1、毕业设计开题报告 机械设计制造及其自动化 海上泄漏石油回收装置的设计 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 选题的依据和意义 随着石油工业和海上石油运输的发展 ,海洋的石油污染已充分引起了公众的重视。石油作为全球性的污染物 ,正以大大超过其它污染物的量进入海洋。石油污染是指石油开采、运输、装卸、加工和使用过程中，由于泄漏和排放石油引起的污染，主要发生在海洋。 众所周知，石油及其炼制品是一种复杂的化学混合物，它不仅含有一定的毒性，而且还有发生火灾和爆炸危险。在溢油事故发生后，将会有巨量的石油溢出船 舶，进入海洋环境，并在洋流和风的作用下迅速扩散和漂移，从而造成严重的环境污染和巨大的
2、经济损失，使自然环境和生态资源遭受灾难性的破坏。石油进入海洋后，会随着时间的延长发生漂移、扩散和风化等一系列的变化，使其处理难度随之增加。 据统计 ,全球每年生产的 32 亿 吨 石油中 ,约有 1/ 1000 即 320 万吨进入海洋环境。通常 1吨石油可在海上形成覆盖 12km2 范围的油膜 ,由此形成的大面积油膜将阻隔正常的海气交换过程 ,使气候异常 ,影响了生物链的循环 ,从而破坏了海洋生态平衡 ,而且也浪费了宝贵的石油资 源。我国自 1972 年以来发生 100 吨以上的溢油污染事故 22 起 ,总溢油量 22 千吨 ,近年来海上溢油事故剧增 ,年均为 500 起。在所有海洋石油污染
3、中 ,有近 50 %与运输有关 ,而在此 50 %之中 ,约 30 %与泄漏事故有关 ,70 %由常规操作引起。 因此寻求一种更加快速有效的石油处置、回收和清除技术迫在眉睫。在防止海洋石油污染方面，国际上制订了一系列法规和协定，各沿海国家也制订了有关法规和法令，并十分重视溢油的有效处置、回收和清除技术的研究。为了减轻石油对海洋环境的危害，在海上石油泄漏事故发生 后，需要立即采取行之有效的技术手段对石油进行处理。 目前，海洋石油泄漏的治理方法按其性质可分为三种：化学方法，生物方法和物理方法。 （ 1）化学法：适用于石油油膜很薄的情况，处理石油的化学制剂包括石油分散剂、聚油剂、凝油剂和吸油剂等。
4、(2) 生物处理法：生物处理法处理石油的基本原理就是利用微生物来加速降解和分解污染油中的有油烃，使之转化为无毒或低毒的物质，从而减少对环境造成的危害。生物处理法同物理法和化学法相比较，具有费用低、效率高、安全性好，而且所能处理的污染物具有危害低、残留少、无二次污染等优 点，特别是对于机械装置无法清除的薄油层。对化学药剂更显示出其无可比拟的优越性，但生物处理法也存在很大缺点，一旦出现大规模的石油泄漏或是油层比较厚时，由于营养和氧气供应不足，会抑制细菌的生长，处理过程过于漫长，因而，该方法尚处于起步阶段，目前还无法大量在实际中应用该项技术 1。 （ 3）物理处理法：物理法是指在不改变石油存在形态的
5、情况下利用各种手段将石油从水面分离出来。在物理法中，既可以采用机械装置回收石油，也可以采用吸附材料回收石油 。 而目前国内外普遍采用的溢油回收方法主要有两种 :一种是在溢油事故发生后及时 应用围油栏将溢油围控 ,阻止其进一步的扩散和漂移 ,然后将撇油器放入围油栏形成的围控区域内进行溢油回收。另一种方法是在溢油事故发生后 ,由于事故地点的海况或位置等原因而没能及时将溢油围控 ,溢油已经扩散和漂移时 ,一般会在海面上形成一条很长的油带 ,很难采用围油栏进行封闭围控 ,因此回收扩散开的溢油时 ,现在常用的方法是将撇油器侧挂在船舷边 ,然后从船上通过固定杆斜向外伸出一小段围油栏 ,在收油船沿着油带运动
6、时，围油栏将水上漂浮的溢油导流到撇油器处实现回收。上述两种溢油回收的方法在应对大规模溢油回收时存在着 比较严重的缺陷。第一种方法实际上就是应用撇油器在围油栏封闭围控区域内的某一点上进行溢油回收，可以称之为“ 点式 ” 溢油回收方法。这种回收方法的缺陷就是撇油器在较大的围控区域内工作，致使其工作时的油膜厚度不足 ,难以充分发挥撇油器的性能，并且由于围控区域的封闭性，油膜厚度下降是必然趋势，所用撇油器效率也将逐渐下降，当油膜厚度下降到 1mm 以下后大部分的撇油器已经基本失效。第二种溢油回收方法是船舶携带撇油器在溢油扩散成的带状区域上运动，将围油栏可以接触到的溢油导流到撇油器附近进行回收 ,可以称
7、之为“ 线式 ” 溢油回收方法。这种方法的缺陷是由于外伸围油栏的结构限制 ,致使溢油回收的宽度有限 ,一般清污船的单侧回收油膜宽度不超过 10m。另外 ,由于撇油器和船舶固接在一起 ,船舶在行进中的纵摇、 横摇和垂荡运动严重影响撇油器的回收性能。 纵观以上两种溢油回收方法都存在不同程度的缺陷 ,难以胜任大规模溢油的回收 ,因此 ,研究一种针对大规模溢油的高效回收技术 ,已成为当前溢油回收领域一项亟待解决的重大课题。 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题： 研究的基本内容 为了降低溢油对海洋生态环境的损害，并从回收资源的角度考 虑，采用何种方案对海面上的溢油进行回收，是一个亟待解决的问题。此次毕
8、业设计主要是海上泄漏石油回收的整体方案和部分装置的设计，参照了以往的石油常规回收和现代的技术，设计一种可以在海上回收泄漏石油的装置。选择一种平台来配合撇油器的使用，减少受风浪的影响，提高回收的效率。针对现有机械法在处理溢油时存在对薄油膜回收困难、效率低下的现状，使用溢油回收的油膜加厚技术。为了保持吸油且得到吸油效率和速率俱佳的回收装置系统，对现有的撇油器的吸油口进行改进，使其增加油水预分离功能，从而提高溢油回收的效率，可以在海上完成回收泄漏 石油及储存等功能，来增加石油泄漏的回收效率和减少经济损失 。 拟解决的问题 （ 1）回收平台的比较选择 （ 2）围油栏的结构及回收装置的设计 （ 3）吸油
9、装置的结构及控制系统的设计 三、研究步骤、方法及措施： 研究步骤 通过查阅大量的相关资料，了解当今关于撇油器的各方面的情况，重点了解设计方面。再通过具体调查和研究，最后得出结论，提出相关措施和设计方案。 方法及措施 以 个人 为单位自主设计、研究，关键问题与指导老师沟通 。 四、参考文献 1 王忠贤 . 国外水面浮油污染处理介绍 J船舶 , 1994,(02) . 2 杨帆 ,杨昌柱 ,周李鑫 . 撇油器的原理及性能 J工业安全与环保 , 2004,(05) . 3 濮文虹 ,周李鑫 ,杨帆 ,杨昌柱 . 海上溢油防治技术研究进展 J海洋科学 , 2005,(06) . 4 张银东 ,李文华
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