溢油回收船及其配置設(shè)備研究

劉健奕+趙澤華

摘 要：目前，進(jìn)入生產(chǎn)性海上石油鉆探的國家已達(dá)100多個(gè)，全世界每年油輪運(yùn)輸量已超過20億噸，隨之造成的石油污染也日趨嚴(yán)重。因此，加強(qiáng)對溢油回收船的及其配置設(shè)備的研究和發(fā)展也成為發(fā)展我國海洋強(qiáng)國戰(zhàn)略之路上的必然要求。

關(guān)鍵詞：溢油回收船；配置設(shè)備；收油系統(tǒng)

資助項(xiàng)目：國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2014BAH17F01）；國家發(fā)改委2015年海洋工程裝備研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)項(xiàng)目。

海上溢油就是石油在海上運(yùn)輸或開采過程中的流失。據(jù)聯(lián)合國有關(guān)組織統(tǒng)計(jì)，每年由于人類活動(dòng)而流入海洋的石油約1000萬噸，其中海上油井井噴事故和油輪事故造成的溢油高達(dá)220萬噸。

1 海上溢油的危害

雖然海洋對石油污染有自凈能力，但不是無限的。石油進(jìn)入海洋后造成的污染對海洋環(huán)境和海洋生物資源的危害是相當(dāng)嚴(yán)重的。通常，1升石油完全氧化需要消耗40萬升海水中溶解氧，因此，一起大規(guī)模溢油污染事故能引起大面積海域嚴(yán)重缺氧，使大量魚蝦、海鳥死亡，或使經(jīng)濟(jì)魚、蝦、貝類產(chǎn)生油臭味，降低海產(chǎn)品的食用價(jià)值；浮油被海浪沖到海岸，沾污海灘，造成海灘荒蕪，破壞海產(chǎn)養(yǎng)殖和鹽田生產(chǎn)，污染、毀壞濱海旅游區(qū)；若清理不及時(shí)，還易發(fā)生爆炸和火災(zāi)，釀成更嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。而其長期影響導(dǎo)致的潛在危害則更加嚴(yán)重：海上油膜會大大降低海水與大氣的氧氣交換，從而降低海洋生產(chǎn)力，破壞海洋的生態(tài)平衡；石油中的毒性芳香烴化合物極易進(jìn)入水中并且停留很長時(shí)間，并在生物體中長期積累，最終必將危害人體健康；濫油沉降到海底后，會危及底棲生物和甲殼類動(dòng)物的正常發(fā)育。因此，一次大的溢油事故造成的影響會延續(xù)十幾年甚至更長時(shí)間。

由此可見，對于海上溢油給人類帶來的危害決不能掉以輕心。要保護(hù)好海洋環(huán)境，除了加強(qiáng)海洋石油開發(fā)活動(dòng)和海上運(yùn)輸?shù)墓芾?，減少意外溢油事故的發(fā)生外，同時(shí)要加強(qiáng)對海上溢油的監(jiān)測，提高對海上溢油事件的應(yīng)急反應(yīng)能力和溢油治理能力。

以下簡單列舉了近年來幾個(gè)油田溢油的案例。

a.渤海灣蓬萊19-3油田溢油事件

2011年6月4日和6月17日，渤海灣蓬萊19-3油田相繼發(fā)生兩起溢油事故，先后約有700桶（115m3）石油溢出漂到海面，2600桶（416.45m3）礦物油基泥漿泄漏并沉積到海床，造成油田周邊及其西北部6200km2海域海水污染（超第一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)），1600km2的沉積物污染，其中870km2海域海水受到嚴(yán)重污染，給渤海海洋生態(tài)和漁業(yè)生產(chǎn)造成了嚴(yán)重影響。

b.美國墨西哥灣Deepwater Horizon石油平臺溢油事件

2010年4月20日，美國墨西哥灣Deepwater Horizon石油平臺由于油井甲烷氣體充溢立管和噴發(fā)，并燃燒造成爆炸，導(dǎo)致整個(gè)平臺沉沒。事故造成11人不幸遇難，17人受傷，2億多加侖海底石油噴涌，受污染海域達(dá)1500km2，85天后才堵住漏油。專家預(yù)測徹底清污需要十年時(shí)間。此次溢油屬于深海作業(yè)事故，處理技術(shù)難度、影響規(guī)模、持續(xù)時(shí)間等均遠(yuǎn)超歷史上發(fā)生的所有溢油事故。漏油對于港灣的環(huán)境破壞，需要數(shù)十年進(jìn)行全面評估。行業(yè)專家擔(dān)心海底46億加侖的石油和天然氣儲備中的很大一部分會噴涌入海灣。漏油嚴(yán)重影響海灣居民的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

2 國內(nèi)、外溢油回收船的需求

專業(yè)溢油應(yīng)急船舶是國際上公認(rèn)的處理水上大規(guī)模溢油事故必不可少的關(guān)鍵設(shè)備和重要保障?？梢灶A(yù)見，隨著海洋油氣開發(fā)不斷升溫，以及世界范圍內(nèi)對于海洋環(huán)境保護(hù)要求的不斷提高，對溢油回收船將有越來越大的需求。

3 國內(nèi)、外溢油回收船的現(xiàn)狀，設(shè)備配置情況

目前，世界主要沿海發(fā)達(dá)國家都擁有專業(yè)的溢油應(yīng)急船舶，以應(yīng)對突發(fā)性水上溢油污染事件。近年來，我國的水上溢油應(yīng)急綜合能力有了顯著的提升。

