海洋石油固定平臺(tái)海水冷卻器的選型優(yōu)化

鐘廣鋒

海洋石油固定平臺(tái)海水冷卻器的選型優(yōu)化

鐘廣鋒

（中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300452）

海洋石油固定平臺(tái)冷卻器主要采用海水進(jìn)行冷卻，因此在冷卻器選材方面需要特殊考慮，鈦管做冷卻器擁有獨(dú)特優(yōu)勢，它具有最好的防腐蝕、抗泥砂磨損等特點(diǎn)。海洋固定平臺(tái)由于空間狹小，平臺(tái)結(jié)構(gòu)承載能力受限，不同型式的冷卻器尺寸和重量差別很大，因此選擇合適的型式，在海水冷卻器選型階段具有重要意義。

海洋石油；固定平臺(tái)；海水冷卻器；鈦管；選型

管殼式換熱器以外殼中的封閉管束壁面來作為熱傳遞工具，是間壁式換熱器的一種。

管殼式熱器操作快捷方便、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)較為簡單且原材料的選擇多，可以在高壓、高溫等環(huán)境下正常工作，所以管殼式熱器在海洋石油固定平臺(tái)上的應(yīng)用特別廣泛。本工程項(xiàng)目主要使用管殼式換熱器作為海水冷卻器，將來自生產(chǎn)管線溫度較高的原油經(jīng)海水冷卻到合適的溫度后輸出。管程、殼程設(shè)計(jì)壓力：1.38MPaG；管程、殼程設(shè)計(jì)溫度：140℃；外形尺寸：DN800×4 450×（10+3）/12mm。U型管換熱器傳熱管束是呈U形彎曲，管束兩端固定在同一塊管板上下部位，再由管箱內(nèi)的隔板將其分為進(jìn)口和出口兩個(gè)部分的，而完全消除了熱應(yīng)力對管束影響。U型管換熱器結(jié)構(gòu)簡單、應(yīng)用方便。

1　材質(zhì)的選擇

銅合金在海水中是傳統(tǒng)冷卻器管子的常用材料，腐蝕有脫鋅與點(diǎn)蝕的兩種形式。90/10和70/30CuNi管在結(jié)垢后比黃銅更容易產(chǎn)生脫鎳與點(diǎn)蝕。冷卻器銅管耐蝕性靠表面生成一層氧化亞銅的保護(hù)膜，由自然建立氧化膜的生成期較長，往往通過人工建立保護(hù)膜，如采用含鐵銅合金促進(jìn)生成的抗蝕簿膜。另外，防護(hù)效果還取決于膜剝離與海水沖蝕，隨著膜的逐漸破壞，應(yīng)該定期注入鐵離子補(bǔ)膜。

鈦金屬材料雖然成本比較高，但其使用壽命長，鈦材是海水冷卻器的首選材料之一。銅合金表面膜具有局限性，使用過程中需要用輔助的防護(hù)措施，而且使用過程中維護(hù)與管理不到位，可能會(huì)存在失效的問題。

2　海水冷卻器的類型選擇

每一種海水冷卻器的型式都有固定的應(yīng)用范圍，在固定場合下工作的海水冷卻器被換到其他環(huán)境或場合，冷卻器的性能和傳熱效果都會(huì)不一樣，所以，根據(jù)不同的實(shí)際情況來選擇不同的海水冷卻器是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。影響海水冷卻器的選擇的因素是多方面的，主要體現(xiàn)在：流體的性質(zhì)；壓力、溫度和允許壓降范圍；流量大小及熱負(fù)荷；設(shè)備的尺寸、材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、重量；設(shè)備維修和清洗的要求；安全性能、性價(jià)比和使用壽命等方面。

設(shè)計(jì)之初，由于考慮的油田采出的原油粘度較高，需要經(jīng)常對設(shè)備進(jìn)行抽芯清洗，采用了管程走原油的工況。但是有一些缺點(diǎn)：①由于換熱管內(nèi)徑較?。ㄖ睆郊s19mm），原油粘度較高容易造成換熱管堵塞，尤其在U型彎位置。換熱器在不工作時(shí)，管內(nèi)原油如果沒有及時(shí)置換出來，易造成原油凝管；②重量和尺寸較大，直徑約為DN1 200，單臺(tái)重量約10t，整橇重約在30t；③海水走殼程后，殼體和換熱管都要求防海水腐蝕，都需要用鈦管，費(fèi)用較高。

由于海水走殼程后使得海水冷卻器整橇重量較重，并且對整個(gè)平臺(tái)導(dǎo)管架承載力構(gòu)成影響，而且殼體和換熱管都需要鈦管，費(fèi)用較高。因此對其進(jìn)行了優(yōu)化，選取海水走管程，解決了以上問題：①由于原油在殼程不會(huì)造成換熱管內(nèi)堵塞，換熱管表面凝結(jié)原油可將換熱管抽出來清洗；②設(shè)備尺寸重量較小，其單臺(tái)直徑約為DN700，單臺(tái)重量約3t，整橇重約在20t。③原油走殼程設(shè)備筒體選用Q345R即可，管程材質(zhì)選為鈦合金。但是不利條件是需要定期抽芯清洗，但此設(shè)備設(shè)計(jì)為1用1備工況，不會(huì)對油田生產(chǎn)運(yùn)行產(chǎn)生影響。在工藝流程都能滿足正常生產(chǎn)的前提下，原油走管程由于整橇重量和鈦管重量都會(huì)增加，因此選擇海水走管程。

3　結(jié)束語

在海水冷卻器選材過程中，對于防護(hù)措施和海水用材應(yīng)充分考慮具體的環(huán)境因素，合理選用不同的海水冷卻器，抗腐蝕性能強(qiáng)的材料深受工程技術(shù)人員的喜愛，鈦?zhàn)鳛楹Ｋ鋮s器的材料雖然設(shè)備成本較高，但使用壽命長，應(yīng)作為海洋固定平臺(tái)海水冷卻器首選。在海洋石油固定平臺(tái)海水冷卻器選型中，除考慮結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、材料來源、安全性等方面，還應(yīng)考慮整體尺寸和重量對甲板結(jié)構(gòu)的影響。設(shè)計(jì)階段是非常重要的階段之一，工程技術(shù)專業(yè)人員在設(shè)計(jì)海水冷卻器的時(shí)候，應(yīng)多方面考慮經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、型式選擇及設(shè)備成本等多方面因素，從而使設(shè)計(jì)滿足生產(chǎn)需求。

［1］ 周常蓉，朱衛(wèi)華.海洋環(huán)境下鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕機(jī)理［J］.科協(xié)論壇，2008，（9）.

［2］ 余存燁.濱海石化廠使用鈦冷卻器技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析［J］.石油化工腐蝕與防護(hù)，2004，（2）.

Selection and Optimization of Sea Water Cooler for Offshore Oil Fixed Platform

Zhong Guang-feng

Cooler of offshore oil fixed platform mainly uses seawater cooling，so the special consideration is needed for the selection of the cooler，and the titanium pipe has a unique advantage，it has the best corrosion resistance，anti mud sand wear ability and so on.Due to the narrow space of the platform and the limited capacity of the platform structure，the size and weight of the different types of cooler are very different，so the choice of the appropriate type is very important in the selection stage of sea water cooler.

offshore oil；fixed platform；sea water cooler；titanium tube；selection

P752

A

1003-6490（2016）06-0186-01

2016-06-16

鐘廣鋒（1984—），男，湖南澧縣人，工程師，主要研究方向?yàn)闄C(jī)械設(shè)備選型及故障診斷。