孫秉才1 龔克2 胡家順1 劉文才1 楊 磊3 宋亞敏3

1．中國(guó)石油集團(tuán)安全環(huán)保技術(shù)研究院； 2．中國(guó)石油大學(xué)（北京）； 3.中國(guó)石油天然氣股份有限公司大連石化分公司

溢油事故不但會(huì)造成環(huán)境污染，還會(huì)給企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失和不良社會(huì)影響，制定完善的應(yīng)急處置計(jì)劃，采取科學(xué)有效的應(yīng)急處置措施，方能最大限度減小泄露事故的危害。

1 現(xiàn)有應(yīng)急處置技術(shù)對(duì)比

處理溢油事故的應(yīng)急方法目前主要有4類，分別為人工清理、機(jī)械回收（圍堰、撇油、吸附等）、化學(xué)處理（輔助分散劑、破乳乳化、生物降解等）及現(xiàn)場(chǎng)控制燃燒，其適用條件及對(duì)環(huán)境的影響和處理成本相差很大。其中化學(xué)方法不但處理成本高，而且對(duì)周圍環(huán)境破壞非常嚴(yán)重，已被許多國(guó)家禁止使用；而人工清理和機(jī)械回收雖然不對(duì)環(huán)境造成二次傷害，但耗時(shí)長(zhǎng)，處理成本高，不適用于快速處理環(huán)境敏感區(qū)溢油事故；現(xiàn)場(chǎng)控制燃燒因成本低、速度快，已在歐美等國(guó)家成功使用。通過(guò)對(duì)比得出，現(xiàn)場(chǎng)控制燃燒技術(shù)處理溢油事故速度快，對(duì)環(huán)境的傷害小，適合處理環(huán)境敏感區(qū)溢油事故（見(jiàn)表 1）。

2 現(xiàn)場(chǎng)控制燃燒技術(shù)的適用性

溢油應(yīng)急響應(yīng)的主要目標(biāo)是快速清除溢油，阻止溢油擴(kuò)散，盡量減輕其對(duì)環(huán)境的傷害，而最佳的應(yīng)急響應(yīng)策略是選擇對(duì)環(huán)境傷害最小和處理效果最優(yōu)的應(yīng)急處理方法�，F(xiàn)場(chǎng)控制燃燒技術(shù)與機(jī)械回收和人工清理等應(yīng)急響應(yīng)技術(shù)相比，由于不需要大量的機(jī)械設(shè)備和清理人員，對(duì)環(huán)境造成的侵入性傷害和機(jī)械傷害會(huì)更小。溢油中的組分會(huì)隨時(shí)間推移滲入土壤，進(jìn)入植被根系，對(duì)植被造成一些急性和慢性損傷。而如果在此之前實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)燃燒，則可以減小進(jìn)一步傷害的范圍和程度，加快植被恢復(fù)的質(zhì)量和速度。但實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)燃燒的時(shí)機(jī)依賴于油的風(fēng)化程度和現(xiàn)場(chǎng)天氣條件，在某些天氣情況下，等待出現(xiàn)實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)燃燒時(shí)機(jī)的時(shí)間會(huì)比較長(zhǎng)[1-3]。在3種情況下，不宜實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)控制燃燒。一是天氣預(yù)報(bào)有降雨時(shí)。因?yàn)橐缬涂赡軙?huì)被雨水沖刷到環(huán)境敏感區(qū)或未被溢油污染的區(qū)域；二是臨時(shí)圍建（構(gòu)）筑物可能會(huì)失效；三是在圍堵冰雪解凍期間，因?yàn)檩^小區(qū)域內(nèi)被冰雪堤壩圍堵的溢油可能會(huì)由于冰雪融化而擴(kuò)散。

同時(shí)，采用現(xiàn)場(chǎng)控制燃燒處理溢油事故還應(yīng)結(jié)合4個(gè)方面的需要：需要將陸上或水面上溢油的擴(kuò)散范圍減到最�。恍枰�快速清除表面溢油以減少其暴露時(shí)間；對(duì)后勤保障和接近溢油區(qū)道路的要求較低，且能降低對(duì)環(huán)境的損害；將需要收集、運(yùn)輸和處理的回收油量降到最少，盡量避免收集、運(yùn)輸和處理過(guò)程中發(fā)生危險(xiǎn)。

