溢油回收船及其配置设备研究
刘健奕+赵泽华
摘 要：目前，进入生产性海上石油钻探的国家已达100多个，全世界每年油轮运输量已超过20亿吨，随之造成的石油污染也日趋严重。因此，加强对溢油回收船的及其配置设备的研究和发展也成为发展我国海洋强国战略之路上的必然要求。
关键词：溢油回收船；配置设备；收油系统
资助项目：国家科技支撑计划项目（2014BAH17F01）；国家发改委2015年海洋工程装备研发及产业化专项项目。
海上溢油就是石油在海上运输或开采过程中的流失。据联合国有关组织统计，每年由于人类活动而流入海洋的石油约1000万吨，其中海上油井井喷事故和油轮事故造成的溢油高达220万吨。
1 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，1升石油完全氧化需要消耗40万升海水中溶解氧，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。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。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。
由此可见，对于海上溢油给人类带来的危害决不能掉以轻心。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。
以下简单列举了近年来几个油田溢油的案例。
a.渤海湾蓬莱19-3油田溢油事件
2011年6月4日和6月17日，渤海湾蓬莱19-3油田相继发生两起溢油事故，先后约有700桶（115m3）石油溢出漂到海面，2600桶（416.45m3）矿物油基泥浆泄漏并沉积到海床，造成油田周边及其西北部6200km2海域海水污染（超第一类海水水质标准），1600km2的沉积物污染，其中870km2海域海水受到严重污染，给渤海海洋生态和渔业生产造成了严重影响。
b.美国墨西哥湾Deepwater Horizon石油平台溢油事件
2010年4月20日，美国墨西哥湾Deepwater Horizon石油平台由于油井甲烷气体充溢立管和喷发，并燃烧造成爆炸，导致整个平台沉没。事故造成11人不幸遇难，17人受伤，2亿多加仑海底石油喷涌，受污染海域达1500km2，85天后才堵住漏油。专家预测彻底清污需要十年时间。此次溢油属于深海作业事故，处理技术难度、影响规模、持续时间等均远超历史上发生的所有溢油事故。漏油对于港湾的环境破坏，需要数十年进行全面评估。行业专家担心海底46亿加仑的石油和天然气储备中的很大一部分会喷涌入海湾。漏油严重影响海湾居民的经济发展。
2 国内、外溢油回收船的需求
专业溢油应急船舶是国际上公认的处理水上大规模溢油事故必不可少的关键设备和重要保障。可以预见，随着海洋油气开发不断升温，以及世界范围内对于海洋环境保护要求的不断提高，对溢油回收船将有越来越大的需求。
3 国内、外溢油回收船的现状，设备配置情况
目前，世界主要沿海发达国家都拥有专业的溢油应急船舶，以应对突发性水上溢油污染事件。近年来，我国的水上溢油应急综合能力有了显著的提升。
一般情况下，专业溢油应急船的应具备的应急功能及其装备配备要求如下：
（1）收油系统及其油水储存处理辅助装置
船载收油系统（或称收油机）是溢油应急船舶必备的装备，是指根据选定的船舶类型的特点专门设计用来回收水面溢油、油水混合物而不改变其物理、化学特性的机械装置。收油机的工况与船舶航行作业工况二者互为匹配是决定收油系统是否能够发挥效能的关键，这也是目前一些溢油应急船的主要设计缺陷。船载固定式收油机一般为动态斜面（DIP）或带式，这类收油机的回收能力一般较大，理论回收能力都可达到100m3/h以上，其他可临时放置在船上使用的收油机主要有堰式、转盘式、刷式、真空式和绳式等，这些种类的收油机不适用于固定装置在专业溢油应急船上。固定式收油机可选择在船首、船单侧或双侧安装或双体船中间安装。
（2）溢油监视监测系统及其装置
目前广泛使用的船上溢油监视监测装置为雷达系统。该系统结合优良的雷达信号处理程序和高精度的运动补偿机制，可在复杂海况下扫描雷达辐射海域，并在保持船舶航行的情况下精确锁定极小的油区，在溢油雷达显示器上清晰地显示出了油膜的形状和面积，可以使用雷达测绘功能对油膜进行跟踪测绘和图像保存。该装置已在多起海上溢油事故中发挥了巨大的作用，雷达监测功能得到了极好的验证。目前，我国多数的专业溢油应急处置船上不具备雷达监视监测能力，成为影响溢油应急船快速反应和夜间作业重要因素之一。
