁兹油田8000万加仑(约合26万吨)的原油泄漏4。2.1.1.3“瓦尔迪兹”号触礁事故1989年3月23日，美国埃克森公司的超级油轮“瓦尔迪兹”号的船长饮酒后出现指挥失误，油轮在通过阿拉斯加州的威廉王子湾时，与水下礁石相撞，船体裂开。超过5万吨原油流入海水中。沿海1300公里区域受到污染，当地鲑鱼和鲱鱼近乎灭绝，迄今仍未恢复，数十家企业破产或濒临倒闭，这曾是美国历史上最严重的原油泄漏事故和海洋污染事故。据估计，此次事故造成约28万只海鸟、2800只海獭、300只斑海豹、250只白头海雕以及22只虎鲸死亡。2.1.2 国内重大海洋事故2.1.2.1 “东方大使”号事故“东方大使”号为巴拿马籍油轮，1983年11月，该油轮在青岛港黄岛油区装载完原油出港中途触礁，3343吨原油因船体受损溢出。溢油污染了胶州湾及附近230多千米的海岸线，同时15000亩的水产养殖区和部分旅游区及浴场也受到了严重影响，其经济损失达到上千万。2.1.2.2大连新港“716”输油管道爆炸事故2010年7月16日晚18时许，大连市大连新港附近中石油的一条输油管道发生爆炸起火。事故导致金石滩被污染，随处可见油污带，受污染海域约430平方公里，其中重度污染海域约为12平方公里，一般污染海域约为52平方公里。该事故对于大连湾的海水质量、生态系统和海洋生物产生了很大的威胁，并严重影响了当地的渔业、旅游业和附近居民的生活。2.2 海上溢油产生的原因所谓漏油，是由于石油的生产、提炼、 装卸、储存、运输、使用和处置等不当造成石油的流失，从而对水生生物及其他生物造成损害，并且影响视觉和美学效果的现象。可见，不只是海上油井在采油过程中会发生漏油现象，在陆地石油勘探和开发的过程中，以及石油炼制及运储过程中由于意外事故或操作失误，也会造成石油从作业现场或储器里外泄，溢油流向地面、水面、海滩或海面，造成不同程度的环境污染和生态灾难5。海洋溢油污染可分为船舶溢油污染和海上油气田溢油污染两大类。2.2.1 船舶溢油污染的原因分析船舶溢油污染是指原油或其产品在船舶海上运输的过程中溢出所导致的污染，可占海洋油类污染总量的47%。该类污染的原因一般有以下两个方面。2.2.1.1 操作性溢油 这类溢油是由船员不遵守相关规定任意排放废机油，以及包含大量油污的机舱舱底水、压载水、洗舱水等废水造成的。据国际海事组织估计，每年由各种污染源排入海洋环境的石油总量至少有3.2106吨，其中由于机舱油污水和燃油渣的排放每年就有3106吨。2.2.1.2 事故性溢油这类溢油主要由事故造成的，事故分为两类，即传播发生碰撞、搁浅、触礁、着火爆炸等海损事故和油类作业时的事故。由于海损事故的不稳定性，一般无法避免，但是一些因素会影响事故发生的概率。对于这些因素进行分析，其中包括船舶类型（无论是溢油事故的发生率还是溢油量的大小，油轮都占主要部分）、船舶吨位（主要是通过对船舶操作性能的影响）、船舶年龄、船舶性能（船舶性能越高，发生溢油事故的概率就越小）、天气海况6。除了上述主要因素，其他因素包括船员素质、航道条件、导航设备、船舶交通密度和通信状况等都会对船舶溢油产生影响。据统计，约有70%的油轮溢油事故归因为人为因素。另一种事故性溢油在油类作业时产生，其可能发生装油溢油（多发生在开始、换舱、扫线三个关键时刻）、港内加油溢油和船内驳油溢油。从相关数据的分析可以打出如下结论：事故性溢油是船舶造成海洋溢油污染的主要原因；船舶重大溢油事故主要是由海损事故造成的；海损事故是对海洋环境危害最大的船舶溢油污染源7。2.2.2 海上油气田溢油污染原因分析海上油气田溢油的风险存在于油气田开发过程中的各个环节，可能发生的事故包括井喷、输油管破裂溢油、污油罐溢油和燃料油传输溢油等。