3 現(xiàn)場(chǎng)控制燃燒技術(shù)應(yīng)急處置流程

發(fā)生溢油事故后，應(yīng)急響應(yīng)指揮人員需要綜合考慮各種因素，比如溢油的面積、油品類型和性質(zhì)、天氣條件；溢油的蔓延軌跡；評(píng)估其他供選擇的方案，如機(jī)械回收方法等；現(xiàn)場(chǎng)燃燒的可操作性，包括風(fēng)速、油品類型、風(fēng)化、乳化、油膜厚度、現(xiàn)場(chǎng)能見(jiàn)度等；對(duì)環(huán)境可能造成的危害等。如果滿足實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)控制燃燒的條件，還應(yīng)征得國(guó)家和地方相關(guān)主管部門同意，才能按計(jì)劃實(shí)施，其處置流程如圖 1所示[4]。

4 現(xiàn)場(chǎng)控制燃燒技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

現(xiàn)場(chǎng)燃燒技術(shù)的主要優(yōu)缺點(diǎn)見(jiàn)表 2。

從表 2可以看出，現(xiàn)場(chǎng)控制燃燒技術(shù)主要有3個(gè)優(yōu)勢(shì)。

（1）快速清除表面溢油

泄漏油品對(duì)環(huán)境的污染程度與其濃度和暴露時(shí)間有關(guān)，由于現(xiàn)場(chǎng)燃燒技術(shù)可在很短的時(shí)間內(nèi)清除溢油，從而大大減少溢油區(qū)單位面積的濃度和暴露時(shí)間，而且燃燒熄滅后，如發(fā)現(xiàn)燃燒不完全，還可以進(jìn)行二次燃燒，以最大限度清理溢油。此外，在實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)燃燒之前，可以挖溝或采用其他方法將溢油聚集，以增加油膜的厚度，提高燃燒效率[5]。

（2）對(duì)后勤保障和應(yīng)急條件要求較低

溢油擴(kuò)散到環(huán)境敏感區(qū)或應(yīng)急人員不容易到達(dá)的區(qū)域，常規(guī)的應(yīng)急響應(yīng)技術(shù)會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次傷害，如人員的踩踏、重型機(jī)械設(shè)備的碾壓以及抽油軟管的拖拽等，不但會(huì)使溢油滲入土壤造成污染，而且還會(huì)對(duì)地表脆弱的植被造成傷害，同時(shí)很難在短時(shí)間內(nèi)開(kāi)辟一條應(yīng)急響應(yīng)通道。而采用現(xiàn)場(chǎng)控制燃燒技術(shù)，可以較好解決上述問(wèn)題。

（3）最大限度減少?gòu)U物量

通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)、中等規(guī)模現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及溢油現(xiàn)場(chǎng)燃燒的經(jīng)驗(yàn)觀察，現(xiàn)場(chǎng)控制燃燒的處理效率能達(dá)到98%以上[6]，可回收的殘留物很少。而無(wú)論采用人工清理還是機(jī)械清理，都需回收大量的溢油和含油廢物，并對(duì)回收廢物安全、合理地儲(chǔ)存、運(yùn)輸和處置，這意味著需要設(shè)置臨時(shí)儲(chǔ)存地點(diǎn)、制定臨時(shí)處理方案及配置相應(yīng)的運(yùn)輸工具，且儲(chǔ)存、運(yùn)輸過(guò)程中的每一項(xiàng)活動(dòng)都具有一定風(fēng)險(xiǎn)。如果采用現(xiàn)場(chǎng)控制燃燒技術(shù)進(jìn)行清理，則可以避免這些問(wèn)題。

5 現(xiàn)場(chǎng)燃燒技術(shù)應(yīng)用注意事項(xiàng)

（1）油品類型

原油、柴油和其他石油產(chǎn)品可安全燃燒，而輕質(zhì)油如汽油由于揮發(fā)過(guò)快，無(wú)法安全燃燒。

（2）燃燒位置選擇

考慮溢油泄漏類型（間歇泄漏還是連續(xù)泄漏）、可實(shí)施燃燒的地點(diǎn)與泄漏源之間的距離以及泄漏源是否有被意外引燃的可能。內(nèi)陸的很多區(qū)域都可以實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)燃燒技術(shù)處理溢油事故，只是從燃燒控制的角度出發(fā)，選擇實(shí)施燃燒的區(qū)域應(yīng)盡量遠(yuǎn)離溢油源，尤其是仍在泄漏的溢油源。由于受環(huán)境條件的限制，有時(shí)現(xiàn)場(chǎng)控制燃燒技術(shù)可能是唯一安全有效的溢油應(yīng)急處理方式。

（3）點(diǎn)火和維持燃燒

現(xiàn)場(chǎng)燃燒的可燃物為溢油蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸氣，為了維持燃燒持續(xù)穩(wěn)定進(jìn)行，就需要有足夠蒸氣及產(chǎn)生蒸氣的油，且蒸氣量會(huì)隨著燃燒的進(jìn)行而增大。支撐點(diǎn)火和維持燃燒所需油膜的厚度取決于油的揮發(fā)性、乳化程度（或含水率）及天氣狀況等。點(diǎn)燃溢油受上述條件影響，主要是由于大多數(shù)點(diǎn)火裝置的尺寸和點(diǎn)火強(qiáng)度是有限的。

