海洋石油平臺HVAC循環水質控制的探討

摘 要：文章介紹了海洋石油平臺HVAC水循環系統管道污染物的危害。比較了藥劑水質處理和靜電水質處理的優缺點。討論了靜電處理在海洋石油平臺HVAC循環水質控制中的適用性，并說明針對不同的海域的情況可以進行技術經濟分析后確定合適的循環水處理方式，來達到循環水處理的要求。

關鍵詞：海洋石油平臺；HVAC系統；靜電水質處理；藥劑水質處理

中圖分類號：TQ085 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）17-0164-02

HVAC是Heating， Ventilation and Air Conditioning systems 的英文縮寫，稱為供熱，通風與空調系統，主要作用是提供合適的壓力，通風，溫度和濕度條件，保證工作人員安全舒適的工作環境和儀器、設備的安全持久的工作條件。平臺電氣間（Electrical Building）的HVAC主要作用是為電氣間提供合格的壓力，通風，溫度和濕度條件，來保證工作人員安全舒適的工作環境和儀器、設備的安全持久的工作。平臺設計說明書規定電氣間的設計壽命為20年，所以要求空調的工作壽命也為20年。HVAC管道主要設備材質是碳鋼和紫銅，屬于多種金屬材質共存的系統。平臺所處的海水水域，室外溫差變化大，海水對平臺上設備的腐蝕比陸地嚴重。平臺對室溫要求嚴格，對空調的運行狀態和控溫精度要求高，如果空調制冷效率達不到要求將會影響平臺的正常工作。在HVAC使用過程中，結垢是危害HVAC管道壽命的主要因素，結垢會導致熱交換效率過低，造成能源浪費。如果水垢過多，將空調中的銅管堵塞，會導致設備的報廢?？照{在使用過程中，管道內有污染物，容易使空氣中滋生細菌和治病的微生物，尤其是在海上石油平臺中，空間相對狹小，人員密度高，一旦出現空調產生危害健康的問題，由于平臺上醫療條件的有限，可能導致大規模的人員健康受到危害。

HVAC是一種高精密度、價格昂貴的設備。當發生管道結垢過多甚至阻塞，在海洋石油平臺上對空調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，更要加強對空調的維修和保養。

1 HVAC系統循環水質的控制

中央空調制冷機將制冷劑壓縮成液態后通過壓縮機送到蒸發器中與冷凍水進行熱交換，通過冷凍水泵，將冷凍水送到各風機風口的冷卻盤管中，由風機吹送冷風達到降溫的目的。制冷劑經蒸發后在冷凝器中釋放出熱量，與冷卻循環水進行熱交換，冷卻水泵將帶有熱量的冷卻水送到散熱水塔上由水塔風扇噴淋冷卻，將熱量散發到大氣中。

從設備維護的角度，近年來提出了一個新的思路，即主動維護，它的核心就是對造成設備劣化的主要參數進行監控，及時調整、改善這些參數的劣化情況，從而保證設備的正常運行，延長其壽命。這個理論強調了維修的主動性，即不要等到設備出現故障或故障特征的時候（往往這時已不能逆轉），再進行檢修或處理，而主動維護，就是要化解、改善設備劣化的主要因素，從而延長設備的壽命。

對于平臺上的HVAC系統，因為污垢的產生，不僅影響中央空調的制冷效率，而且還會引起垢下腐蝕事故，減少設備的使用壽命，嚴重的會造成管線和設備腐蝕穿孔現象。因此循環水系統要定期檢查，若有污垢產生，應及時進行清洗，按照主動維護的思想來維護設備，延長空調的使用壽命。

冷卻水處理水質必須符合《工業循環冷卻水處理設計規范》（GB 500050）及有關規范對水質的要求。如表1所示。

目前空調冷卻水系統的循環水處理的方法主要有：

①對循環水不進行處理或采取簡單地排污來控制結垢或腐蝕。

②軟化水質。如果空調循環水中含有大量鈣鹽和鎂鹽離子，就會造成管道結垢，特別是在負荷波動比較大的情況下，水溫的變化會加速水垢的形成。硬度很高的冷卻水運行一段時間后，會在冷凝器換熱銅管中或水管中產生大量水垢。通過對水質的軟化，減少循環水中的金屬離子，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生排列的能量變化，使垢分子形態發生暫時改變，防止垢分子在器壁上吸附，達到防垢效果，高壓靜電場使水生物的細胞壁發生破裂，達到抑菌滅藻。

④藥劑處理。在循環水系統中加入阻垢緩蝕劑和復合水質穩定劑來控制結垢、腐蝕和微生物的繁殖。

根據系統的特點采用以下各類化學藥劑配方，能滿足系統水處理的要求，達到防銹，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。

目前絕大部分水質的處理技術可以分為兩大類：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，在冷卻水水質處理中比較多見，能殺菌、緩蝕、延緩結垢，但也存在運行費用高、操作麻煩等缺點。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（有時也統稱為電子水處理器）。電子水處理方式運行費用少，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。在海洋石油平臺上，對循環水的排放更有嚴格的要求，給相關人員帶來了一定難度，且不易于實現自動控制。而靜電水處理方式操作簡單，而且運行費用較小，容易實現自動控制。通過以上分析靜電水處理技術適用于海洋石油平臺HVAC系統循環水的控制。

2 結 語

海洋石油平臺是為在海上進行鉆井、采油、集運、觀測、導航、施工等活動提供生產和生活設施的建筑物，海上氣候條件惡劣，夏季炎熱，太陽暴曬；冬季寒冷，海面風大浪高，對系統腐蝕嚴重。HVAC系統是維持平臺上人員居住，生活的重要工具。在HVAC使用過程中，結垢是危害HVAC管道壽命的主要因素，結垢會導致熱交換效率過低，造成能源浪費。如果水垢過多，將空調中的銅管堵塞，會導致設備的報廢?？照{在使用過程中，管道內有污染物，容易使空氣中滋生細菌和治病的微生物，尤其是在海上石油平臺中，空間相對狹小，人員密度高，一旦出現空調產生危害健康的問題，由于平臺上醫療條件的有限，可能導致大規模的人員健康受到危害。目前，海上平臺對HVAC系統的管道進行定期清洗來保障空調的正常運行，這種定期清洗的成本是巨大的。而通過對空調冷卻循環水水質的控制，利用靜電水質處理方式控制空調冷卻循環水水質，不僅可以延長設備的使用壽命，還能夠加大管道清洗周期間隔，為平臺的運營維護節省成本。本文僅討論了藥劑處理和靜電水質處理兩種水質調節方式，另外針對不同的海域的情況可以進行技術經濟分析后確定合適的循環水處理方式，滿足平臺循環水處理的要求。在生產過程中也可以根據實際情況，研究新的，更適合海上石油平臺的水質調節方式，依據主動維護的思想，達到節約成本，延長設備使用壽命的目的。

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