以下分析海上石油开采过程中可能会发生溢油的设施及原因。2.2.2.1 钻井平台钻井过程中最主要的溢油风险就是井喷，当钻遇地下异常高压油、气层时，如果井底压力小于地层压力，地层油气流体将进入井筒并推动钻井液外溢，即发生溢流。此时如果对地下油、气压力的控制措施不当，不能及时发现和处理溢流，就会造成油、气、钻井液迅速喷到地面，即发生井喷。井喷喷出物主要是原油、天然气、地层水和钻井时所使用的钻井液。为避免井喷带来的灾难性后果，一般会采取如为钻井船和钻井平台配备管线内液压防喷装置，在钻井过程中及时调整泥浆比重、平衡井下地层压力等预防性措施8。通常井喷的事故概率很低。根据国内有关资料统计，石油勘探开发工程钻井过程中井喷事故概率为1.16左右。我国自1966年至2001年底先后在渤海、东海、南海东部和南海西部海区已经钻井1200多口，仅在钻勘探井时发生过四次井喷，在生产井钻井中尚未发生过井喷事故9。2.2.2.2 采油平台 采油平台集生产性开采、处理和储存于一体，管线、阀门、储罐等装置众多，是海上溢油危险点源最多的设施。为防治溢油，采油井(特别是高产井)都会安装井下安全阀和封隔器，一旦发生事故，可自动关闭油井；同时安装各种监控设备，以便及时发现各种意外情况。在生产阶段可能引发平台溢油的主要因素是生产工艺设施泄漏从而引起的爆炸。生产平台上引起油气泄漏的可能原因有：阀失效，管件失效(三通管、弯头、法兰、螺栓、螺母、垫片等)，焊缝失效，腐蚀，材料失效(管子、管件、容器破裂)，操作错误，仪表和控制失效等10。2.2.2.3 海底管道 引起海底管道与立管事故发生的外部原因有海面失落重物的撞击、渔船拖网、挖泥、铺管作业或抛锚、锚拖曳、锚链磨损管道、沉船以及自然灾害，内部原因有管道腐蚀、材料与施工缺陷，此外还有人员误操作等原因。2.3 海上溢油的危害虽然海洋对石油污染有自净能力,但不是无限的。石油进入海洋后造成的污染对海洋环境和海洋生物资源的危害是相当严重的。通常，升石油完全氧化需要消耗万升海水中溶解氧，因此，一起大规模溢油污染事故能引起大面积海域严重缺氧，使大量鱼虾、海鸟死亡，或使经济鱼、虾、贝类产生油臭味，降低海产品的食用价值浮油被海浪冲到海岸，沾污海滩，造成海滩荒芜，破坏海产养殖和盐田生产，污染、毁坏滨海旅游区若清理不及时，还易发生爆炸和火灾,酿成更严重的经济损失和人员伤亡，这些都是海上溢油影响的直接后果。而其长期影响导致的潜在危害则更加严重海上油膜会大大降低海水与大气的氧气交换，从而降低海洋生产力,破坏海洋的生态平衡石油中的毒性芳香烃化合物极易进入水中并且停留很长时间，并在生物体中长期积累，最终必将危害人体健康滥油沉降到海底后，会危及底栖生物和甲壳类动物的正常发育而且沉降到海底的石油经微生物分解后，密度减小，会重新浮到海面。因此，一次大的溢油事故造成的影响会延续十几年甚至更长时间11。综合来看，海洋溢油污染的危害有如下两方面：一，对于人类健康和公共安全的危害；二，对环境的危害，包括对鸟类及其他动物的危害，对浮游生物的影响，对鱼类的危害，对海洋哺乳动物的危害已有对岸线滩涂的危害12。图2-1 被石油污染的鸟类由此可见,对于海上溢油给人类带来的危害决不能掉以心。要保护好海洋环境,除了加强海洋石油开发活动和海上运输的管理,减少意外溢油事故的发生外,同时要加强对海上溢油的监测,提高对海上溢油事件的应急反应能力和溢油治理能力。溢油处理技术第3章 溢油处理技术3.1 物理处理法目前处理溢油的物理方法主要有围栏法、硬刷撇油器法、吸油材料法、活性炭吸附过滤法、激光处理法等。这些物理方法主要应对大规模、大范围的海面石油泄漏事故，通过物理措施将原油吸收、捕捉后再进行分离、回收。但对于汽油、煤油、柴油等轻质油，由于其密度小，粘度小，在海面扩散速度快等特点，各种物理方法往往难以奏效。