如果溢油時(shí)間超過(guò)4天或5天，由于揮發(fā)性組分蒸發(fā)過(guò)快，就會(huì)只剩重組分成分。如果要點(diǎn)燃揮發(fā)后的殘留物，不使用高溫且能長(zhǎng)時(shí)間維持燃燒的點(diǎn)火裝置點(diǎn)火，則無(wú)法將其點(diǎn)燃，或即使點(diǎn)燃也無(wú)法持續(xù)燃燒。如果溢油發(fā)生在水面上，一旦點(diǎn)火燃燒就會(huì)持續(xù)進(jìn)行，直至油膜厚度不足1 mm時(shí)才會(huì)停止燃燒。對(duì)陸上溢油燃燒來(lái)說(shuō)，由于溢油會(huì)不同程度滲入土壤，且受到燃燒區(qū)植被助燃作用的影響，燃燒會(huì)更加徹底。

水面溢油燃燒所需油膜厚度至少應(yīng)為2～3 mm，而對(duì)于重質(zhì)油或乳化油來(lái)說(shuō)，所需油膜厚度最少需要10mm，才能獲得可支持燃燒的足夠量的蒸氣[7-9]。

（4）圍堵措施

點(diǎn)火和維持燃燒需要一定的油膜厚度，為了阻止油膜的擴(kuò)散，需要采取一些必要的圍控措施。陸地上溢油因受土壤和植被吸附作用的影響，會(huì)在一定程度上減緩油膜的水平移動(dòng)速度，具體的圍堵措施如下。

①陸上溢油可以采用物理方法（例如堤堰、雪障或溝渠）進(jìn)行圍控，還可以利用天然的凹陷或低洼區(qū)域進(jìn)行圍控和點(diǎn)火。

②其他類型溢油，可以用雪、冰、雜物、海岸線等形成障礙，防止溢油擴(kuò)散，以便實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)燃燒。③內(nèi)陸水域溢油，可用耐火圍油欄或冰圍堵，或被風(fēng)吹到岸邊、堤壩內(nèi)富集起來(lái)。

④風(fēng)和化學(xué)集油劑也可以幫助把水上的浮油推到天然的或人造的障礙物旁，增加油膜，從而支持燃燒。

（5）人員安全

應(yīng)急響應(yīng)人員的安全尤為重要，在某些時(shí)候，出于安全考慮，點(diǎn)火人員可能采用特定的點(diǎn)火流程，利用易揮發(fā)的流體點(diǎn)燃溢油。

6 結(jié)論

現(xiàn)場(chǎng)控制燃燒技術(shù)是處理環(huán)境敏感區(qū)溢油事故的有效手段，甚至某些情況下是唯一行之有效的選擇。但由于受到相關(guān)法律法規(guī)和公眾認(rèn)知程度的限制，目前尚無(wú)相關(guān)的實(shí)施指南和政策支持。為此，應(yīng)該加大在該技術(shù)領(lǐng)域的科研投入，盡快出臺(tái)相關(guān)指導(dǎo)文件，以提升我國(guó)管道運(yùn)營(yíng)企業(yè)在溢油應(yīng)急處置方面的能力。

參考文獻(xiàn)：

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[2] Allen, A.A. Contained controlled burning of spilled oil during the Exxon Valdez oil spill[C]. Proceedings of the Thirteenth Arctic and Marine Oil Spill Program Technical Seminar, 1990: 305-313.

[3]Neré J. Mabile, Considerations for the Application of Controlled In-Situ Burning[C]. The SPE/APPEA International Conference on Health, Safety, and Environment in Oil and Gas Exploration and Production, 2012:11–13

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[8] Nere Mabile. The coming of age of controlled insitu burning[J], BP America, 2012.

[9] JOSEPH V. MULLIN. MICHAEL A. CHAMP.Introduction/Overview to In Situ Burning of Oil Spills[J],Spill Science & Technology Bulletin, 2003,8(4):323–330.

作者：孫秉才，男， 1984年4月生，工程師， 2015年6月畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（北京），博士研究生，現(xiàn)就職于中國(guó)石油安全環(huán)保技術(shù)研究院，從事大型儲(chǔ)罐、長(zhǎng)輸管道安全檢測(cè)與監(jiān)測(cè)方面的相關(guān)研究。

《管道保護(hù)》2017年第2期（總第33期）