（3）围油栏及吊装设备
溢油应急船上载有的围油栏主要是用于围控海上溢油，以便回收和清除。一般溢油应急船载用的是充气式（近海也可用柔性快速布防式）围油栏，长度在400米左右，通常用2个卷绕架或集装箱存放。橡胶充气式围油栏尺寸一般为1500型或2000型，远海还要大一些，布放时需临时充气，回收时需进行放气，布放回收时间长、重量大、需人力多、水中阻力大，对船舶性能要求较高，但有抗拉强度大、围控性好，可有效防止溢油逃逸，适用海区较深、海况较恶劣等情况。
（4）喷洒装置
消油剂的喷洒可通过船载固定式喷洒装置和便携式喷洒机实现。消油剂喷洒系统要求高效、可靠、操作简单。固定设置在工作船上的喷洒臂可在短时间内展开，扩展喷洒宽度，其喷头能够在喷洒消油剂时实现最佳的雾滴直径和合理的分布，可提高消油剂的有效利用率，从而节省消油剂。喷洒臂可方便地调节喷洒高度和角度，以适应不同的现场情况。根据油膜的厚度和作业航速，适当调节消油剂流量控制阀来控制消油剂的喷洒剂量，实现快速、经济的大面积消除水上浮油。
（5）应急卸载泵
应急卸载泵主要用于当船舶发生船舱破损时，需紧急卸驳舱内存有着仍然可能溢出的油类物质，减少溢油量。另外当在溢油事故发生初期围控及时的情况下，水上溢油比较集中、油层比较厚，可用于直接从水面抽吸、回收溢油。卸载泵还可用来将溢油回收过程中回收到临时储油设施中（如轻便储油罐、浮动油囊等）的油输送到油罐车。在船损有沉没危险时，卸载泵可协助卸载（排水和油）调整船的平衡状态。应急卸载泵应当满足相应的吸程和扬程性能要求，具有防爆、防杂质等功能。
参考文献
[1] 孙建新，张春昌.专业溢油应急船溢油处置能力及其装备探讨[J]. 中国海事. 2013（06）
[2] 邹云飞，张德文，张鹏. 溢油回收船的现状及发展趋势[J]. 中国水运（下半月）. 2015（05）
作者简介
刘健奕（1988-），男，硕士，工程师，研究方向为海洋工程装备产业发展技术和战略研究。
赵泽华（1980—），男，硕士，高级工程师，研究方向为海洋科技发展战略与战略新兴产业发展研究。
摘 要：目前，进入生产性海上石油钻探的国家已达100多个，全世界每年油轮运输量已超过20亿吨，随之造成的石油污染也日趋严重。因此，加强对溢油回收船的及其配置设备的研究和发展也成为发展我国海洋强国战略之路上的必然要求。
关键词：溢油回收船；配置设备；收油系统
资助项目：国家科技支撑计划项目（2014BAH17F01）；国家发改委2015年海洋工程装备研发及产业化专项项目。
海上溢油就是石油在海上运输或开采过程中的流失。据联合国有关组织统计，每年由于人类活动而流入海洋的石油约1000万吨，其中海上油井井喷事故和油轮事故造成的溢油高达220万吨。
1 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，1升石油完全氧化需要消耗40万升海水中溶解氧，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。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。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。
由此可见，对于海上溢油给人类带来的危害决不能掉以轻心。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。
以下简单列举了近年来几个油田溢油的案例。
a.渤海湾蓬莱19-3油田溢油事件
2011年6月4日和6月17日，渤海湾蓬莱19-3油田相继发生两起溢油事故，先后约有700桶（115m3）石油溢出漂到海面，2600桶（416.45m3）矿物油基泥浆泄漏并沉积到海床，造成油田周边及其西北部6200km2海域海水污染（超第一类海水水质标准），1600km2的沉积物污染，其中870km2海域海水受到严重污染，给渤海海洋生态和渔业生产造成了严重影响。
b.美国墨西哥湾Deepwater Horizon石油平台溢油事件