3.1.1 围油栏围油栏是处理溢油事故中一种常用的设备，急流溢油中科学正确使用围油栏对急流溢油的拦截、围控、回收将是行之有效的。 3.1.1.1 围油栏的结构 围油栏一般为PVC（聚氯乙烯）材料制作的带状物，也可用其他诸如橡胶、泡沫塑料、稻草、木材、金属等材料制作。一般主要由浮体、裙体、张力带和配重等部分组成(图3-1)。浮体主要起浮力作用，使围油栏浮在水面上；裙体在水下形成一道屏障，防止溢油从下面流走；张力带指一些能够承受施加在围油栏上的水平拉力的长带构件，主要用来承受风、波浪、潮流和拖曳产生的拉力；配重指一些能够使围油栏下垂，并改善围油栏性能的压载物，一般垂直于裙体之下，起保护垂直平衡作用。用于布放的围油栏，必须具备一定的抗风、流和浪能力，另外，其裙体还必须具备一定的抗拉强度。一般来说，围油栏的性能需要通过测试来确定，确定方法主要有两种：直接将围油栏置于实际海况中，测量其能够拦截溢油的风速、波高和流速的最大标准。在实验室中对围油栏分别进行抗风、抗浪、抗流的测试，根据结果推算其性能13。图3-1 围油栏结构示意图3.1.1.2 围油栏的类型目前使用的围油栏分为三种类型：帘式围油栏、篱式围油栏和岸滩式围油栏。（1）帘式围油栏帘式围油栏主要在海面平静和海岸状况良好的情况下使用，分为充气式围油栏和固体浮子式围油栏。充气式围油栏的浮体为充气式，一般为PVC材料制作。按充气方式其又可进一步分为压力充气式和自充气式；按照气室结构，充气式围油栏又可分为单气室和多气室（一个气室的长度为24米）。从实际情况来看，多气室围油栏漂浮能力更强，在其中一个气室破损的情况下，整体围油栏不会因此而下沉，因而应用更广泛。充气式围油栏布放速度慢，放气后储存体积小，表面平整，容易清洁，其中长气室充气围油栏充气简单、快捷，但对刺伤、划伤敏感，随波性差14。图3-2为某种已通过专利申请的新型多气室充气式围油栏。 图3-2 独立气道式多气室围油栏示意图该围油栏由段云平设计，是一种独立气道式多气室围油栏，组成部件如下：充气浮筒；外套；拉链；加强；螺栓；活扣；气阀；内胆；钢缆；气管；拉头。该新型多气室围油栏具有以下优点：1）分段组装，安装容易，使用方便。2）由于各气室互不相通，各自独立，一个部位破损漏气不会影响其他气室和整个围油栏的使用。修理方便，只需更换某个破损内胆即可。3）在内胆外设有内套和外套保护，可以承受较大的压力，因此可以容纳较大的充其量。4）该多气室围油栏除了可以围控溢油，还可以拦截海藻、红潮和水上漂浮物等，用途较为广泛15。 固体浮子式围油栏的浮体外壳一般由PVC材料或橡胶、钢制材料等制成（图3-3），内部由柱状或粒状的泡沫填充。与充气式相比，固体浮子式布放速度更快，对刺扎不敏感，但占用的空间较大，且回收工作强度大。固体浮子式围油栏中，浮体为耐热钢材质材料制成的，也成防火围油栏。该围油栏的水下裙体一般由两层涂覆的耐油、耐老化的阻燃橡胶的高强度织物热组合而成，顶部的不锈钢丝绳、腰部的高强度加强带，以及底部的拉力配重链可构成牢固的抗拉体系。该围油栏一般为焚烧技术配合使用，由于其防火特性，该围油栏特别适用于油港、油码头、石油钻井平台等高防火等级敏感区域，以及用于将溢油拖带到适合的地点燃烧处理。图3-3为某种已通过专利申请的高强度防火围油栏。图3-3 某高强度防火围油栏的结构示意图如图3-3所示，该高强度防火围油栏由王万财和赵俊颖设计，其组成如下：快速连接器；连接螺栓；快速连接插销；不锈钢浮体外壳；裙体连接螺栓；裙体；圆柱状连接插销；不锈钢柔性隔段；内部耐高温泡沫浮子；压载链；不锈钢拉力钢缆；不锈钢裙体压板；快速连接器。该高强度防火围油栏具有如下优点：1) 采用不能燃烧的不锈钢柔性隔段。