海洋石油平臺(tái)HVAC循環(huán)水質(zhì)控制的探討

摘 要：文章介紹了海洋石油平臺(tái)HVAC水循環(huán)系統(tǒng)管道污染物的危害。比較了藥劑水質(zhì)處理和靜電水質(zhì)處理的優(yōu)缺點(diǎn)。討論了靜電處理在海洋石油平臺(tái)HVAC循環(huán)水質(zhì)控制中的適用性，并說明針對不同的海域的情況可以進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后確定合適的循環(huán)水處理方式，來達(dá)到循環(huán)水處理的要求。

關(guān)鍵詞：海洋石油平臺(tái)；HVAC系統(tǒng)；靜電水質(zhì)處理；藥劑水質(zhì)處理

中圖分類號(hào)：TQ085 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2012）17-0164-02

HVAC是Heating， Ventilation and Air Conditioning systems 的英文縮寫，稱為供熱，通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)，主要作用是提供合適的壓力，通風(fēng)，溫度和濕度條件，保證工作人員安全舒適的工作環(huán)境和儀器、設(shè)備的安全持久的工作條件。平臺(tái)電氣間（Electrical Building）的HVAC主要作用是為電氣間提供合格的壓力，通風(fēng)，溫度和濕度條件，來保證工作人員安全舒適的工作環(huán)境和儀器、設(shè)備的安全持久的工作。平臺(tái)設(shè)計(jì)說明書規(guī)定電氣間的設(shè)計(jì)壽命為20年，所以要求空調(diào)的工作壽命也為20年。HVAC管道主要設(shè)備材質(zhì)是碳鋼和紫銅，屬于多種金屬材質(zhì)共存的系統(tǒng)。平臺(tái)所處的海水水域，室外溫差變化大，海水對平臺(tái)上設(shè)備的腐蝕比陸地嚴(yán)重。平臺(tái)對室溫要求嚴(yán)格，對空調(diào)的運(yùn)行狀態(tài)和控溫精度要求高，如果空調(diào)制冷效率達(dá)不到要求將會(huì)影響平臺(tái)的正常工作。在HVAC使用過程中，結(jié)垢是危害HVAC管道壽命的主要因素，結(jié)垢會(huì)導(dǎo)致熱交換效率過低，造成能源浪費(fèi)。如果水垢過多，將空調(diào)中的銅管堵塞，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的報(bào)廢?？照{(diào)在使用過程中，管道內(nèi)有污染物，容易使空氣中滋生細(xì)菌和治病的微生物，尤其是在海上石油平臺(tái)中，空間相對狹小，人員密度高，一旦出現(xiàn)空調(diào)產(chǎn)生危害健康的問題，由于平臺(tái)上醫(yī)療條件的有限，可能導(dǎo)致大規(guī)模的人員健康受到危害。

HVAC是一種高精密度、價(jià)格昂貴的設(shè)備。當(dāng)發(fā)生管道結(jié)垢過多甚至阻塞，在海洋石油平臺(tái)上對空調(diào)的管道的清洗成本是在陸地上清理成本的幾十倍，所以在其使用過程中，更要加強(qiáng)對空調(diào)的維修和保養(yǎng)。

1 HVAC系統(tǒng)循環(huán)水質(zhì)的控制

中央空調(diào)制冷機(jī)將制冷劑壓縮成液態(tài)后通過壓縮機(jī)送到蒸發(fā)器中與冷凍水進(jìn)行熱交換，通過冷凍水泵，將冷凍水送到各風(fēng)機(jī)風(fēng)口的冷卻盤管中，由風(fēng)機(jī)吹送冷風(fēng)達(dá)到降溫的目的。制冷劑經(jīng)蒸發(fā)后在冷凝器中釋放出熱量，與冷卻循環(huán)水進(jìn)行熱交換，冷卻水泵將帶有熱量的冷卻水送到散熱水塔上由水塔風(fēng)扇噴淋冷卻，將熱量散發(fā)到大氣中。

從設(shè)備維護(hù)的角度，近年來提出了一個(gè)新的思路，即主動(dòng)維護(hù)，它的核心就是對造成設(shè)備劣化的主要參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，及時(shí)調(diào)整、改善這些參數(shù)的劣化情況，從而保證設(shè)備的正常運(yùn)行，延長其壽命。這個(gè)理論強(qiáng)調(diào)了維修的主動(dòng)性，即不要等到設(shè)備出現(xiàn)故障或故障特征的時(shí)候（往往這時(shí)已不能逆轉(zhuǎn)），再進(jìn)行檢修或處理，而主動(dòng)維護(hù)，就是要化解、改善設(shè)備劣化的主要因素，從而延長設(shè)備的壽命。

對于平臺(tái)上的HVAC系統(tǒng)，因?yàn)槲酃傅漠a(chǎn)生，不僅影響中央空調(diào)的制冷效率，而且還會(huì)引起垢下腐蝕事故，減少設(shè)備的使用壽命，嚴(yán)重的會(huì)造成管線和設(shè)備腐蝕穿孔現(xiàn)象。因此循環(huán)水系統(tǒng)要定期檢查，若有污垢產(chǎn)生，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行清洗，按照主動(dòng)維護(hù)的思想來維護(hù)設(shè)備，延長空調(diào)的使用壽命。

冷卻水處理水質(zhì)必須符合《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 500050）及有關(guān)規(guī)范對水質(zhì)的要求。如表1所示。

