海洋平臺(tái)海水淡化探究范文

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摘要：為了節(jié)約淡水資源，減少拖輪的運(yùn)輸費(fèi)和油田的操作費(fèi)，提高平臺(tái)抵御惡劣海況的能力，充分利用海上資源，將海水淡化具有重要的意義。海上平臺(tái)常用海水淡化的方式為負(fù)壓閃蒸式和反滲透膜過濾式兩種，本研究以南海WZ12-1PUQB平臺(tái)海水淡化項(xiàng)目為背景，研究對(duì)兩種海水淡化方式在實(shí)際生產(chǎn)中的優(yōu)劣性。本文研究成果可為類似海洋平臺(tái)海水淡化的應(yīng)用提供借鑒。

關(guān)鍵詞：海上平臺(tái)；海水淡化；負(fù)壓閃蒸；反滲透膜過濾

0引言

目前大部分海上平臺(tái)的淡水是由拖輪從基地運(yùn)輸補(bǔ)給用水，平均每5天需要補(bǔ)充一次淡水，天氣不好時(shí)，守護(hù)船將無法向平臺(tái)供水，在臺(tái)風(fēng)季節(jié)已出現(xiàn)多次連續(xù)幾天沒水使用的情況。為了節(jié)約淡水資源，減少拖輪的運(yùn)輸費(fèi)和油田的操作費(fèi)，提高平臺(tái)抵御惡劣海況的能力，充分利用海上資源，將海水淡化具有重要的意義。海上平臺(tái)常用海水淡化的方式為負(fù)壓閃蒸式和反滲透膜過濾式兩種，本研究以南海WZ12-1PUQB平臺(tái)海水淡化項(xiàng)目為背景，研究了對(duì)兩種海水淡化方式在實(shí)際生產(chǎn)中的優(yōu)劣性。

1平臺(tái)淡水系統(tǒng)

原有淡水系統(tǒng)主要由籃式過濾器、淡水罐、淡水泵、壓力淡水罐、紫外線消毒裝置、熱水罐等主要設(shè)備及其分配系統(tǒng)組成。淡水罐容量的設(shè)計(jì)考慮了平臺(tái)7天的自持能力。淡水由供應(yīng)船定期輸送，從供應(yīng)船泵至潿洲12-1PUQB平臺(tái)上先經(jīng)籃式過濾器去除一部分雜質(zhì)，再送到貯量為2×80m3的淡水罐。貯存在淡水罐內(nèi)的淡水一般由淡水泵至淡水壓力罐，再經(jīng)壓力淡水罐分配到平臺(tái)上的生活樓用戶、洗眼器、實(shí)驗(yàn)室、化學(xué)藥劑用、機(jī)械室；也可由淡水泵直接分配到公用軟管站用戶。壓力淡水罐為臥式罐，上部連接儀表氣管線，依靠罐頂注入的儀表氣維持壓力。淡水系統(tǒng)主要設(shè)備設(shè)計(jì)參數(shù)如下：淡水儲(chǔ)罐（PUQB-T-4201A/B）容量：80m3/個(gè)；淡水泵（PUQB-T-4201A/B）排量：15m3/h，出口壓力：850kPaA；壓力水罐（LQ(PUQB)-V-4201）容量：1.5m3；熱水罐（LQ(PUQB)-V-4202）容量：1.0m3；紫外線消毒裝置（LQ(PUQB)-A-4201）處理量：25m3/h。

2海水淡化系統(tǒng)

WZ12-1PUQB平臺(tái)淡水消耗量較大的用戶有：洗澡用水、洗衣服用水和廚房用水，日消耗淡水量約30m3/d，其中洗澡用水和洗衣服用水可用造淡水代替，約為24m3/d。同時(shí)考慮平臺(tái)甲板沖洗用造淡水約15m3/d，所以此次需新增一套造淡量為60m3/d的海水淡化裝置。淡水系統(tǒng)改造流程為，從平臺(tái)現(xiàn)有的海水提升泵出口管線上引一路海水去新增造淡機(jī)處理，生產(chǎn)的淡水送至原有淡水罐進(jìn)行儲(chǔ)存，經(jīng)由原有的淡水系統(tǒng)（淡水泵、淡水壓力罐和熱水罐）供應(yīng)給生活樓，作為生活樓的公用用水（洗澡、洗衣）。新增一個(gè)淡水罐，接收拖輪供應(yīng)的淡水，并新增淡水泵、淡水壓力罐和紫外線消毒裝置，新增的這些裝置用于給廚房供水。當(dāng)造淡機(jī)發(fā)生故障時(shí)，需要由拖輪補(bǔ)充淡水，補(bǔ)充的淡水進(jìn)入原有的淡水罐及新增淡水罐儲(chǔ)存，通過淡水系統(tǒng)供應(yīng)給用戶。原有的淡水系統(tǒng)管線需進(jìn)行一定的改造。

3負(fù)壓閃蒸式技術(shù)