2) 不锈钢浮体外壳内有耐高温泡沫浮子，耐温可达100，具有不可燃烧性。3）采用的连接方式是双铰链式连接，具有牢靠、快捷、方便、不燃烧的优点，使防火围油栏能够对拆，可与普通围油栏串联配合使用。4) 水下裙体为二层涂覆耐油、耐老化优质阻燃橡胶的高强度织物热合而成，具有较高强度和耐老化性。5) 围油栏顶部的不锈钢丝、腰部高强度加强带和底部拉力配重链组成牢固的抗拉体系，采用包链式、整体结构简洁明快16。（2）篱式围油栏篱式围油栏主要用于流速较大的海区，包布材料一般采用橡胶、PVC或聚氨酯等材料。其浮体为固体并以篱笆形式进行排列，裙体材料多为玻璃纤维网络或其他刚性材料。浮体与浮体之间利用柔性隔段连接，使围油栏的浮动更加灵活。围油栏的张力带通常采用带子或钢丝绳，并置于围油栏内层。围油栏的配重一般为钢丝绳、钢制链条和铸铁块等。 根据浮体的布置形式和张力带等结构特点，篱式围油栏可分为中心浮体式、外置浮体式和外加强带式三种：1）中心浮体式围油栏具有一组中心浮体群，即浮体在围油栏中心线两侧且对称，浮体群通常由固体泡沫盘组成，这种浮体盘相对减少了围油栏的储存体积。2）外置浮体式围油栏的浮体一般设置在围油栏的一侧，也可以设置在围油栏的双侧。3）外加强带式围油栏也分为两种：一种是把加强带配置在面向潮流方向的一侧，即单侧加强带式围油栏；另一种是把加强带配置在两侧，并用钢丝绳将加强带固定在围油栏的顶部和底部，即双侧加强带式围油栏14。篱式围油栏抗潮流性能好，适用于较封闭的河域和河流的长期布放。中心浮体式围油栏与水接触面积小，摇摆性能差，容易出现翻滚。外置浮体式围油栏与水接触面积大，增强了抗翻滚性能，但外置浮体在水中强度较弱。外加强带式围油栏虽然抗潮流性能好，但布放复杂，回收时加强带易缠绕，而且单侧加强带式围油栏只能在单向潮流水域使用。总的来说，篱式围油栏制造简单，成本也较低，但缺点是储存体积大。（3）岸滩式围油栏岸滩式围油栏具有在浅水区不易翻倒的优点，特别适合布放在岸滩附近。其材料多为聚氨酯，由三个独立官腔组成“品”状，一根官腔位于上部，另外两根管腔位于下部。上管腔充气，为浮体；下管腔充水，为裙体，提供足够的重量使围油栏与地面或岸滩保持密封状态。该围油栏构造独特，干舷是上管腔的高度；吃水为下官腔充水后的垂直高度，约占围油栏总高度的一半；张力带为本身的结构材料；而配重为底部两个管腔中的水。适合布放在潮间带或水陆交接处。布放这类围油栏时，一般需要先选好地点，然后给下部的管腔和上部的管腔分别注水和充气，注水量需要掌握好，过多会影响其与地面的密封效果。这种围油栏具有如下特点:使用范围狭窄，适合布放在潮间带和水路交界处；布放条件受限，一般布放在地势平坦处，以保证其密封效果；可与其他类型的围油栏对接使用；由于构造独特，外表脆弱，易被刺伤和划破。一般来说，优质的围油栏应具有以下特性：易展开和回收；具有高浮沉比率；良好的静力学和动力学稳定性；良好的流体力学特性；密实且不阻塞；易水洗；接台部件可抗紫外线和抗水解；抗磨损、抗穿刺和抗油。围油栏需要既能防止溢油在水平方向上的扩散，又能防止原油凝结成焦油球，在海面垂直方向上的扩散。3.1.1.3 围油栏的布放为了能够理想的防止已有扩散，根据已有兴致和已有还去水文气象条件及周围环境状况确定围油栏的布放也是相当重要的。围油栏的布放方法有如下五种。（1）包围法适用于溢油初期或者单位时间溢出量不多，以及风和潮流都较小的情况下使用，用来包围溢油源。根据溢油回收工作的需要，应设作业船，油回收船的进出口。（2）等待法适用于溢出量大、围油栏不足或者风和潮流影响大、包围溢油困难的情况下使用。(3) 闭锁法该方法在港域狭窄的水道、运河等发生溢油时使用。