海洋平臺海水淡化探究范文

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摘要：為了節約淡水資源，減少拖輪的運輸費和油田的操作費，提高平臺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。海上平臺常用海水淡化的方式為負壓閃蒸式和反滲透膜過濾式兩種，本研究以南海WZ12-1PUQB平臺海水淡化項目為背景，研究對兩種海水淡化方式在實際生產中的優劣性。本文研究成果可為類似海洋平臺海水淡化的應用提供借鑒。

關鍵詞：海上平臺；海水淡化；負壓閃蒸；反滲透膜過濾

0引言

目前大部分海上平臺的淡水是由拖輪從基地運輸補給用水，平均每5天需要補充一次淡水，天氣不好時，守護船將無法向平臺供水，在臺風季節已出現多次連續幾天沒水使用的情況。為了節約淡水資源，減少拖輪的運輸費和油田的操作費，提高平臺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。海上平臺常用海水淡化的方式為負壓閃蒸式和反滲透膜過濾式兩種，本研究以南海WZ12-1PUQB平臺海水淡化項目為背景，研究了對兩種海水淡化方式在實際生產中的優劣性。

1平臺淡水系統

原有淡水系統主要由籃式過濾器、淡水罐、淡水泵、壓力淡水罐、紫外線消毒裝置、熱水罐等主要設備及其分配系統組成。淡水罐容量的設計考慮了平臺7天的自持能力。淡水由供應船定期輸送，從供應船泵至潿洲12-1PUQB平臺上先經籃式過濾器去除一部分雜質，再送到貯量為2×80m3的淡水罐。貯存在淡水罐內的淡水一般由淡水泵至淡水壓力罐，再經壓力淡水罐分配到平臺上的生活樓用戶、洗眼器、實驗室、化學藥劑用、機械室；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。淡水系統主要設備設計參數如下：淡水儲罐（PUQB-T-4201A/B）容量：80m3/個；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

WZ12-1PUQB平臺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。同時考慮平臺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。淡水系統改造流程為，從平臺現有的海水提升泵出口管線上引一路海水去新增造淡機處理，生產的淡水送至原有淡水罐進行儲存，經由原有的淡水系統（淡水泵、淡水壓力罐和熱水罐）供應給生活樓，作為生活樓的公用用水（洗澡、洗衣）。新增一個淡水罐，接收拖輪供應的淡水，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。當造淡機發生故障時，需要由拖輪補充淡水，補充的淡水進入原有的淡水罐及新增淡水罐儲存，通過淡水系統供應給用戶。原有的淡水系統管線需進行一定的改造。

3負壓閃蒸式技術

負壓閃蒸式是利用噴射器創造真空環境，使海水在較低的溫度（約70℃）沸騰蒸發，并進行兩相分離，從而產生淡水。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，物質的沸點是隨壓力增大而升高，這樣就可以讓高壓高溫流體經過減壓，使其沸點降低。海水進入閃蒸罐中，調節罐內的壓力，使其迅速沸騰汽化，并進行兩相分離，使海水達到氣化的設備不是閃蒸罐，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。海水蒸發需要一定的熱負荷，所需的熱負荷可利用平臺現有資源，如熱介質系統。為了防止海水結垢，需要注入防垢劑。

4反滲透膜過濾式技術

反滲透膜過濾式是一種膜分離技術，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加壓，在壓力驅動下，水流向膜的另一側，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主要包括預處理系統、海水淡化反滲透系統。反滲透（RO）系統正常的回收率在15%~40％的范圍內。15％的回收率，即每輸送1m3水海水，RO系統產生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，被稱為驅動壓力。驅動壓力等于進水壓力（系統壓力）減去產出壓力（膜出口壓力）。如果驅動壓力增加產水流量會增加。壓力不是唯一的影響RO系統的產水流量的因素。溫度可以改變淡水產出，從0~35℃產水量會有高達50％的變化。所以通常在冬季產水量比較低，夏季產水量較高。預處理是進水的調節，使給水符合膜的工作要求，預處理由多級過濾組成，可以過濾給水中大部分懸浮物質。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處理元件，預處理需要進行日常維護。

5負壓閃蒸式與反滲透膜過濾式的比較

造淡機入口海水的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-如鈣，鈉，硫酸鹽等。選取造淡化水量為60m³/d，兩種造淡設備的運行參數如表1所示。負壓閃蒸式優點：設備尺寸小，后期維修費用低，處理的水質含鹽率低；膜過濾式優點：消耗海水量少，耗電量小，不需提供熱負荷，供貨周期短，費用低。對于海上平臺，使用的負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荷，工作效率低，設備進口管線布置要求較高，但是淡化水水質含鹽率低。由于目前海上平臺可利用的空間十分有限，對于布置的設備及管線要求較高，其維修和操作存在一定的局限性，對于易腐蝕的設備不常使用，且大部分平臺不設有油氣處理設備，沒有多余的熱負荷，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缺點及已有平臺海水淡化裝置的使用情況，此次WZ12-1PUQB平臺海水淡化項目選用了反滲透膜過濾式的淡化裝置。

6結論

海上平臺大部分淡水用戶可以用淡化水，海水淡化裝置運行后，減少了拖輪補充淡水的次數，將大大增加平臺淡水系統自持能力。對于常用的兩種海水淡化方式，即負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、基本尺寸、費用、后期維護等，有利于更好的選擇海水淡化方式。

參考文獻：

[1]《海洋石油工程設計指南》編委會編著.海洋石油工程設計指南第一冊海洋石油工程設計概論與工藝設計.北京：石油工業出版社，2007年3月.

[2]王世昌.海水淡化工程.北京:化學工業出版社，2003年3月.

[3]高從諧，陳國華.海水淡化技術與工程手冊.北京：化工工業出版社，2003年.

作者：李學強 單位：湛江南海西部石油勘察設計有限公司