自升式海洋平台海水提升系统综合设计【文献综述】.doc

1、 1 毕业设计 文 献综 述 建筑环境与设备工程 自升式海洋平台海水提升系统综合设计 1 引 言 众所周知，海洋中生存着千百万种的海洋生物，包括各种各样的微生物、海洋植物和海生生物。这些生物中有上千种会给海洋设施带来危害，特别是在海下 3 40 米处的海水层，更是海洋附着生物生存繁殖的天堂，对于海洋平台，它们就会随着海水的取用，附着于平台各个用水管系中，并分泌出酸性物质，造成管路堵塞与腐蚀，直接影响着平台的生产、生活正常运行。 在海洋平台海水提升系统综合设计过程中，为达到节能降耗目的，将以往的大型风冷机组全部改设为海水 冷却，这些设备包括 四台主发电柴油机组、一台中央空调机组和一台冷冻机组，要

2、求海水管系所供应的海水清洁无污，任何一条管系若发生堵塞，都可能严重影响到冷却机组正常生产工作，甚至造成平台停产，因此，本平台的防海生物系统设置显得尤为关键。 2 常用防海生物的方式 通常防海生物的方法有三种，包括机械法、物理法及化学法： （ 1）机械法，即为定期对海洋设施进行机械清洗的方式。 （ 2）物理法包括：电解法，超声波法，辐射法。 （ 3）化学法包括：通氯气，即用氯气来毒杀海生物的方式；低表面能材料，在需保护层面覆盖一层低表 面能材料，使海生物不宜附着于表面上；保护涂层，即用保护涂层防污（涂料中添加有杀生剂、防霉剂等海生物毒素 ） 1。 上述三种方法中，机械法在海上操作不易进行，且耗资

3、较多； 化学法对水资源污染严重，且水源不能充分利用，而物理法能有效弥补以上两种方法的缺陷， 因此，在实际操作过程中，采用较多的是物理法中的电解法，该方式又主要分为 电解海水法和电解铜、铝法。 2 3 电解法原理及特点 3.1 电解海水防海生物法 电解海水法，即通过 电解海水来达到 防海生物目的。海水中含量最多的是以氯化钠为主的盐类物质，其中氯离子在海水中含量 最高，其浓度占 19左右，氯化钠与氯化镁占总盐度 88.7左右。电解海水防海生物装置采用镀铂钛电极或特制的电极将海水电解，产生次氯化钠、次氯酸及氯气，这些强氧化剂可杀死海生物的幼虫及孢子，达到防污染目的 2。 电解海水防海生物装置不仅具有

4、安全可靠，防污彻底，而且具有对环境无污染特点。但在电解过程中，会产生大量的氢气、氢氧化镁、碳酸钙等电解副产物。其中氢气是易燃气体，而氢氧化镁、碳酸钙等电解副产物经过长时间的积累会附着或聚集在电解槽内部，阻塞电解槽，甚至造成电源烧毁。根据 2005 海上移动平台入级与建造规范 第三章第八节中 3.8.2.4条规定：“具有阴极保护的舱柜，应在其前、后端设置空气管 ” ，在使用过程中，需要对氢气进行安全排放，并定期清洁电解槽内部，以此来保证使用的安全性。因而 ,对石油海洋平台 ,尤其应该注意其安全使用 ,以防因氢气排放不当而引起着火、爆炸等危险。 3.2 电解铜、铝防海生物法 电解铜、铝防海生物法，

5、即采用电解铜、铝方式来进行海水防污处理。其 工作 原 理是利用电解 铜铝 所产生的有毒物质 Cu2O 和絮状载体 Al(OH)3， 随着海水流动 分布 并 附着 于 海底门和海水管路的内壁上，有效抑制海生物的栖息和生长 。在海水 进入平台入口 处安装防海生物阳极和防腐蚀阳极，通电进行电解，产生防海生物离子和防腐蚀 型离子，形成电解液，再由海水泵抽出，分布到整个海水冷却管系中，达到既防止海生物附着又防止管系腐蚀的目的。 电解铜、铝防海生物装置又可分为直接式电解铜、铝防海生物装置与间接式电解铜、铝防海生物装置。 （ 1）直接式电解铜、铝防海生物装置将电解阳极直接安装在海水过滤器或海水管路，电解产生

