行進式收油機在中緬原油管道的應用分析

吳軍峰

中油國際管道公司中緬油氣管道項目,北京　100028

0　前言

收油機指通過各種物理方法將水面溢油回收起來的專用機械設備,根據收油原理可以分為堰式、水動力式、真空式、親油-吸附式和動態(tài)斜面式等[1-5]。傳統(tǒng)的收油機通常采用圍油欄將溢油圍控在管控區(qū)域內,然后再進行回收。海上溢油受潮汐、水流等現場條件的影響,溢油擴散快、面積大,圍控難度大[6]。而專業(yè)的溢油回收船投資昂貴、性能單一、閑置率高,不能為企業(yè)單位所接受[7-9]。行進式收油機是一種新型收油機,目前國內對其應用分析較少,本文以行進式收油機在中緬原油管道(緬甸段)的應用為例進行使用分析,可為企業(yè)海上溢油應急設備選型和應急處置提供參考。

1　行進式收油機簡介

行進式收油機是一種槽式盤收油機,可以采用小型船拖帶,并且能夠在行進和靜止兩種模式下高效回收溢油。

行進式收油機主要由柴油液壓動力站、撇油器、掃油圍油欄和管線組成。工作時,船通過掃油圍油欄拖帶撇油器,撇油器放在水面上,柴油液壓動力站放在船上,二者通過液壓管線連接[10-12]。收油機結構見圖1。

圖1　收油機結構

撇油器的兩組收油盤材質采用親油材料,親油材料具有親油憎水的特性。每組收油盤由若干個相互獨立的槽式盤組成,每個槽式盤的正、反表面都有V型收油槽,刮油片也是V型。當撇油器向前運動時,水面的油水混合物進入撇油器機體,通過立置半浸液體中槽式盤的不斷轉動,將溢油粘附在槽式盤上帶出水面,流入集油槽中,然后經卸載泵抽走,達到回收溢油的目的。

行進和靜止收油模式的轉換,通過在撇油器底部配置大排量的感應泵實現。感應泵可以將大量的海水拉向收油模塊,實現靜止模式下的收油。

2　行進式收油機應用分析

2.1　中緬原油管道(緬甸段)概況

中緬原油管道(緬甸段)起點位于緬甸若開邦西海岸皎漂市馬德島,途經緬甸的若開邦、馬圭省、曼德勒省、撣邦,從南坎進入中國境內。緬甸境內線路全長約756 km,管徑Φ 813 mm,鋼管材質X 70,外防腐采用三層PE防腐,設計壓力8～14.5 MPa。管道沿線共設5座工藝站場,其中4座泵站(馬德首站、新康丹泵站、曼德勒泵站、地泊泵站)、1座計量站(南坎計量站)。油源為進口中東低凝原油,馬德島設計有30×104t原油碼頭1座,接收中東途經印度洋的油輪,油輪卸油時利用油輪上的卸油泵,可將油輪上的原油通過棧橋直接泵入馬德首站的12座10×104m3雙浮盤式外浮頂油罐。

馬德島海域屬于內海,四周島嶼環(huán)繞,通過潮溝與外海相連,潮溝兩側星羅棋布的島嶼形成天然屏障,掩護條件較好。但馬德島海域較為寬闊,且隨著潮汐在一天之內有不同的流向和流速,一旦溢油,難以將溢油引到岸邊回收,需要到海上追逐溢油進行回收。

緬甸境內在海上溢油應急方面社會依托較差,且溢油回收設備也非常有限。一旦海上溢油,若不能有效、及時回收,將造成極其惡劣的國際影響。

2.2　行進式收油機的實際應用

在應用過程中,根據現場實際情況對行進式收油機采用了較常用的直線式和圍油欄布放舵式兩種方式[13-15]。

2.2.1直線式

直線式即掃油圍油欄由2艘作業(yè)船拖帶,在條件允許的情況下,也可以將掃油圍油欄的兩端固定在海溝或河流的兩岸上,見圖2。

通過租賃當地的2艘小型船BANANA 3和BANANA 5進行拖帶。2艘船主要參數:船長14 m,型寬(指船體中橫剖面上兩舷的最大距離)3.6 m,型深(指船長中點處,從龍骨板上緣量到干舷甲板橫梁上緣的垂直距離)1.5 m,設計吃水1.7 m,主機功率265 kW。

采用直線式船拖帶速度可以達到3節(jié),但保持2艘船拖帶掃油圍油欄的形狀較困難,2艘船需要良好的溝通和配合。

圖2　直線式

2.2.2圍油欄布放舵式

圍油欄布放舵式即單船和圍油欄布放舵組成V型收油單元,見圖3。圍油欄布放舵是一種利用水流動力布放圍油欄的設備,可以在船上和岸邊使用。

30×104t碼頭配置的全回轉多用途港作拖船SEAOP 5(兼做溢油回收船)的船舶尺寸和主機功率完全滿足對行進式收油機的拖帶,主要參數:船長39.4 m,型寬10.6 m,型深4.8 m,設計吃水3.6 m,主機功率3 676 kW。

圖3　圍油欄布放舵式

圍油欄布放舵式從根本上解決了直線式存在的2艘船拖帶圍油欄需要協(xié)調配合的難題,但拖帶速度相對于直線式應適度降低。

無論是直線式還是圍油欄布放舵式,水流速度和作業(yè)船的拖帶速度是影響溢油回收效率的關鍵因素[16-18]。當掃油圍油欄與撇油器呈V字型,導油效果最佳,收油效果亦最好；若水流速度或拖帶速度過快,掃油圍油欄受到的阻力增大,掃油圍油欄與撇油器呈“U”字型,就降低了導油效果,容易出現掃油圍油欄的失效造成溢油逃逸現象[19]。

2.3　應用分析

行進式收油機可以采用小型船拖帶,若潮汐改變方向,只需改變系統(tǒng)的拖帶方向,不僅具有使用靈活的優(yōu)點,同時還具有以下特點:

1)采用槽式收油技術,收油效率高,適用溢油黏度寬。槽式盤表面有V型收油槽,刮油片也是V型，V型槽的使用大大增加了收油盤的觸油面積,并且溢油表面張力能在V型槽內形成月牙型的液面,讓更多的油被吸附在V型槽上。槽式盤與光滑盤觸油比較見圖4。

當盤轉動時,表面張力能阻止被吸附的溢油因重力作用而脫落,適用于不同厚度的油層。槽式收油技術的使用,極大提高了行進式收油機的收油效率。另外,槽式盤采用新型親油材料,適用溢油黏度寬,可回收高、中、低不同黏度的油品。

圖4　槽式盤與光滑盤觸油比較

2)使用行進式收油機前需要連接液壓管線、輸油管和掃油圍油欄,且在投放使用和回收操作中需要其他輔助設備(如吊車、吊機等)的配合[20],故在實際應用中受到一定的限制。

3)由于沒有液位自動控制系統(tǒng),不能在集油槽油層達到一定厚度時自動向儲油裝置輸油,需要人工手動操作卸載泵,這也是需要進一步完善提高的方面。

3　結論

行進式收油機可以用小型船拖帶,能夠在行進和靜止兩種模式下高效回收溢油,且兩種模式切換方便。相對于傳統(tǒng)的溢油回收裝置,具有投資少、使用性能強、應用范圍廣、設備利用率高等優(yōu)點。行進式收油機作為一種新型溢油回收設備,可以廣泛應用于寬闊水域溢油回收作業(yè)中,對完善溢油控制裝置的種類,提升海上溢油應急能力,具有良好的發(fā)展前景。