2010年4月20日，美国墨西哥湾Deepwater Horizon石油平台由于油井甲烷气体充溢立管和喷发，并燃烧造成爆炸，导致整个平台沉没。事故造成11人不幸遇难，17人受伤，2亿多加仑海底石油喷涌，受污染海域达1500km2，85天后才堵住漏油。专家预测彻底清污需要十年时间。此次溢油属于深海作业事故，处理技术难度、影响规模、持续时间等均远超历史上发生的所有溢油事故。漏油对于港湾的环境破坏，需要数十年进行全面评估。行业专家担心海底46亿加仑的石油和天然气储备中的很大一部分会喷涌入海湾。漏油严重影响海湾居民的经济发展。
2 国内、外溢油回收船的需求
专业溢油应急船舶是国际上公认的处理水上大规模溢油事故必不可少的关键设备和重要保障。可以预见，随着海洋油气开发不断升温，以及世界范围内对于海洋环境保护要求的不断提高，对溢油回收船将有越来越大的需求。
3 国内、外溢油回收船的现状，设备配置情况
目前，世界主要沿海发达国家都拥有专业的溢油应急船舶，以应对突发性水上溢油污染事件。近年来，我国的水上溢油应急综合能力有了显著的提升。
一般情况下，专业溢油应急船的应具备的应急功能及其装备配备要求如下：
（1）收油系统及其油水储存处理辅助装置
船载收油系统（或称收油机）是溢油应急船舶必备的装备，是指根据选定的船舶类型的特点专门设计用来回收水面溢油、油水混合物而不改变其物理、化学特性的机械装置。收油机的工况与船舶航行作业工况二者互为匹配是决定收油系统是否能够发挥效能的关键，这也是目前一些溢油应急船的主要设计缺陷。船载固定式收油机一般为动态斜面（DIP）或带式，这类收油机的回收能力一般较大，理论回收能力都可达到100m3/h以上，其他可临时放置在船上使用的收油机主要有堰式、转盘式、刷式、真空式和绳式等，这些种类的收油机不适用于固定装置在专业溢油应急船上。固定式收油机可选择在船首、船单侧或双侧安装或双体船中间安装。
（2）溢油监视监测系统及其装置
目前广泛使用的船上溢油监视监测装置为雷达系统。该系统结合优良的雷达信号处理程序和高精度的运动补偿机制，可在复杂海况下扫描雷达辐射海域，并在保持船舶航行的情况下精确锁定极小的油区，在溢油雷达显示器上清晰地显示出了油膜的形状和面积，可以使用雷达测绘功能对油膜进行跟踪测绘和图像保存。该装置已在多起海上溢油事故中发挥了巨大的作用，雷达监测功能得到了极好的验证。目前，我国多数的专业溢油应急处置船上不具备雷达监视监测能力，成为影响溢油应急船快速反应和夜间作业重要因素之一。
（3）围油栏及吊装设备
溢油应急船上载有的围油栏主要是用于围控海上溢油，以便回收和清除。一般溢油应急船载用的是充气式（近海也可用柔性快速布防式）围油栏，长度在400米左右，通常用2个卷绕架或集装箱存放。橡胶充气式围油栏尺寸一般为1500型或2000型，远海还要大一些，布放时需临时充气，回收时需进行放气，布放回收时间长、重量大、需人力多、水中阻力大，对船舶性能要求较高，但有抗拉强度大、围控性好，可有效防止溢油逃逸，适用海区较深、海况较恶劣等情况。
（4）喷洒装置
消油剂的喷洒可通过船载固定式喷洒装置和便携式喷洒机实现。消油剂喷洒系统要求高效、可靠、操作简单。固定设置在工作船上的喷洒臂可在短时间内展开，扩展喷洒宽度，其喷头能够在喷洒消油剂时实现最佳的雾滴直径和合理的分布，可提高消油剂的有效利用率，从而节省消油剂。喷洒臂可方便地调节喷洒高度和角度，以适应不同的现场情况。根据油膜的厚度和作业航速，适当调节消油剂流量控制阀来控制消油剂的喷洒剂量，实现快速、经济的大面积消除水上浮油。
（5）应急卸载泵
应急卸载泵主要用于当船舶发生船舱破损时，需紧急卸驳舱内存有着仍然可能溢出的油类物质，减少溢油量。另外当在溢油事故发生初期围控及时的情况下，水上溢油比较集中、油层比较厚，可用于直接从水面抽吸、回收溢油。卸载泵还可用来将溢油回收过程中回收到临时储油设施中（如轻便储油罐、浮动油囊等）的油输送到油罐车。在船损有沉没危险时，卸载泵可协助卸载（排水和油）调整船的平衡状态。应急卸载泵应当满足相应的吸程和扬程性能要求，具有防爆、防杂质等功能。
参考文献
[1] 孙建新，张春昌.专业溢油应急船溢油处置能力及其装备探讨[J]. 中国海事. 2013（06）
[2] 邹云飞，张德文，张鹏. 溢油回收船的现状及发展趋势[J]. 中国水运（下半月）. 2015（05）
作者简介
刘健奕（1988-），男，硕士，工程师，研究方向为海洋工程装备产业发展技术和战略研究。
赵泽华（1980—），男，硕士，高级工程师，研究方向为海洋科技发展战略与战略新兴产业发展研究。