目前空調(diào)冷卻水系統(tǒng)的循環(huán)水處理的方法主要有：

①對循環(huán)水不進(jìn)行處理或采取簡單地排污來控制結(jié)垢或腐蝕。

②軟化水質(zhì)。如果空調(diào)循環(huán)水中含有大量鈣鹽和鎂鹽離子，就會(huì)造成管道結(jié)垢，特別是在負(fù)荷波動(dòng)比較大的情況下，水溫的變化會(huì)加速水垢的形成。硬度很高的冷卻水運(yùn)行一段時(shí)間后，會(huì)在冷凝器換熱銅管中或水管中產(chǎn)生大量水垢。通過對水質(zhì)的軟化，減少循環(huán)水中的金屬離子，可以減少水管中水垢的形成。

③靜電水處理器。靜電水處理技術(shù)原理是陰、陽極間形成高壓靜電場，被處理水通過特定的靜電場使水分子的偶極距及水中其它離子發(fā)生排列的能量變化，使垢分子形態(tài)發(fā)生暫時(shí)改變，防止垢分子在器壁上吸附，達(dá)到防垢效果，高壓靜電場使水生物的細(xì)胞壁發(fā)生破裂，達(dá)到抑菌滅藻。

④藥劑處理。在循環(huán)水系統(tǒng)中加入阻垢緩蝕劑和復(fù)合水質(zhì)穩(wěn)定劑來控制結(jié)垢、腐蝕和微生物的繁殖。

根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)采用以下各類化學(xué)藥劑配方，能滿足系統(tǒng)水處理的要求，達(dá)到防銹，阻垢和殺菌的目的。

常用緩蝕劑（HST）見表2。

常用阻垢劑（HSZ）見表3。

常用氧化型殺菌劑和非氧化型殺菌劑（HSS）見表4。

兩類殺菌劑交替使用。

目前絕大部分水質(zhì)的處理技術(shù)可以分為兩大類：一種是藥物處理+過濾+定期排污方式，藥物處理方式屬于成熟的水處理方式，在冷卻水水質(zhì)處理中比較多見，能殺菌、緩蝕、延緩結(jié)垢，但也存在運(yùn)行費(fèi)用高、操作麻煩等缺點(diǎn)。另外一種方式是電磁（包括靜電、電子）處理+過濾方式，主要包括電磁水處理器、靜電水處理器、電子水處理器和高頻電子水處理器等幾類（有時(shí)也統(tǒng)稱為電子水處理器）。電子水處理方式運(yùn)行費(fèi)用少，操作簡單方便。

兩種水處理方式比較見表5。

通過表5所示，目前海洋石油平臺(tái)上采用的是藥物處理，定期排污方式，這種處理方式操作比較麻煩，而且需要定期清洗。在海洋石油平臺(tái)上，對循環(huán)水的排放更有嚴(yán)格的要求，給相關(guān)人員帶來了一定難度，且不易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。而靜電水處理方式操作簡單，而且運(yùn)行費(fèi)用較小，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。通過以上分析靜電水處理技術(shù)適用于海洋石油平臺(tái)HVAC系統(tǒng)循環(huán)水的控制。

2 結(jié) 語

海洋石油平臺(tái)是為在海上進(jìn)行鉆井、采油、集運(yùn)、觀測、導(dǎo)航、施工等活動(dòng)提供生產(chǎn)和生活設(shè)施的建筑物，海上氣候條件惡劣，夏季炎熱，太陽暴曬；冬季寒冷，海面風(fēng)大浪高，對系統(tǒng)腐蝕嚴(yán)重。HVAC系統(tǒng)是維持平臺(tái)上人員居住，生活的重要工具。在HVAC使用過程中，結(jié)垢是危害HVAC管道壽命的主要因素，結(jié)垢會(huì)導(dǎo)致熱交換效率過低，造成能源浪費(fèi)。如果水垢過多，將空調(diào)中的銅管堵塞，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的報(bào)廢。空調(diào)在使用過程中，管道內(nèi)有污染物，容易使空氣中滋生細(xì)菌和治病的微生物，尤其是在海上石油平臺(tái)中，空間相對狹小，人員密度高，一旦出現(xiàn)空調(diào)產(chǎn)生危害健康的問題，由于平臺(tái)上醫(yī)療條件的有限，可能導(dǎo)致大規(guī)模的人員健康受到危害。目前，海上平臺(tái)對HVAC系統(tǒng)的管道進(jìn)行定期清洗來保障空調(diào)的正常運(yùn)行，這種定期清洗的成本是巨大的。而通過對空調(diào)冷卻循環(huán)水水質(zhì)的控制，利用靜電水質(zhì)處理方式控制空調(diào)冷卻循環(huán)水水質(zhì)，不僅可以延長設(shè)備的使用壽命，還能夠加大管道清洗周期間隔，為平臺(tái)的運(yùn)營維護(hù)節(jié)省成本。本文僅討論了藥劑處理和靜電水質(zhì)處理兩種水質(zhì)調(diào)節(jié)方式，另外針對不同的海域的情況可以進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后確定合適的循環(huán)水處理方式，滿足平臺(tái)循環(huán)水處理的要求。在生產(chǎn)過程中也可以根據(jù)實(shí)際情況，研究新的，更適合海上石油平臺(tái)的水質(zhì)調(diào)節(jié)方式，依據(jù)主動(dòng)維護(hù)的思想，達(dá)到節(jié)約成本，延長設(shè)備使用壽命的目的。

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