6、铜离子和氢氧化铝直接混合在海水中。该装置具有结构简单、安装方便、成本低等特点，不需要专门的摆放空间。 （ 2）间接式电解铜、铝 防海生物装置是 将电 解槽内的铜铝阳极进行电解，电解所产生的铜离子和氢 氧化铝被抽送进入 海水管路。该装置具有处理量大，耗电量小， 可随时更换阳极3 的特点 2。 4 海洋平台技术的未来发展 深海开采是未来热点近年来，世界上取得的重大油气发现大部分在海上，尤其是深海。目前，海上油气勘探开发向深海转移的趋势十分明显，深海水域将是未来全世界油气战略接替的主要区域，深海油藏的勘探开发已成为世界主要石油公司的投资热点。国内方面目前中国海上油田开发基本上是在滩海、浅海和近海区域

7、，目前一般行业深度限制在为 400 m 以内的常规水深范围。而我国 300 m水深以上的海域有 153 万平方公里，目前只勘探了 16 万平方公里，尚有 90%还没有勘探，所以，未来深海油气开发将成为中国海洋油气的主战场。根据中海油的规划，我国 2008 年海洋油气产量达 4 000 万方油当量， 2010 年油气产量将达 5 000 5 500万方油当量，意味着年均超过 10%的复合增长率。国际方面世界著名的海洋油气工程研究咨询机构道格拉斯 -威斯伍德公司（ DW 公司） 指出，未来 5 年全球海洋油气工业将投资 1 890 亿美元在遍及全球的海洋上建立 15 000 个油气勘探和开采井，其

8、中有 4 500 个勘探井，投资 750 亿美元； 10 500 个开采井，投资 1 140 亿美元。其中的深海水域将是未来各国大力开发的方向，预测深海海洋平台的投资支出增长率将达到 38%，浅海海洋平台的增长率将达到 14%，未来 5 年，深海海洋平台的投资将达到 1 520 亿美元。 深海开采设备是研发方向目前全球约有 100 家公司从事海上钻井，其中海上钻井承包商约 90 家，其余为国家石油公司或国际石油公司。随着深海勘探开发力度的增加，有些公司看好深海钻井承包市场，通过新建半潜式钻井平台或钻井船跻身深海钻井承包商行列。在这些 公司中，目前拥有半潜式钻井平台或钻井船的只有 33 家，而真

9、正从事深海钻井的仅有26 家，这其中美国拥有最多，其次是挪威。而中国的深水石油勘探开发尚处在起步阶段，现在我国正准备加快推进对南中国海油气资源的勘探开发工作。由于这一海域水深在 500 m 到 2 000 m，而我国目前还不具备在这一海域进行油气勘探和生产的能力，因此迫切需要发展深海油气勘探和开采技术，需要大力开发、设计和建造适合深海油气开发的海上钻井平台。 4 5 总结 根据海洋平台海水提升系统的发展趋势，在防海生物这一平台，电解铜、铝防海生物装置具有结构 简单，耗电量少，无副产物，无需专人管理等优点，有效 解决了平台海生物的防污问题，确保了各个动力冷却机组节能降耗目标的实现，同时也完全消除

10、了以往大型机组风动冷却所产生的噪声危害。 5 参考文献 1 宣志成 . 从“ YH”轮一起主机故障看防海生物装置的作用 J.科技资讯 ,2009. 2 梁国栋 ,刘玉娟 .海水系统防海生物装置的设计原理与比较分析 J .船电技术 ,2006. 3 刘 孔忠 ,仲华 .平湖油气田平台导管架防海生物装置的应用 J.中国海 上油气 ,2003. 4 侯辰光 .海洋平台防海生物装置的应用 J.中国修船 ,2004. 5 中国船级社 .海上移动平台入级与建造规范 s.人民交通出版社 ,2005. 6 吴应湘 , 李 华 ,曾晓辉 .深海采油平台发展现状和设计中的关键问题 .中国造船 , 2002. 7 刘放 .海洋平台技术的现状及发展趋势，大连， 2009.