FPSO灰水回收利用可行性分析与系统设计

谭静轩白 刚

(1.中海油能源发展股份有限公司采油技术服务分公司; 2.中国海洋石油总公司工程部)

FPSO灰水回收利用可行性分析与系统设计

谭静轩1白 刚2

(1.中海油能源发展股份有限公司采油技术服务分公司; 2.中国海洋石油总公司工程部)

对FPSO灰水回收利用的可行性进行了分析,设计了FPSO灰水回收利用系统,并对系统进行了安全、经济和环保评价,认为在FPSO上进行灰水回收利用并形成一套中水系统是完全可行的,不仅可以达到节能减排的目的,还能够在一定程度上提高FPSO的环境适应能力。

FPSO 灰水 回收利用 可行性分析 系统设计

在FPSO上,灰水是指日常驻舱员工洗漱用过的淡水,它是FPSO生活楼输排系统生活污水的一部分,如果不回收利用,按环保要求处理后可以直接排入大海。灰水中的渣滓主要是洗漱泡沫和脱落的头发,另外可能含有极少的铁锈或其他碎屑,都是一些容易清除的渣滓。淡水对于海上设施来说是非常宝贵的,在FPSO上,工作人员生活需要淡水,生产也需要淡水,例如甲板面、机泵舱、生活楼和工艺模块表面保洁(目前有些FPSO是先用海水冲洗,然后再用淡水冲洗,这就带来了海水腐蚀问题),一些小型设备用淡水作冷却介质等。FPSO耗用淡水中,灰水量超过60%,如果将灰水加以回收利用,处理后的灰水(中水)则可用于FPSO的保洁、控制间柜式空调的冷却淡水、甲板面的热水水源等。

笔者对FPSO灰水回收利用的可行性进行了分析,并提出了灰水回收利用系统的基本设计。

1 FPSO灰水回收利用可行性分析

1.1 灰水量分析

为了说明灰水回收的实际价值,对我国已建的7艘FPSO的日用淡水量进行了统计(表1)。

表1 我国已建FPSO日用淡水量统计表

从表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号FPSO为例,如果按照平均每天80人计算,用于洗漱的淡水在25m3左右,用于清洁甲板的淡水在5m3左右,厨房和主电站系统用水约10m3。一般情况下,一艘10万～15万吨级别的FPSO每日产生的灰水量约占日用淡水总量的62%,如果将这部分灰水加以回收处理,那么一艘FPSO每天约有25m3的中水可以使用。

1.2 灰水处理

FPSO上的灰水所含渣滓单一,对其进行处理并不复杂,只需一个双联过滤器滤掉渣滓,并用紫外线和红外线(UV)杀菌器对灰水中的细菌进行处理即可。

1.3 中水储存

我国已建的7艘FPSO,每艘都有200m3以上的隔离空舱是空闲的(表2),另外还有许多其它舱室的容积有富余,比如机舱舱底污水舱,这个舱基本上就不用,而其容积均在200m3以上。因此,如果在FPSO建造时设计一个专用的中水储存舱,那么应该可以建造出400m3以上的舱室来,这样如果每天有25m3的中水需要存储,就可以储存16天左右的中水量,因此储存空间对于一艘FPSO来说没有问题。

表2 我国已建FPSO机舱舱底隔离空舱容积统计

1.4 中水的用途

灰水经过处理后所得到的中水,主要可以用于厕所冲洗、工艺系统冲砂、控制间柜式空调冷却、消防环网充水和甲板清洁卫生等。其中,控制间的柜式空调所用中水是循环利用的,只需要一个启动水量即可;工艺系统冲砂用水也只是偶尔发生,平均一年用50m3左右;消防环网充水一年用水10～50 m3;甲板清洁卫生用水每天在5m3左右;生活楼厕所冲洗用水每天在30～40m3之间。因此,每天25 m3的中水再加上从生活楼中央空调系统收集的10 m3左右的冷凝水,完全能够满足需求。

2 FPSO灰水回收利用系统设计

2.1 系统流程设计

FPSO灰水回收利用系统流程设计见图1。

图1 FPSO灰水回收利用系统流程设计

从图1可以看出,该系统很容易实现,需要考虑的是尽量将中水储存舱2的中水温度保持在常温,因为在需要用应急空调系统的时候,要求这个冷却水的温度越低越好。另外,2个中水储存舱之间的连通管的形式可以多种多样,比如虹吸管、暗流管等。由于该设计所用设备是常用设备,因此维护工作十分简单。例如:对于泵,只需按照其维保手册进行定期维保即可;对于过滤器,只需根据前后压差来判断是否需要清洗即可;对于UV消毒器,只需观察其工作状态决定是否需要更换灯管即可。

2.2 系统安全、经济及环保分析

处理灰水虽然给FPSO增加了数台水泵、一台双联过滤器及UV消毒器、稳压罐和普通管线、阀门,但从安全、经济和环保等方面给FPSO带来了不少益处。

(1)安全分析

①对于控制间应急空调系统来说,使用FPSO灰水回收利用系统彻底解决了海水腐蚀的“瓶颈”问题,同时实现了每一个控制间的单独操作;另外,也使控制间应急空调系统不再受海水门的影响,因此大大提高了控制间温度调节的安全性能。

②对于设备清洗和生活区保洁来说,使用中水可将海水对甲板面管系、设备的腐蚀等安全隐患降到最低。

③从操作及工作量来说,灰水回收利用系统的实施将减少补给拖轮向FPSO供水的工作量和管线设备的维修量,间接地降低了这一工作的安全隐患。

(2)经济分析

①建造费用。虽然增加了一些设备(几台泵、消毒器和稳压罐等,费用大概是30万元人民币),但是可以降低厕所冲洗管线的建造费用(大概在10万元人民币)和控制间应急空调系统的建造费用(减少铜镍合金管的使用,约20万元人民币),因此建造费用基本不会发生较大的变化。

②生产操作费用。一是可减少甲板面设备管线的腐蚀,即可节约生产期间的维护费用;二是可减少购买淡水的费用;三是可节约其它维修费用(大概每年每艘船1万元人民币)。

③补给拖轮费用。可减少补给拖轮从码头运输淡水的费用。

按目前价格估算,每艘FPSO每年节约的甲板清洁淡水费用(不包括消防系统所耗的淡水)、拖轮运水费用以及其他维修费用就超过了10万元人民币;如果按服役25年算,总计可节约费用约250万元人民币。此外,腐蚀所产生的维修费用无法准确估计,安全性增加所带来的经济效益目前尚无法评估。因此,FPSO灰水回收利用的经济性值得重视。

(3)环保分析

FPSO灰水回收利用系统如果实施,总的生活污水排放量每天将减少25m3左右。实施灰水回收利用系统,将在一定程度上提高FPSO的环境适用能力,也与绿色开发海洋石油、打造节能环保FPSO的理念相符合。

3 结束语

基于FPSO灰水回收利用的可行性分析,设计了FPSO灰水回收利用系统,并对系统进行了安全、经济和环保评价。FPSO灰水回收利用系统的设计方案是可行的,实施该方案,不仅能够节能减排,而且在一定程度上能够提高FPSO的环境适应能力。

(编辑:叶秋敏)

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

谭静轩,男,工程师,1997年毕业于原西安石油学院石油工程专业,现主要从事FPSO及油田安全、生产和维修工作。地址:天津市塘沽区582信箱(邮编:300452)。电话:022-66914862。