孫秉才1 龔克2 胡家順1 劉文才1 楊 磊3 宋亞敏3

1．中國石油集團安全環(huán)保技術(shù)研究院； 2．中國石油大學(xué)（北京）； 3.中國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)濟損失和不良社會(huì )影響，制定完善的應急處置計劃，采取科學(xué)有效的應急處置措施，方能最大限度減小泄露事故的危害。

1 現有應急處置技術(shù)對比

處理溢油事故的應急方法目前主要有4類(lèi)，分別為人工清理、機械回收（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）及現場(chǎng)控制燃燒，其適用條件及對環(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，而且對周?chē)�環(huán)境破壞非常嚴重，已被許多國家禁止使用；而人工清理和機械回收雖然不對環(huán)境造成二次傷害，但耗時(shí)長(cháng)，處理成本高，不適用于快速處理環(huán)境敏感區溢油事故；現場(chǎng)控制燃燒因成本低、速度快，已在歐美等國家成功使用。通過(guò)對比得出，現場(chǎng)控制燃燒技術(shù)處理溢油事故速度快，對環(huán)境的傷害小，適合處理環(huán)境敏感區溢油事故（見(jiàn)表 1）。

2 現場(chǎng)控制燃燒技術(shù)的適用性

溢油應急響應的主要目標是快速清除溢油，阻止溢油擴散，盡量減輕其對環(huán)境的傷害，而最佳的應急響應策略是選擇對環(huán)境傷害最小和處理效果最優(yōu)的應急處理方法�，F場(chǎng)控制燃燒技術(shù)與機械回收和人工清理等應急響應技術(shù)相比，由于不需要大量的機械設備和清理人員，對環(huán)境造成的侵入性傷害和機械傷害會(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，對植被造成一些急性和慢性損傷。而如果在此之前實(shí)施現場(chǎng)燃燒，則可以減小進(jìn)一步傷害的范圍和程度，加快植被恢復的質(zhì)量和速度。但實(shí)施現場(chǎng)燃燒的時(shí)機依賴(lài)于油的風(fēng)化程度和現場(chǎng)天氣條件，在某些天氣情況下，等待出現實(shí)施現場(chǎng)燃燒時(shí)機的時(shí)間會(huì )比較長(cháng)[1-3]。在3種情況下，不宜實(shí)施現場(chǎng)控制燃燒。一是天氣預報有降雨時(shí)。因為溢油可能會(huì )被雨水沖刷到環(huán)境敏感區或未被溢油污染的區域；二是臨時(shí)圍建（構）筑物可能會(huì )失效；三是在圍堵冰雪解凍期間，因為較小區域內被冰雪堤壩圍堵的溢油可能會(huì )由于冰雪融化而擴散。

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

3 現場(chǎng)控制燃燒技術(shù)應急處置流程

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

4 現場(chǎng)控制燃燒技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

現場(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，現場(chǎng)控制燃燒技術(shù)主要有3個(gè)優(yōu)勢。

（1）快速清除表面溢油

泄漏油品對環(huán)境的污染程度與其濃度和暴露時(shí)間有關(guān)，由于現場(chǎng)燃燒技術(shù)可在很短的時(shí)間內清除溢油，從而大大減少溢油區單位面積的濃度和暴露時(shí)間，而且燃燒熄滅后，如發(fā)現燃燒不完全，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）對后勤保障和應急條件要求較低

溢油擴散到環(huán)境敏感區或應急人員不容易到達的區域，常規的應急響應技術(shù)會(huì )對環(huán)境造成二次傷害，如人員的踩踏、重型機械設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 )對地表脆弱的植被造成傷害，同時(shí)很難在短時(shí)間內開(kāi)辟一條應急響應通道。而采用現場(chǎng)控制燃燒技術(shù)，可以較好解決上述問(wèn)題。

（3）最大限度減少廢物量

通過(guò)室內實(shí)驗、中等規�，F場(chǎng)試驗及溢油現場(chǎng)燃燒的經(jīng)驗觀(guān)察，現場(chǎng)控制燃燒的處理效率能達到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械清理，都需回收大量的溢油和含油廢物，并對回收廢物安全、合理地儲存、運輸和處置，這意味著(zhù)需要設置臨時(shí)儲存地點(diǎn)、制定臨時(shí)處理方案及配置相應的運輸工具，且儲存、運輸過(guò)程中的每一項活動(dòng)都具有一定風(fēng)險。如果采用現場(chǎng)控制燃燒技術(shù)進(jìn)行清理，則可以避免這些問(wèn)題。

5 現場(chǎng)燃燒技術(shù)應用注意事項

（1）油品類(lèi)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(lèi)型（間歇泄漏還是連續泄漏）、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。內陸的很多區域都可以實(shí)施現場(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)施燃燒的區域應盡量遠離溢油源，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)現場(chǎng)控制燃燒技術(shù)可能是唯一安全有效的溢油應急處理方式。

（3）點(diǎn)火和維持燃燒

現場(chǎng)燃燒的可燃物為溢油蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸氣，為了維持燃燒持續穩定進(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(zhù)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，主要是由于大多數點(diǎn)火裝置的尺寸和點(diǎn)火強度是有限的。

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(cháng)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 )持續進(jìn)行，直至油膜厚度不足1 mm時(shí)才會(huì )停止燃燒。對陸上溢油燃燒來(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為2～3 mm，而對于重質(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域進(jìn)行圍控和點(diǎn)火。

②其他類(lèi)型溢油，可以用雪、冰、雜物、海岸線(xiàn)等形成障礙，防止溢油擴散，以便實(shí)施現場(chǎng)燃燒。③內陸水域溢油，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

應急響應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 結論

現場(chǎng)控制燃燒技術(shù)是處理環(huán)境敏感區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)法律法規和公眾認知程度的限制，目前尚無(wú)相關(guān)的實(shí)施指南和政策支持。為此，應該加大在該技術(shù)領(lǐng)域的科研投入，盡快出臺相關(guān)指導文件，以提升我國管道運營(yíng)企業(yè)在溢油應急處置方面的能力。

參考文獻：

[1] Janet H. Kucklick , Don Aurand. Historical dispersant and in-situ burning opportunities in the united states[C]. International oil spill conference, 1997:802-810.

[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

[4]DAVID E. FRITZ .In Situ Burning of Spilled Oil in Freshwater Inland Regions of the United States[J]. Spill Science & Technology Bulletin, 2003,8(4):331–335.

[ 5 ] S C O T T A . Z E N G E L , J A C Q U E L I N E MICHEL,JEFFREY A. DAHLIN. Environmental Effects of In Situ Burning of Oil Spills in Inland and Upland Habitats[J]. Spill Science & Technology Bulletin,2003,8(4):373–377.

[6] Merv Fingas, In-situ Burning of Oil[M],USA: IPIECA ,2014.

[7] ExxonMobil.Oil Spill Response Field Manual[M],ExxonMobil Research and Engineering Company, 2008.

[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)于中國石油大學(xué)（北京），博士研究生，現就職于中國石油安全環(huán)保技術(shù)研究院，從事大型儲罐、長(cháng)輸管道安全檢測與監測方面的相關(guān)研究。

《管道保護》2017年第2期（總第33期）