一般情況下，專業(yè)溢油應(yīng)急船的應(yīng)具備的應(yīng)急功能及其裝備配備要求如下：

（1）收油系統(tǒng)及其油水儲存處理輔助裝置

船載收油系統(tǒng)（或稱收油機(jī)）是溢油應(yīng)急船舶必備的裝備，是指根據(jù)選定的船舶類型的特點(diǎn)專門設(shè)計(jì)用來回收水面溢油、油水混合物而不改變其物理、化學(xué)特性的機(jī)械裝置。收油機(jī)的工況與船舶航行作業(yè)工況二者互為匹配是決定收油系統(tǒng)是否能夠發(fā)揮效能的關(guān)鍵，這也是目前一些溢油應(yīng)急船的主要設(shè)計(jì)缺陷。船載固定式收油機(jī)一般為動(dòng)態(tài)斜面（DIP）或帶式，這類收油機(jī)的回收能力一般較大，理論回收能力都可達(dá)到100m3/h以上，其他可臨時(shí)放置在船上使用的收油機(jī)主要有堰式、轉(zhuǎn)盤式、刷式、真空式和繩式等，這些種類的收油機(jī)不適用于固定裝置在專業(yè)溢油應(yīng)急船上。固定式收油機(jī)可選擇在船首、船單側(cè)或雙側(cè)安裝或雙體船中間安裝。

（2）溢油監(jiān)視監(jiān)測系統(tǒng)及其裝置

目前廣泛使用的船上溢油監(jiān)視監(jiān)測裝置為雷達(dá)系統(tǒng)。該系統(tǒng)結(jié)合優(yōu)良的雷達(dá)信號處理程序和高精度的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償機(jī)制，可在復(fù)雜海況下掃描雷達(dá)輻射海域，并在保持船舶航行的情況下精確鎖定極小的油區(qū)，在溢油雷達(dá)顯示器上清晰地顯示出了油膜的形狀和面積，可以使用雷達(dá)測繪功能對油膜進(jìn)行跟蹤測繪和圖像保存。該裝置已在多起海上溢油事故中發(fā)揮了巨大的作用，雷達(dá)監(jiān)測功能得到了極好的驗(yàn)證。目前，我國多數(shù)的專業(yè)溢油應(yīng)急處置船上不具備雷達(dá)監(jiān)視監(jiān)測能力，成為影響溢油應(yīng)急船快速反應(yīng)和夜間作業(yè)重要因素之一。

（3）圍油欄及吊裝設(shè)備

溢油應(yīng)急船上載有的圍油欄主要是用于圍控海上溢油，以便回收和清除。一般溢油應(yīng)急船載用的是充氣式（近海也可用柔性快速布防式）圍油欄，長度在400米左右，通常用2個(gè)卷繞架或集裝箱存放。橡膠充氣式圍油欄尺寸一般為1500型或2000型，遠(yuǎn)海還要大一些，布放時(shí)需臨時(shí)充氣，回收時(shí)需進(jìn)行放氣，布放回收時(shí)間長、重量大、需人力多、水中阻力大，對船舶性能要求較高，但有抗拉強(qiáng)度大、圍控性好，可有效防止溢油逃逸，適用海區(qū)較深、海況較惡劣等情況。

（4）噴灑裝置

消油劑的噴灑可通過船載固定式噴灑裝置和便攜式噴灑機(jī)實(shí)現(xiàn)。消油劑噴灑系統(tǒng)要求高效、可靠、操作簡單。固定設(shè)置在工作船上的噴灑臂可在短時(shí)間內(nèi)展開，擴(kuò)展噴灑寬度，其噴頭能夠在噴灑消油劑時(shí)實(shí)現(xiàn)最佳的霧滴直徑和合理的分布，可提高消油劑的有效利用率，從而節(jié)省消油劑。噴灑臂可方便地調(diào)節(jié)噴灑高度和角度，以適應(yīng)不同的現(xiàn)場情況。根據(jù)油膜的厚度和作業(yè)航速，適當(dāng)調(diào)節(jié)消油劑流量控制閥來控制消油劑的噴灑劑量，實(shí)現(xiàn)快速、經(jīng)濟(jì)的大面積消除水上浮油。

（5）應(yīng)急卸載泵

應(yīng)急卸載泵主要用于當(dāng)船舶發(fā)生船艙破損時(shí)，需緊急卸駁艙內(nèi)存有著仍然可能溢出的油類物質(zhì)，減少溢油量。另外當(dāng)在溢油事故發(fā)生初期圍控及時(shí)的情況下，水上溢油比較集中、油層比較厚，可用于直接從水面抽吸、回收溢油。卸載泵還可用來將溢油回收過程中回收到臨時(shí)儲油設(shè)施中（如輕便儲油罐、浮動(dòng)油囊等）的油輸送到油罐車。在船損有沉沒危險(xiǎn)時(shí)，卸載泵可協(xié)助卸載（排水和油）調(diào)整船的平衡狀態(tài)。應(yīng)急卸載泵應(yīng)當(dāng)滿足相應(yīng)的吸程和揚(yáng)程性能要求，具有防爆、防雜質(zhì)等功能。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫建新，張春昌.專業(yè)溢油應(yīng)急船溢油處置能力及其裝備探討[J]. 中國海事. 2013（06）

[2] 鄒云飛，張德文，張鵬. 溢油回收船的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 中國水運(yùn)（下半月）. 2015（05）

作者簡介

劉健奕（1988-），男，碩士，工程師，研究方向?yàn)楹Ｑ蠊こ萄b備產(chǎn)業(yè)發(fā)展技術(shù)和戰(zhàn)略研究。

趙澤華（1980—），男，碩士，高級工程師，研究方向?yàn)楹Ｑ罂萍及l(fā)展戰(zhàn)略與戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究。