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保技術研究院； 2．中國石油大學（北京）； 3.中國石油天然氣股份有限公司大連石化分公司

溢油事故不但會造成環境污染，還會給企業帶來經濟損失和不良社會影響，制定完善的應急處置計劃，采取科學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 現有應急處置技術對比

處理溢油事故的應急方法目前主要有4類，分別為人工清理、機械回收（圍堰、撇油、吸附等）、化學處理（輔助分散劑、破乳乳化、生物降解等）及現場控制燃燒，其適用條件及對環境的影響和處理成本相差很大。其中化學方法不但處理成本高，而且對周圍環境破壞非常嚴重，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境造成二次傷害，但耗時長，處理成本高，不適用于快速處理環境敏感區溢油事故；現場控制燃燒因成本低、速度快，已在歐美等國家成功使用。通過對比得出，現場控制燃燒技術處理溢油事故速度快，對環境的傷害小，適合處理環境敏感區溢油事故（見表 1）。

2 現場控制燃燒技術的適用性

溢油應急響應的主要目標是快速清除溢油，阻止溢油擴散，盡量減輕其對環境的傷害，而最佳的應急響應策略是選擇對環境傷害最小和處理效果最優的應急處理方法。現場控制燃燒技術與機械回收和人工清理等應急響應技術相比，由于不需要大量的機械設備和清理人員，對環境造成的侵入性傷害和機械傷害會更小。溢油中的組分會隨時間推移滲入土壤，進入植被根系，對植被造成一些急性和慢性損傷。而如果在此之前實施現場燃燒，則可以減小進一步傷害的范圍和程度，加快植被恢復的質量和速度。但實施現場燃燒的時機依賴于油的風化程度和現場天氣條件，在某些天氣情況下，等待出現實施現場燃燒時機的時間會比較長[1-3]。在3種情況下，不宜實施現場控制燃燒。一是天氣預報有降雨時。因為溢油可能會被雨水沖刷到環境敏感區或未被溢油污染的區域；二是臨時圍建（構）筑物可能會失效；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由于冰雪融化而擴散。

同時，采用現場控制燃燒處理溢油事故還應結合4個方面的需要：需要將陸上或水面上溢油的擴散范圍減到最小；需要快速清除表面溢油以減少其暴露時間；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、運輸和處理過程中發生危險。

3 現場控制燃燒技術應急處置流程

發生溢油事故后，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、油品類型和性質、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；現場燃燒的可操作性，包括風速、油品類型、風化、乳化、油膜厚度、現場能見度等；對環境可能造成的危害等。如果滿足實施現場控制燃燒的條件，還應征得國家和地方相關主管部門同意，才能按計劃實施，其處置流程如圖 1所示[4]。

4 現場控制燃燒技術的優缺點

現場燃燒技術的主要優缺點見表 2。

從表 2可以看出，現場控制燃燒技術主要有3個優勢。

（1）快速清除表面溢油

泄漏油品對環境的污染程度與其濃度和暴露時間有關，由于現場燃燒技術可在很短的時間內清除溢油，從而大大減少溢油區單位面積的濃度和暴露時間，而且燃燒熄滅后，如發現燃燒不完全，還可以進行二次燃燒，以最大限度清理溢油。此外，在實施現場燃燒之前，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會對環境造成二次傷害，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，不但會使溢油滲入土壤造成污染，而且還會對地表脆弱的植被造成傷害，同時很難在短時間內開辟一條應急響應通道。而采用現場控制燃燒技術，可以較好解決上述問題。

（3）最大限度減少廢物量

通過室內實驗、中等規模現場試驗及溢油現場燃燒的經驗觀察，現場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，這意味著需要設置臨時儲存地點、制定臨時處理方案及配置相應的運輸工具，且儲存、運輸過程中的每一項活動都具有一定風險。如果采用現場控制燃燒技術進行清理，則可以避免這些問題。

5 現場燃燒技術應用注意事項

（1）油品類型

原油、柴油和其他石油產品可安全燃燒，而輕質油如汽油由于揮發過快，無法安全燃燒。

（2）燃燒位置選擇

考慮溢油泄漏類型（間歇泄漏還是連續泄漏）、可實施燃燒的地點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施現場燃燒技術處理溢油事故，只是從燃燒控制的角度出發，選擇實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。由于受環境條件的限制，有時現場控制燃燒技術可能是唯一安全有效的溢油應急處理方式。

（3）點火和維持燃燒

現場燃燒的可燃物為溢油蒸發產生的蒸氣，為了維持燃燒持續穩定進行，就需要有足夠蒸氣及產生蒸氣的油，且蒸氣量會隨著燃燒的進行而增大。支撐點火和維持燃燒所需油膜的厚度取決于油的揮發性、乳化程度（或含水率）及天氣狀況等。點燃溢油受上述條件影響，主要是由于大多數點火裝置的尺寸和點火強度是有限的。

如果溢油時間超過4天或5天，由于揮發性組分蒸發過快，就會只剩重組分成分。如果要點燃揮發后的殘留物，不使用高溫且能長時間維持燃燒的點火裝置點火，則無法將其點燃，或即使點燃也無法持續燃燒。如果溢油發生在水面上，一旦點火燃燒就會持續進行，直至油膜厚度不足1 mm時才會停止燃燒。對陸上溢油燃燒來說，由于溢油會不同程度滲入土壤，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，而對于重質油或乳化油來說，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，會在一定程度上減緩油膜的水平移動速度，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）進行圍控，還可以利用天然的凹陷或低洼區域進行圍控和點火。

②其他類型溢油，可以用雪、冰、雜物、海岸線等形成障礙，防止溢油擴散，以便實施現場燃燒。③內陸水域溢油，可用耐火圍油欄或冰圍堵，或被風吹到岸邊、堤壩內富集起來。

④風和化學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，在某些時候，出于安全考慮，點火人員可能采用特定的點火流程，利用易揮發的流體點燃溢油。

6 結論

現場控制燃燒技術是處理環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。但由于受到相關法律法規和公眾認知程度的限制，目前尚無相關的實施指南和政策支持。為此，應該加大在該技術領域的科研投入，盡快出臺相關指導文件，以提升我國管道運營企業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月畢業于中國石油大學（北京），博士研究生，現就職于中國石油安全環保技術研究院，從事大型儲罐、長輸管道安全檢測與監測方面的相關研究。

《管道保護》2017年第2期（總第33期）