DIP技術的溢油回收設備內置于單體船艏部的應用研究

摘" " 要：本文簡述了基于動態斜面（DIP）技術的溢油回收系統的發展歷史、適用特點，提出在單體船艏部內置DIP技術的溢油回收設備的現實需求，說明DIP技術的溢油回收技術的應用條件，分析該布置方案在應用上的技術難點，提出改進和提高單體船艏部內置DIP技術的溢油回收設備實用性及工作效率的措施，并對其未來的發展進行了展望。

關鍵詞：溢油回收；動態斜面；內置式；單體船

中圖分類號：U671.91 " " " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A

Research on the Application of DIP Oil Spill Recovery Equipment"Built in the Mono Hull Bow

ZHENG Guiwang

（ CCSI Guangzhou Branch，" Guangzhou 510250 ）

Abstract： This paper briefly describes the development history， applicable characteristics and application conditions of dynamic inclined plane （DIP） oil spill recovery technology， analyzes the practical needs and technical difficulties in the application of DIP technology for oil spill recovery equipment built in the bow of a mono hull ship， puts forward some measures and schemes to improve and enhance the practicability and working efficiency of DIP oil spill recovery equipment built in the bow of a mono hull ship， and looks into its future development.

Key words： oil spill recovery;" dynamical inclined plane （DIP）;" built in;" "mono hull

1" " 前言

21世紀被稱作海洋世紀，我國也把向海圖強作為國家發展戰略的重要內容。海洋對我們國家，甚至對整個人類社會都至關重要，石油是現代社會人們日常生活和工農業生產中最重要的能源之一。近年來，世界各國已經普遍認識到石油也同時是全球海洋水體生態環境遭受污染破壞的最主要因素之一，海上溢油事故尤其是大型、超大型溢油事故對海洋水體環境、沿岸灘涂、水生生物帶來巨大危害；在碼頭、港口等相對圍蔽的海域內，溢油事故還可能引發火災、爆炸等次生災害。

多年來的實踐表明，采用物理方法進行溢油回收是處理海上溢油事故、進行碼頭環境管理、減少能源浪費、減輕環境污染最經濟有效的方法之一。經過多年的更新發展，目前國內外溢油回收技術、回收設備和回收系統已經相對比較豐富和成熟，但是溢油事故發生后，泄漏的油類品種不同、事故發生的位置不同，想要快速、高效、經濟、環保地進行溢油回收，要求使用的溢油回收設備也各不相同。

基于動態斜面（DIP）技術的溢油回收系統，因其具有優越的溢油回收性能、良好的環境適用性以及適中的維護保養要求而深受國內外各港口、碼頭、航道和溢油應急反應中心等管理機構、用船部門的青睞。

2" " "DIP溢油回收技術的原理和優點

2.1" " DIP溢油回收技術的原理

上世紀70年代，美國J.B.F環境工程公司在一次浮油的物理特性評估過程中，發現了浮油被圍油欄阻擋的上游效應[1]，經過研究，該公司發展出DIP溢油回收技術，并獲得了此項技術的發明專利。

DIP溢油回收技術原理，如圖1所示[1]。

水面的浮油①在向下移動的斜面②的水動力牽引作用下向斜下方移動，當浮油到達斜面的最底端后，油水密度差的作用使浮油向上漂浮積聚到集油井③里，而分離出來的水將向后排出至船外④，集油井內的油層逐漸增厚，當油層頂部表面達到一定高度時，集油井內的浮油將通過管路⑤被泵送到儲油裝置或油艙中。

2.2" "DIP溢油回收技術的優點

DIP溢油回收技術經受了廣泛的試驗研究和實際溢油回收作業的檢驗，其主要優點包括：能在不改變溢油存在的物理/化學形態的情況下，將溢油從受污染區域的水面分離出來；回收效率高，回收的溢油含水量很低，不需額外進行二次油水分離；收油徹底性好，一次性回收溢油的比例高；搭載體能以較大的前進速度（可適應0～5 kn的水流速度[2-3]）進行有效的收油作業；對不同粘度和比重的油類適應性、兼容性好；對油層厚度較薄的油膜型溢油也能表現出較好的溢油回收效果；對作業水域風浪流情況的敏感度底，自然環境條件適應性強，即使在較大的風浪條件下也能達到80%甚至90%以上的收油率；漂浮垃圾及油渣存在時受到的影響小；設備系統操作簡單、作業前的的準備和布置時間短；設備并不十分復雜、維修保養的難易程度適中。

有專家學者對當前主流的溢油回收設備的收油性能及其可靠性、適用性進行了統計對比[4]，詳見表1和表2。

3" " "DIP溢油回收技術的應用現狀

采用DIP溢油回收技術，是當前溢油回收系統發展的主流趨勢，在國內外很多收油設備和溢油回收船舶上均廣泛采用了DIP技術的溢油回收系統。

由于某些原因，前些年設計建造且當前還在服役的一些在艏部內置DIP溢油回收設備的單體船，其實際作業中的收油效果并不令人十分滿意。究其原因，可能是應用設備的部分條件，尤其是單體船船艏內置DIP式溢油回收設備在保證流經該設備的水流去流順暢方面，沒有被很好的滿足。

4" " "DIP溢油回收技術的應用條件

采用DIP技術回收溢油時，水層在斜面的牽引下向下流動，因此水流的速度不能過小，否則浮油就會聚集滯留在溢油回收設備前面，導致收油效率不高。當然，水流的速度也不能過大，以免出現水拖油現象[1]，影響收油的徹底性。

