王文博（廣東海事局危管防污流動(dòng)工作站，廣東 東莞 523000；廣州海事局，廣州510700）

一、背景

近年來，隨著社會(huì)的發(fā)展和生活水平的提高，人們對各種油類的需要與開發(fā)也越來越多。在各種油類的生產(chǎn)、運(yùn)輸和使用過程中，溢油現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，且溢油大部分進(jìn)入了水體，不僅造成了能源浪費(fèi)，而且破壞了生態(tài)環(huán)境。

目前，水上溢油應(yīng)急設(shè)備主要包括：應(yīng)急卸載設(shè)備、溢油圍控設(shè)備、機(jī)械回收設(shè)備、污油儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備、溢油分散設(shè)備、溢油吸附設(shè)備等6大類。其中，機(jī)械回收設(shè)備即收油機(jī)的類型分為：轉(zhuǎn)盤筒式收油機(jī)、繩式收油機(jī)、帶式收油機(jī)、堰式收油機(jī)、抽吸式收油機(jī)、動(dòng)態(tài)斜面式收油機(jī)、真空式收油機(jī)、旋渦式收油機(jī)及收油網(wǎng)。由于基本都是采用柴油機(jī)液壓動(dòng)力站提供動(dòng)力，就連最小型的堰式收油機(jī)也需要吊機(jī)和叉車配合，局限性地安裝在溢油回收船上使用，使用不方便且布放比較困難。只有溢油回收船能到達(dá)的海域和內(nèi)陸主航道才能使用收油機(jī)回收溢油，但內(nèi)陸江河涌溪湖庫塘等遮蔽水體溢油應(yīng)急幾乎都無法使用收油機(jī)等效率較高的機(jī)械回收設(shè)備，只能靠人工使用吸油氈等效率較低的溢油吸附設(shè)備進(jìn)行清污。為了解決該問題，我們嘗試采用電動(dòng)潛水泵作為收油泵，制作出了一種能夠在內(nèi)陸江河涌溪湖庫塘等遮蔽水體使用的輕便收油機(jī)—— 小型電動(dòng)雙級(jí)堰式收油機(jī)。

二、工作原理

小型電動(dòng)雙級(jí)堰式收油機(jī)由浮體、高度調(diào)節(jié)螺栓、集油槽、一級(jí)電動(dòng)收油泵、二級(jí)電動(dòng)收油泵、輸油管組成，由24V/220V電源供電，結(jié)構(gòu)如下所示，圖1為主視圖，圖2為俯視圖。

圖1 主視圖

圖2 俯視圖

小型電動(dòng)雙級(jí)堰式收油機(jī)的工作原理為溢油油污受比重影響漂浮在水面進(jìn)行了一級(jí)油水分離，用堰邊高度調(diào)節(jié)螺栓2調(diào)節(jié)一級(jí)電動(dòng)收油泵4的堰口（吸油口）高度，堰上緣置于油水界面以上的油層中，堰邊以上的油流入堰內(nèi)，水被擋在堰外，啟動(dòng)一級(jí)電動(dòng)收油泵4將漂浮在水面的油污吸入到集油槽3內(nèi)部，濃度較高的油污在集油槽3內(nèi)受比重影響繼續(xù)分層進(jìn)行二級(jí)分離，第二級(jí)電動(dòng)收油泵5再將集油槽3內(nèi)頂部濃度更高的油污回收上來，通過輸油管6回收至儲(chǔ)存裝置噸桶中暫存。至此，一種新型的小型電動(dòng)雙級(jí)堰式收油機(jī)完成一個(gè)循環(huán)的工作，開始下一重復(fù)循環(huán)。

三、作業(yè)環(huán)境適應(yīng)性能

（一）油品適應(yīng)性

根據(jù)JT/T 1042-2016《堰式收油機(jī)》附錄A回收速率、回收效率試驗(yàn)，A.1試驗(yàn)條件，油品分為原油、中質(zhì)燃油?？紤]到內(nèi)陸水體使用環(huán)境，不考慮原油，以黏度2 000×10-6m2/s的中質(zhì)燃油做試驗(yàn)。試驗(yàn)環(huán)境溫度為20℃的平靜水面，傳輸泵以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，中質(zhì)燃油密度0.92~0.95×103 kg/m3，油膜厚度50 mm。試驗(yàn)3次，每次試驗(yàn)時(shí)間6 min，取3次的平均值，小型電動(dòng)雙級(jí)堰式收油機(jī)在回收中質(zhì)燃油時(shí)回收速率約10 m3/h，回收效率約92%，得出結(jié)論：小型電動(dòng)雙級(jí)堰式收油機(jī)適用于回收中質(zhì)燃油。