負(fù)壓閃蒸式是利用噴射器創(chuàng)造真空環(huán)境，使海水在較低的溫度（約70℃）沸騰蒸發(fā)，并進(jìn)行兩相分離，從而產(chǎn)生淡水。閃蒸和蒸餾不同，在閃蒸過程中沒有熱量加入。其原理很簡單，物質(zhì)的沸點(diǎn)是隨壓力增大而升高，這樣就可以讓高壓高溫流體經(jīng)過減壓，使其沸點(diǎn)降低。海水進(jìn)入閃蒸罐中，調(diào)節(jié)罐內(nèi)的壓力，使其迅速沸騰汽化，并進(jìn)行兩相分離，使海水達(dá)到氣化的設(shè)備不是閃蒸罐，而是減壓閥。閃蒸罐的作用是提供流體迅速氣化和汽液分離的空間。海水蒸發(fā)需要一定的熱負(fù)荷，所需的熱負(fù)荷可利用平臺(tái)現(xiàn)有資源，如熱介質(zhì)系統(tǒng)。為了防止海水結(jié)垢，需要注入防垢劑。

4反滲透膜過濾式技術(shù)

反滲透膜過濾式是一種膜分離技術(shù)，利用膜的滲透作用將海水中的水和溶解鹽分離的過程。其處理過程是在膜的一側(cè)加壓，在壓力驅(qū)動(dòng)下，水流向膜的另一側(cè)，與原來海水中的溶解鹽類分離，成為潔凈淡水。原有的溶解鹽和剩余的水（稱為濃縮海水）排回大海。反滲透膜過濾法海水淡化系統(tǒng)主要包括預(yù)處理系統(tǒng)、海水淡化反滲透系統(tǒng)。反滲透（RO）系統(tǒng)正常的回收率在15%~40％的范圍內(nèi)。15％的回收率，即每輸送1m3水海水，RO系統(tǒng)產(chǎn)生150L的淡水和850L的濃水。通過膜的水量與它們的壓力是成正比的，被稱為驅(qū)動(dòng)壓力。驅(qū)動(dòng)壓力等于進(jìn)水壓力（系統(tǒng)壓力）減去產(chǎn)出壓力（膜出口壓力）。如果驅(qū)動(dòng)壓力增加產(chǎn)水流量會(huì)增加。壓力不是唯一的影響RO系統(tǒng)的產(chǎn)水流量的因素。溫度可以改變淡水產(chǎn)出，從0~35℃產(chǎn)水量會(huì)有高達(dá)50％的變化。所以通常在冬季產(chǎn)水量比較低，夏季產(chǎn)水量較高。預(yù)處理是進(jìn)水的調(diào)節(jié)，使給水符合膜的工作要求，預(yù)處理由多級(jí)過濾組成，可以過濾給水中大部分懸浮物質(zhì)。活性炭過濾器、袋式過濾器和一、二段過濾器是減少懸浮固體的膜預(yù)處理元件，預(yù)處理需要進(jìn)行日常維護(hù)。

5負(fù)壓閃蒸式與反滲透膜過濾式的比較

造淡機(jī)入口海水的TDS為32000~34000PPM。飲用自來水的TDS為200~300PPM。TDS：是溶解性總固體，又稱總含鹽量即所有的溶解鹽類和礦物質(zhì)-如鈣，鈉，硫酸鹽等。選取造淡化水量為60m³/d，兩種造淡設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)如表1所示。負(fù)壓閃蒸式優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備尺寸小，后期維修費(fèi)用低，處理的水質(zhì)含鹽率低；膜過濾式優(yōu)點(diǎn)：消耗海水量少，耗電量小，不需提供熱負(fù)荷，供貨周期短，費(fèi)用低。對(duì)于海上平臺(tái)，使用的負(fù)壓閃蒸式海水淡化裝置比反滲透膜過濾式海水淡化裝置更容易腐蝕，且需要提供較大熱負(fù)荷，工作效率低，設(shè)備進(jìn)口管線布置要求較高，但是淡化水水質(zhì)含鹽率低。由于目前海上平臺(tái)可利用的空間十分有限，對(duì)于布置的設(shè)備及管線要求較高，其維修和操作存在一定的局限性，對(duì)于易腐蝕的設(shè)備不常使用，且大部分平臺(tái)不設(shè)有油氣處理設(shè)備，沒有多余的熱負(fù)荷，反滲透膜過濾式海水淡化裝置更加適用。綜合考慮以上兩種海水造淡方式的優(yōu)缺點(diǎn)及已有平臺(tái)海水淡化裝置的使用情況，此次WZ12-1PUQB平臺(tái)海水淡化項(xiàng)目選用了反滲透膜過濾式的淡化裝置。

6結(jié)論

海上平臺(tái)大部分淡水用戶可以用淡化水，海水淡化裝置運(yùn)行后，減少了拖輪補(bǔ)充淡水的次數(shù)，將大大增加平臺(tái)淡水系統(tǒng)自持能力。對(duì)于常用的兩種海水淡化方式，即負(fù)壓閃蒸式和反滲透膜過濾式，綜合考慮其工作原理、淡化水水質(zhì)、基本尺寸、費(fèi)用、后期維護(hù)等，有利于更好的選擇海水淡化方式。

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作者：李學(xué)強(qiáng) 單位：湛江南海西部石油勘察設(shè)計(jì)有限公司