理論上，表面帶著溢油的來流相對于船舶的移動速度，應與收油器斜面自身轉動的速度一致，或者說DIP式溢油回收設備斜面牽引帶自身轉動的速度，應等于水相對船舶的速度，這樣移動的水層和漂浮在上面的油層才能同時以相同的速度向一個方向移動，避免出現油和水因過大的擾動作用而混合在一起的情況。

除上述要求外，另一個關鍵的條件就是要保證流經DIP式溢油回收設備的水流去流順暢，才能充分發揮溢油回收設備的收油效率和收油徹底性。

溢油回收作業是一項復雜的工程，溢油回收裝置只是整個溢油回收作業或溢油回收系統的一個極其重要的組成部分，伴隨著溢油回收裝置本身的技術發展，溢油回收裝置與溢油回收船的結合也需要進行進一步的研究探討。

5" " DIP溢油回收設備內置于單體船艏部的應用研究

5.1" "現實需求

當前，將DIP技術的溢油回收系統內置于雙體船中部或單體船船舷兩側，是船用內置式溢油回收系統的發展趨勢[5]。

但是，對于一些通常以其他功能為主的船舶而言，進行溢油回收作業是很少發生的，此類船舶可能期望較大的甲板下容積；某些溢流回收船，本身就要求溢油回收艙容量較大。單體船對上述要求的符合性更高，因此具有溢油回收功能的船舶采用單體船結構型式是有其現實需求的；另外，考慮到在一些河道、港口、碼頭和裝卸站等區域，船舶操作回轉等空間都比較有限，將采用DIP技術的溢油回收系統設置于這類單體船的船舷兩側并不太合適，轉而期望能夠將該溢油回收系統內置于船艏中部。

5.2" " 技術難點

1）單體船艏部區域空間一般都相對比較狹窄，內置DIP技術的溢油回收設備，可能帶來結構開口后船體局部強度減弱的問題；

2）單體船相對較窄的船體艏部，不利于擴大溢油回收的有效掃油寬度；

3）采用DIP技術的溢油回收設備內置于單體船艏部，設備固有的功能要求及其配套的集油井結構、垃圾漂浮物濾除設備、艏門結構等，都將給船舶艏部空間布置增加一定的困難；

4）單體船艏部內置采用DIP技術的溢油回收設備，設備之后的船體結構一般均為完整的剖面形式，影響水流流經溢油回收設備后的去流效果，進而影響溢油回收設備的收油效率和收油徹底性。

5.3nbsp; " 改進和提高實用性的措施

1）從實現設備預定的功能要求和設備作業的實際操作情況出發，在采用安裝DIP技術的溢油回收設備的位置附近及往前的區域，尤其是艏門開口處，應盡量細化結構設計和強度計算校核，保證結構局部強度滿足實際作業情況和船級社規范等相關要求；

2）與艏門結構結合并用或單獨設置剛性導油臂，均能有效擴大回收溢油作業時的掃油寬度；采用剛性導油臂能大幅擴大掃油寬度，但是它既要滿足船首結構局部強度的要求，又要綜合考慮導油臂的收放、固定、導油臂本身的寬度等影響船舶安全方面的問題；一般導油臂不采用柔性的圍油欄結構，因為當溢油回收作業船航行的速度稍高時，柔性的圍油欄就會彎曲，水面溢油會從彎曲部分漏出去[5]，從而影響收油的徹底性；

3）船舶艏部艙室布置，應以實現溢油回收功能及保證相關結構的完整性為主。動態斜面的傾角對溢油回收的效率有影響[6]，因此船上安裝采用DIP技術的溢油回收設備，要根據廠商提供的信息給予合適的安裝空間，同時顧及結構和功能上的完整性，還需合理布置艏門結構、集油井以及濾除垃圾漂浮物的網帶等設備。簡而言之，溢油回收功能的充分實現和船體結構的完整性，需要綜合考慮、協調統一；

4）單體船艏部內置采用DIP技術的溢油回收設備，需保持水流在設備后方的流道通暢，可從兩個方面予以改善和解決：其一是設置去流隧道。流道入口適當沒入水中，流道尾端配備可調速螺旋槳，在螺旋槳的吸推作用下形成一定的水流去流效果，提高溢油回收設備后面水流流道的通暢性；其二是船底開孔。在船舶底部適當位置開孔連通海水，利用文丘里效應，當船舶對水移動時，由于船殼外水流產生的吸附作用，形成流經溢油回收設備的水流。

上述兩個方案的簡圖，如圖2所示。

6" " "結束語

專業高效的溢油回收設備和溢油事故應急處置船舶，是應對處理水上大規模溢油事故的重要保障和關鍵設備，使用時的海況可能千差萬別，溢油回收設備的回收性能受溢油的乳化作用、海水鹽度、海水溫度、應急反應時間和人為因素等的影響，回收效率各不相同。

將采用DIP技術的溢油回收設備內置于單體船艏部有其現實需求，本文在已有研究及實踐的基礎上，結合發現的問題，從解決好結構強度、擴大溢油回收的有效掃油寬度、協調優化空間布置以及改進去流效果等方面，提出改進設計方案及若干措施，供有關設計建造和用船單位借鑒參考。本文提出的改進方案，已獲得境外某船東的認可，正在招標建造兩艏同型船，相信不久的將來，伴隨技術的成熟和實踐推廣，采用DIP技術的溢油回收設備內置于單體船艏部，在國內外市場將有廣闊的應用前景。

參考文獻

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