海洋平台海水淡化探究范文

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摘要：为了节约淡水资源，减少拖轮的运输费和油田的操作费，提高平台抵御恶劣海况的能力，充分利用海上资源，将海水淡化具有重要的意义。海上平台常用海水淡化的方式为负压闪蒸式和反渗透膜过滤式两种，本研究以南海WZ12-1PUQB平台海水淡化项目为背景，研究对两种海水淡化方式在实际生产中的优劣性。本文研究成果可为类似海洋平台海水淡化的应用提供借鉴。

关键词：海上平台；海水淡化；负压闪蒸；反渗透膜过滤

0引言

目前大部分海上平台的淡水是由拖轮从基地运输补给用水，平均每5天需要补充一次淡水，天气不好时，守护船将无法向平台供水，在台风季节已出现多次连续几天没水使用的情况。为了节约淡水资源，减少拖轮的运输费和油田的操作费，提高平台抵御恶劣海况的能力，充分利用海上资源，将海水淡化具有重要的意义。海上平台常用海水淡化的方式为负压闪蒸式和反渗透膜过滤式两种，本研究以南海WZ12-1PUQB平台海水淡化项目为背景，研究了对两种海水淡化方式在实际生产中的优劣性。

1平台淡水系统

原有淡水系统主要由篮式过滤器、淡水罐、淡水泵、压力淡水罐、紫外线消毒装置、热水罐等主要设备及其分配系统组成。淡水罐容量的设计考虑了平台7天的自持能力。淡水由供应船定期输送，从供应船泵至涠洲12-1PUQB平台上先经篮式过滤器去除一部分杂质，再送到贮量为2×80m3的淡水罐。贮存在淡水罐内的淡水一般由淡水泵至淡水压力罐，再经压力淡水罐分配到平台上的生活楼用户、洗眼器、实验室、化学药剂用、机械室；也可由淡水泵直接分配到公用软管站用户。压力淡水罐为卧式罐，上部连接仪表气管线，依靠罐顶注入的仪表气维持压力。淡水系统主要设备设计参数如下：淡水储罐（PUQB-T-4201A/B）容量：80m3/个；淡水泵（PUQB-T-4201A/B）排量：15m3/h，出口压力：850kPaA；压力水罐（LQ(PUQB)-V-4201）容量：1.5m3；热水罐（LQ(PUQB)-V-4202）容量：1.0m3；紫外线消毒装置（LQ(PUQB)-A-4201）处理量：25m3/h。

2海水淡化系统

WZ12-1PUQB平台淡水消耗量较大的用户有：洗澡用水、洗衣服用水和厨房用水，日消耗淡水量约30m3/d，其中洗澡用水和洗衣服用水可用造淡水代替，约为24m3/d。同时考虑平台甲板冲洗用造淡水约15m3/d，所以此次需新增一套造淡量为60m3/d的海水淡化装置。淡水系统改造流程为，从平台现有的海水提升泵出口管线上引一路海水去新增造淡机处理，生产的淡水送至原有淡水罐进行储存，经由原有的淡水系统（淡水泵、淡水压力罐和热水罐）供应给生活楼，作为生活楼的公用用水（洗澡、洗衣）。新增一个淡水罐，接收拖轮供应的淡水，并新增淡水泵、淡水压力罐和紫外线消毒装置，新增的这些装置用于给厨房供水。当造淡机发生故障时，需要由拖轮补充淡水，补充的淡水进入原有的淡水罐及新增淡水罐储存，通过淡水系统供应给用户。原有的淡水系统管线需进行一定的改造。