（二）油層厚度適應(yīng)性

油層的厚度直接影響著溢油回收的效率及所采用的方法，一般油層較厚時(shí)收油機(jī)很容易回收溢油，且效率較高；而油層較薄時(shí)收油機(jī)的回收效率將大幅降低，甚至失效。油層的厚度通常分為?。?~10 mm）、中（10~20 mm）和厚（20 mm以上）。經(jīng)過試驗(yàn)，在沒有浪的條件下，我們使用黏度約為2 000×10-6m2/s的中質(zhì)燃油做試驗(yàn)，小型電動(dòng)雙級(jí)堰式收油機(jī)在油層厚度大于0.1 mm即可使用，但回收效率較低，約為10%；當(dāng)油層厚度達(dá)到1 mm時(shí)，回收速率約為40%；當(dāng)油層厚度達(dá)到10 mm時(shí)，回收效率高達(dá)80%；當(dāng)油膜厚度達(dá)到50 mm之后，回收效率穩(wěn)定在92%，不會(huì)再有顯著提高。

（三）波浪適應(yīng)性

波浪適應(yīng)性是指收油機(jī)適應(yīng)不同波浪高度狀況的能力，即收油機(jī)在一定的波浪高度的條件下其回收性能保持穩(wěn)定。我們以風(fēng)力等級(jí)作為浪高的參考，根據(jù)風(fēng)力等級(jí)表，風(fēng)級(jí)0~10對應(yīng)浪高0~12.5 m，我們使用油層厚度為10 mm、黏度約為2 000×10-6m2/s的中質(zhì)燃油做試驗(yàn)。經(jīng)過試驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)小型電動(dòng)雙級(jí)堰式收油機(jī)在風(fēng)力等級(jí)4級(jí)時(shí)，回收性能便大幅降低，回收速率為7 m3/h，回收效率為30%，而在風(fēng)力等級(jí)3級(jí)時(shí)，回收速率達(dá)到9 m3/h，回收效率為50%，得出結(jié)論：小型電動(dòng)雙級(jí)堰式收油機(jī)在風(fēng)力等級(jí)為3級(jí)及以下時(shí)可正常使用。

（四）垃圾適應(yīng)性

垃圾適應(yīng)性是指收油機(jī)適應(yīng)不同種類、數(shù)量垃圾的能力，即在具有一定數(shù)量垃圾的水面上還能正常工作的能力。小型電動(dòng)雙級(jí)堰式收油機(jī)的集油堰上安裝了濾網(wǎng)，可以有效避免大量的水上漂浮垃圾進(jìn)入收油機(jī)，但表面積較大的水面漂浮物則會(huì)影響收油機(jī)的正常使用，比如吸油氈。

四、回收性能測試

根據(jù)《堰式收油機(jī)》（中華人民共和國交通運(yùn)輸行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JT/T 1042-2016）中回收速率、回收效率的試驗(yàn)方法，我們對小型電動(dòng)雙級(jí)堰式收油機(jī)進(jìn)行了性能測試。

（一）試驗(yàn)條件

回收速率的測定按以下工況進(jìn)行：

1. 試驗(yàn)環(huán)境溫度20℃的平靜水面；

2. 傳輸泵以額定轉(zhuǎn)速2 860 r/min運(yùn)轉(zhuǎn)；

3. 試驗(yàn)油黏度為2 000×10-6m2/s；

4. 油膜厚度50 mm。

（二）試驗(yàn)步驟

1. 連接小型電動(dòng)雙級(jí)堰式收油機(jī)，將收油頭放在試驗(yàn)水池中；

2. 打開電源，將輸油管出口暫時(shí)放在試驗(yàn)水池中，正常運(yùn)行1 min后再將輸油管出口放入用來回收污油的儲(chǔ)存裝置，然后立即計(jì)時(shí)；

3. 運(yùn)行一段時(shí)間t后停泵，t控制在約6 min，測量儲(chǔ)存裝置中的液體體積Q；

4. 將上述回收液體靜置12 h，達(dá)到油水分離，測量儲(chǔ)存裝置中所回收的油的體積Q’。

（三）試驗(yàn)結(jié)果的計(jì)算

1. 回收速率計(jì)算公式如下：

式中：v為回收速率，單位為立方米每小時(shí)（m3/h）；

Q為儲(chǔ)存裝置中的液體體積，單位為立方米（m3）；

t為試驗(yàn)時(shí)間，單位為小時(shí)（h）。

2. 回收效率計(jì)算公式如下：

式中：η為回收效率；Q’為回收油的體積，單位為立方米（m3）。3. 試驗(yàn)共進(jìn)行3次，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1：

