自升式海洋平台海水提升系统综合设计【文献综述】-海洋仪器网资料库

文献综述
建筑环境与设备工程
  I* T4 x* M; n3 f" a  K' T" _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
9 t2 {5 S) K8 c9 P3 |4 }$ x$ g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：①电解法，②超声波法，③辐射法。
" @% T4 u' a: M4 P（3）化学法包括：①通氯气，即用氯气来毒杀海生物的方式；②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；③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。
$ m( ]; |% i% f2 K/ q- O7 Y                               3电解法原理及特点
$ a3 y3 a8 O+ l6 @3.1 电解海水防海生物法
9 Y1 q2 G# P+ i: {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。
1 c) _+ {- }* K' i5 c$ [$ a2 ^" h3.2 电解铜、铝防海生物法
2 a- Z- H6 q* K" ~* }电解铜、铝防海生物法，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Ⅱ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。
3 N5 Z* v8 W; P) P7 z3 D( D" J5 e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
7 \' E$ T, e# n                               的特点[2]。
' P2 L, F. J" S0 X! v3 m" `4海洋平台技术的未来发展
% @# g+ P# o; E9 W1 {  N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，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。
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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，同时也完全消除了以往大型机组风动冷却所产生的噪声危害。
( X5 B- T' h7 ~- q                               [参考文献]
( x: w( D8 D+ h- \8 v. V[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.
* I" U# R8 `  Y" d2 T/ _[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》.人民交通出版社,2005.
  f/ _- e/ u$ m" j  M0 f- I[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.
( u9 B' V7 I/ ~0 I5 I$ X, ][7] 刘放 .海洋平台技术的现状及发展趋势，大连，2009.