3负压闪蒸式技术

负压闪蒸式是利用喷射器创造真空环境，使海水在较低的温度（约70℃）沸腾蒸发，并进行两相分离，从而产生淡水。闪蒸和蒸馏不同，在闪蒸过程中没有热量加入。其原理很简单，物质的沸点是随压力增大而升高，这样就可以让高压高温流体经过减压，使其沸点降低。海水进入闪蒸罐中，调节罐内的压力，使其迅速沸腾汽化，并进行两相分离，使海水达到气化的设备不是闪蒸罐，而是减压阀。闪蒸罐的作用是提供流体迅速气化和汽液分离的空间。海水蒸发需要一定的热负荷，所需的热负荷可利用平台现有资源，如热介质系统。为了防止海水结垢，需要注入防垢剂。

4反渗透膜过滤式技术

反渗透膜过滤式是一种膜分离技术，利用膜的渗透作用将海水中的水和溶解盐分离的过程。其处理过程是在膜的一侧加压，在压力驱动下，水流向膜的另一侧，与原来海水中的溶解盐类分离，成为洁净淡水。原有的溶解盐和剩余的水（称为浓缩海水）排回大海。反渗透膜过滤法海水淡化系统主要包括预处理系统、海水淡化反渗透系统。反渗透（RO）系统正常的回收率在15%~40％的范围内。15％的回收率，即每输送1m3水海水，RO系统产生150L的淡水和850L的浓水。通过膜的水量与它们的压力是成正比的，被称为驱动压力。驱动压力等于进水压力（系统压力）减去产出压力（膜出口压力）。如果驱动压力增加产水流量会增加。压力不是唯一的影响RO系统的产水流量的因素。温度可以改变淡水产出，从0~35℃产水量会有高达50％的变化。所以通常在冬季产水量比较低，夏季产水量较高。预处理是进水的调节，使给水符合膜的工作要求，预处理由多级过滤组成，可以过滤给水中大部分悬浮物质。活性炭过滤器、袋式过滤器和一、二段过滤器是减少悬浮固体的膜预处理元件，预处理需要进行日常维护。

5负压闪蒸式与反渗透膜过滤式的比较

造淡机入口海水的TDS为32000~34000PPM。饮用自来水的TDS为200~300PPM。TDS：是溶解性总固体，又称总含盐量即所有的溶解盐类和矿物质-如钙，钠，硫酸盐等。选取造淡化水量为60m³/d，两种造淡设备的运行参数如表1所示。负压闪蒸式优点：设备尺寸小，后期维修费用低，处理的水质含盐率低；膜过滤式优点：消耗海水量少，耗电量小，不需提供热负荷，供货周期短，费用低。对于海上平台，使用的负压闪蒸式海水淡化装置比反渗透膜过滤式海水淡化装置更容易腐蚀，且需要提供较大热负荷，工作效率低，设备进口管线布置要求较高，但是淡化水水质含盐率低。由于目前海上平台可利用的空间十分有限，对于布置的设备及管线要求较高，其维修和操作存在一定的局限性，对于易腐蚀的设备不常使用，且大部分平台不设有油气处理设备，没有多余的热负荷，反渗透膜过滤式海水淡化装置更加适用。综合考虑以上两种海水造淡方式的优缺点及已有平台海水淡化装置的使用情况，此次WZ12-1PUQB平台海水淡化项目选用了反渗透膜过滤式的淡化装置。

6结论

海上平台大部分淡水用户可以用淡化水，海水淡化装置运行后，减少了拖轮补充淡水的次数，将大大增加平台淡水系统自持能力。对于常用的两种海水淡化方式，即负压闪蒸式和反渗透膜过滤式，综合考虑其工作原理、淡化水水质、基本尺寸、费用、后期维护等，有利于更好的选择海水淡化方式。

参考文献：

[1]《海洋石油工程设计指南》编委会编著.海洋石油工程设计指南第一册海洋石油工程设计概论与工艺设计.北京：石油工业出版社，2007年3月.

[2]王世昌.海水淡化工程.北京:化学工业出版社，2003年3月.

[3]高从谐，陈国华.海水淡化技术与工程手册.北京：化工工业出版社，2003年.

作者：李学强 单位：湛江南海西部石油勘察设计有限公司