FPSO灰水回收利用可行性分析與系統(tǒng)設(shè)計(jì)

譚靜軒白 剛

(1.中海油能源發(fā)展股份有限公司采油技術(shù)服務(wù)分公司; 2.中國海洋石油總公司工程部)

FPSO灰水回收利用可行性分析與系統(tǒng)設(shè)計(jì)

譚靜軒1白 剛2

(1.中海油能源發(fā)展股份有限公司采油技術(shù)服務(wù)分公司; 2.中國海洋石油總公司工程部)

對(duì)FPSO灰水回收利用的可行性進(jìn)行了分析,設(shè)計(jì)了FPSO灰水回收利用系統(tǒng),并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了安全、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保評(píng)價(jià),認(rèn)為在FPSO上進(jìn)行灰水回收利用并形成一套中水系統(tǒng)是完全可行的,不僅可以達(dá)到節(jié)能減排的目的,還能夠在一定程度上提高FPSO的環(huán)境適應(yīng)能力。

FPSO 灰水 回收利用 可行性分析 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在FPSO上,灰水是指日常駐艙員工洗漱用過的淡水,它是FPSO生活樓輸排系統(tǒng)生活污水的一部分,如果不回收利用,按環(huán)保要求處理后可以直接排入大海。灰水中的渣滓主要是洗漱泡沫和脫落的頭發(fā),另外可能含有極少的鐵銹或其他碎屑,都是一些容易清除的渣滓。淡水對(duì)于海上設(shè)施來說是非常寶貴的,在FPSO上,工作人員生活需要淡水,生產(chǎn)也需要淡水,例如甲板面、機(jī)泵艙、生活樓和工藝模塊表面保潔(目前有些FPSO是先用海水沖洗,然后再用淡水沖洗,這就帶來了海水腐蝕問題),一些小型設(shè)備用淡水作冷卻介質(zhì)等。FPSO耗用淡水中,灰水量超過60%,如果將灰水加以回收利用,處理后的灰水(中水)則可用于FPSO的保潔、控制間柜式空調(diào)的冷卻淡水、甲板面的熱水水源等。

筆者對(duì)FPSO灰水回收利用的可行性進(jìn)行了分析,并提出了灰水回收利用系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)。

1 FPSO灰水回收利用可行性分析

1.1 灰水量分析

為了說明灰水回收的實(shí)際價(jià)值,對(duì)我國已建的7艘FPSO的日用淡水量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)(表1)。

表1 我國已建FPSO日用淡水量統(tǒng)計(jì)表

從表1可以看出,每艘FPSO的日用淡水量差不多,均在40m3左右。以海洋石油111號(hào)FPSO為例,如果按照平均每天80人計(jì)算,用于洗漱的淡水在25m3左右,用于清潔甲板的淡水在5m3左右,廚房和主電站系統(tǒng)用水約10m3。一般情況下,一艘10萬～15萬噸級(jí)別的FPSO每日產(chǎn)生的灰水量約占日用淡水總量的62%,如果將這部分灰水加以回收處理,那么一艘FPSO每天約有25m3的中水可以使用。

1.2 灰水處理

FPSO上的灰水所含渣滓單一,對(duì)其進(jìn)行處理并不復(fù)雜,只需一個(gè)雙聯(lián)過濾器濾掉渣滓,并用紫外線和紅外線(UV)殺菌器對(duì)灰水中的細(xì)菌進(jìn)行處理即可。

1.3 中水儲(chǔ)存

我國已建的7艘FPSO,每艘都有200m3以上的隔離空艙是空閑的(表2),另外還有許多其它艙室的容積有富余,比如機(jī)艙艙底污水艙,這個(gè)艙基本上就不用,而其容積均在200m3以上。因此,如果在FPSO建造時(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)專用的中水儲(chǔ)存艙,那么應(yīng)該可以建造出400m3以上的艙室來,這樣如果每天有25m3的中水需要存儲(chǔ),就可以儲(chǔ)存16天左右的中水量,因此儲(chǔ)存空間對(duì)于一艘FPSO來說沒有問題。

表2 我國已建FPSO機(jī)艙艙底隔離空艙容積統(tǒng)計(jì)

1.4 中水的用途

灰水經(jīng)過處理后所得到的中水,主要可以用于廁所沖洗、工藝系統(tǒng)沖砂、控制間柜式空調(diào)冷卻、消防環(huán)網(wǎng)充水和甲板清潔衛(wèi)生等。其中,控制間的柜式空調(diào)所用中水是循環(huán)利用的,只需要一個(gè)啟動(dòng)水量即可;工藝系統(tǒng)沖砂用水也只是偶爾發(fā)生,平均一年用50m3左右;消防環(huán)網(wǎng)充水一年用水10～50 m3;甲板清潔衛(wèi)生用水每天在5m3左右;生活樓廁所沖洗用水每天在30～40m3之間。因此,每天25 m3的中水再加上從生活樓中央空調(diào)系統(tǒng)收集的10 m3左右的冷凝水,完全能夠滿足需求。

2 FPSO灰水回收利用系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)

FPSO灰水回收利用系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)見圖1。

圖1 FPSO灰水回收利用系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)