回收效率取3次試驗(yàn)計(jì)算出來的回收效率的平均值（91.83%+92.02%+92.00%）/3=91.95%，接近92%。與目前市面上常見的堰式收油機(jī)YSY30進(jìn)行比較，其回收效率大約在40%，小型電動(dòng)雙級(jí)堰式收油機(jī)的回收效率遠(yuǎn)大于市面常見的堰式收油機(jī)。

回收速率最大值10.10 m3/h，最小值9.80 m3/h，相差0.3 m3/h，符合最大值與最小值的差不得超過20%的要求，故回收速率取3次試驗(yàn)計(jì)算出的回收速率的平均值（9.80 m3/h +10.10 m3/h +10.00 m3/h）/3=9.97 m3/h，接近10 m3/h；

五、應(yīng)用前景分析

（一）布放簡便

收油機(jī)的布放也直接影響到發(fā)生溢油事故時(shí)的響應(yīng)時(shí)間，布放越簡單、適用環(huán)境就越多，反應(yīng)也更快。目前市場上的堰式收油機(jī)大多采用液壓作為動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)收油泵，以YSY30堰式收油機(jī)為例，重量高達(dá)1 210 kg，無論操作還是布放，較小型電動(dòng)雙級(jí)堰式收油機(jī)更為不便。小型電動(dòng)雙級(jí)堰式收油機(jī)重量僅約30 kg，一個(gè)人就可以搬動(dòng)到位并開始回收溢油，一部普通的小車就可以將收油機(jī)運(yùn)到任何地方回收溢油，所以設(shè)備的布放極其方便。

（二）結(jié)構(gòu)簡單

收油機(jī)中含有的活動(dòng)部件越多，設(shè)備就越復(fù)雜，運(yùn)行中也更容易出現(xiàn)故障，同時(shí)也會(huì)影響日常的操作和維護(hù)。小型電動(dòng)雙級(jí)堰式收油機(jī)的活動(dòng)部件只有2臺(tái)收油泵和4個(gè)堰邊高度調(diào)節(jié)螺栓，結(jié)構(gòu)非常簡單，在運(yùn)行時(shí)即便出現(xiàn)故障也很容易置換備件。

（三）操作方便

在突發(fā)溢油事故時(shí)，收油機(jī)的操作越簡單，越能快速地響應(yīng)，同時(shí)可以減輕對操作人員進(jìn)行培訓(xùn)的工作量，減少設(shè)備不當(dāng)操作帶來的隱患。只需要將小型電動(dòng)雙級(jí)堰式收油機(jī)放入水中，調(diào)節(jié)好4個(gè)堰邊高度調(diào)節(jié)螺栓，使圍油堰上緣置于油水界面以上的油層中，將輸油管接入用來回收溢油的噸桶之中，接通電源就可以正常運(yùn)行了，操作非常簡單易學(xué)，稍加培訓(xùn)就可學(xué)會(huì)。

（四）成本低

目前小型電動(dòng)雙級(jí)堰式收油機(jī)采購成本遠(yuǎn)低于普通堰式收油機(jī)，購買成本僅為市面常見普通堰式收油機(jī)的20%。同時(shí)，收油機(jī)在長期使用與保存中必然遇到維護(hù)和保養(yǎng)的問題，維護(hù)和保養(yǎng)越簡單，后期維護(hù)和保養(yǎng)的花費(fèi)就更少。小型電動(dòng)雙級(jí)堰式收油機(jī)只需要做好防銹工作就可以，不需要刻意維護(hù)和保養(yǎng)，后期費(fèi)用極低。

綜上所述，小型電動(dòng)雙級(jí)堰式收油機(jī)優(yōu)點(diǎn)突出，主要包括以下幾個(gè)方面：一是廣泛適用于內(nèi)陸江河涌溪湖庫塘等內(nèi)陸水域，填補(bǔ)了內(nèi)陸水域溢油回收裝置的空白；二是創(chuàng)新性采用雙級(jí)回收和集油槽二級(jí)分離的方式，極大提高了回收效率；三是體積小，重量輕，操作簡單，布放方便，一個(gè)人即可搬運(yùn)，一部車就可以將小型電動(dòng)雙級(jí)堰式收油機(jī)運(yùn)到任何地方回收油污；四是經(jīng)濟(jì)投入少，后期維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用低。