(4) 诱导法适用于溢出量大，风和潮流影响大、溢油现场用围油栏围油不可能的时候，或者为了保护海岸及水产资源，可利用围油栏将溢油诱导至能够警醒回收作业或者污染较小的海面。(5) 移动法在深水的海面或风、潮流大的情况下，以及在使用锚不可能或者溢油在海面漂浮的范围已经很广泛的情况下使用。该方法需要两艘作业船配合工作。上述五种方法属于基本的布放方法。实际布放时需要围油栏作业队伍做到及时有效。围油栏的布放可根据具体情况灵活应用，可以多种方法同时进行，但要考虑到自然条件的变化，有计划的展开17。3.1.2 撇油器溢油回收器是指在水面捕集浮油的机械装置。撇油器(oil Skimmer)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18。3.1.2.1 撇油器分类撇油器的作用原理为：利用油和油水混合物的流动特性、油水的密度差以及材料对油/油水混合物的吸附性，将油从水面上分离出来。其一般组成有组成：撇油头、传输系统、动力站。对其作用效果的主要影响因素有：撇油器的工作环境、回收的溢油种类、油膜厚度、海况、水面垃圾。下表3-1简单介绍不同种类撇油器的原理以及特点。图3-4 堰式撇油器原理示意图（a） (b)图3-5 真空式撇油器表3-1 各种撇油器简介名称定义组成原理优点缺点堰式撇油器借助重力使油从水面流入集油器内的油泵进入储油容器的装置撇油器浮体、集油器、堰边高度调整装置、动力系统、传输系统。利用溢油重力和流动性，调整堰式撇油器的堰边刚好低于油膜表面，让油通过堰边流进集油器，通过泵将集油器内的溢油泵送到储油容器(图3-4)。尺寸小、结构简单、维护容易、回收速率高、适用范围广。堰边高度调整困难，受波浪、油膜厚度影响大、对水面垃圾敏感、受粘度影响大、不适用于回收高粘度油。 真空式撇油器（图3-5）利用吸入泵或真空泵在真空储油罐内建立真空并通过撇油头处的压力差回收油水混合物的装置。撇油头、软管、真空泵、动力站。利用真空泵在撇油头产生真空，将水面上或地面上的溢油吸入真空储油罐内。操纵装置小、技术要求简单，维护容易，造价低廉。回收效率低、真空罐车式的回收效率低于10%。盘式撇油器（图3-6）利用吸油材料制作的盘片在油水混合物中旋转，盘片旋出时，吸附的溢油被刮片刮入集油器，并泵送到储油容器的溢油回收设备。盘片、刮片、集油器、输油软管、动力站和泵。盘片种类：平面圆盘、外沿呈T形的圆盘。 亲油材料制作的盘片旋入油膜，刮片将盘片吸附的溢油刮入集油器内，通过泵将回收的溢油泵入储油装置。适用范围：港口、近岸水域回收中、低粘度的油。对轻质油具有良好的适应性、回收效率高、对垃圾适应性好、维护简单。回收效率低（10-60m3/L）、适应粘度范围受限制（盘片不吸附高粘度的油）、对海草和波浪适应性差。绳式撇油器（图3-7），分为卧式、立式用环型绳拖把吸附水面溢油，通过辊子挤压装置将绳拖把吸附的溢油挤出并存放在集油器内的装置。绳拖把、挤压辊、集油器、动力站、液压马达绳式撇油器使用环型绳拖把，挤压辊驱动绳拖把并挤压粘附的溢油，集油器收集挤压的溢油。回收效率高、覆盖面积大、维护容易、造 价低廉。对海草适应差、回收速率低、适应粘度范围受限、布放绳拖把困难。带式撇油器（图3-8a），分为吸附式带式撇油器、非吸附式带式撇油器利用传送带回收水面溢油的机械装置。吸附式带式撇油器组成：吸附带、刮片（或压辊）、传动装置和集油器向下传动，亲油带推动水线下的浮油，被粘附的油在系统顶部用挤压皮带或刮板将油回收，没被粘附的油集中在皮带后面的储存区，被回收的油和集中在皮带后面的油通过吸管泵入储油槽。向上传动，亲油带接触油膜，油膜和浮体杂物粘附在带上被带走，油被辊轴挤压机挤压进入油槽，杂物被刮入储存箱(图3-8b) 。回收速率高、回收效率