從圖1可以看出,該系統(tǒng)很容易實(shí)現(xiàn),需要考慮的是盡量將中水儲(chǔ)存艙2的中水溫度保持在常溫,因?yàn)樵谛枰脩?yīng)急空調(diào)系統(tǒng)的時(shí)候,要求這個(gè)冷卻水的溫度越低越好。另外,2個(gè)中水儲(chǔ)存艙之間的連通管的形式可以多種多樣,比如虹吸管、暗流管等。由于該設(shè)計(jì)所用設(shè)備是常用設(shè)備,因此維護(hù)工作十分簡單。例如:對(duì)于泵,只需按照其維保手冊進(jìn)行定期維保即可;對(duì)于過濾器,只需根據(jù)前后壓差來判斷是否需要清洗即可;對(duì)于UV消毒器,只需觀察其工作狀態(tài)決定是否需要更換燈管即可。

2.2 系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)及環(huán)保分析

處理灰水雖然給FPSO增加了數(shù)臺(tái)水泵、一臺(tái)雙聯(lián)過濾器及UV消毒器、穩(wěn)壓罐和普通管線、閥門,但從安全、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保等方面給FPSO帶來了不少益處。

(1)安全分析

①對(duì)于控制間應(yīng)急空調(diào)系統(tǒng)來說,使用FPSO灰水回收利用系統(tǒng)徹底解決了海水腐蝕的“瓶頸”問題,同時(shí)實(shí)現(xiàn)了每一個(gè)控制間的單獨(dú)操作;另外,也使控制間應(yīng)急空調(diào)系統(tǒng)不再受海水門的影響,因此大大提高了控制間溫度調(diào)節(jié)的安全性能。

②對(duì)于設(shè)備清洗和生活區(qū)保潔來說,使用中水可將海水對(duì)甲板面管系、設(shè)備的腐蝕等安全隱患降到最低。

③從操作及工作量來說,灰水回收利用系統(tǒng)的實(shí)施將減少補(bǔ)給拖輪向FPSO供水的工作量和管線設(shè)備的維修量,間接地降低了這一工作的安全隱患。

(2)經(jīng)濟(jì)分析

①建造費(fèi)用。雖然增加了一些設(shè)備(幾臺(tái)泵、消毒器和穩(wěn)壓罐等,費(fèi)用大概是30萬元人民幣),但是可以降低廁所沖洗管線的建造費(fèi)用(大概在10萬元人民幣)和控制間應(yīng)急空調(diào)系統(tǒng)的建造費(fèi)用(減少銅鎳合金管的使用,約20萬元人民幣),因此建造費(fèi)用基本不會(huì)發(fā)生較大的變化。

②生產(chǎn)操作費(fèi)用。一是可減少甲板面設(shè)備管線的腐蝕,即可節(jié)約生產(chǎn)期間的維護(hù)費(fèi)用;二是可減少購買淡水的費(fèi)用;三是可節(jié)約其它維修費(fèi)用(大概每年每艘船1萬元人民幣)。

③補(bǔ)給拖輪費(fèi)用?？蓽p少補(bǔ)給拖輪從碼頭運(yùn)輸?shù)馁M(fèi)用。

按目前價(jià)格估算,每艘FPSO每年節(jié)約的甲板清潔淡水費(fèi)用(不包括消防系統(tǒng)所耗的淡水)、拖輪運(yùn)水費(fèi)用以及其他維修費(fèi)用就超過了10萬元人民幣;如果按服役25年算,總計(jì)可節(jié)約費(fèi)用約250萬元人民幣。此外,腐蝕所產(chǎn)生的維修費(fèi)用無法準(zhǔn)確估計(jì),安全性增加所帶來的經(jīng)濟(jì)效益目前尚無法評(píng)估。因此,FPSO灰水回收利用的經(jīng)濟(jì)性值得重視。

(3)環(huán)保分析

FPSO灰水回收利用系統(tǒng)如果實(shí)施,總的生活污水排放量每天將減少25m3左右。實(shí)施灰水回收利用系統(tǒng),將在一定程度上提高FPSO的環(huán)境適用能力,也與綠色開發(fā)海洋石油、打造節(jié)能環(huán)保FPSO的理念相符合。

3 結(jié)束語

基于FPSO灰水回收利用的可行性分析,設(shè)計(jì)了FPSO灰水回收利用系統(tǒng),并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了安全、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保評(píng)價(jià)。FPSO灰水回收利用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案是可行的,實(shí)施該方案,不僅能夠節(jié)能減排,而且在一定程度上能夠提高FPSO的環(huán)境適應(yīng)能力。

(編輯:葉秋敏)

Abstract:The feasibility has been analyzed and system has been designed for reutilizing gray water on the FPSO.Through the safety,economic and environmental evaluations to the designed reutilization system,it is concluded that it is feasible to reutilize the gray water and set up a reclaimed water system on FPSO,by which not only the energy saving and emission reduction can be realized,but also the environmental adaptation ability of FPSO can be improved to a certain extent.

Key words:FPSO;gray water;feasibility analysis; reutilization;system design

The feasibility analysis and system design for reutilization of the gray w ater on FPSO

Tan Jingxuan1Bai Gang2
(1.CNOOC Energy Technology&Service-Oilf ield

Technology Services Co.,Tianjin,300452;
2.Engeering Department of CNOOC,Beijing,100010)

2009-09-29 改回日期:2009-11-10

譚靜軒,男,工程師,1997年畢業(yè)于原西安石油學(xué)院石油工程專業(yè),現(xiàn)主要從事FPSO及油田安全、生產(chǎn)和維修工作。地址:天津市塘沽區(qū)582信箱(郵編:300452)。電話:022-66914862。