海上天然氣石油鉆井平臺電伴熱系統

日期：2021-05-28 10:23:31

　　天然氣作為清潔能源和化學原料都極具價值。從勘探到分銷和最終使用的地點，天然氣需要多個加工步驟。這些步驟需要能夠遠距離輸送天然氣、回收氣流中包含的有價值成分，以及提供方法安全去除氣體中所含的有毒和對環境有害的成分。為確保安全的工作流程，近海石油和天然氣工業給電伴熱解決方案提出了許多挑戰。

　　通常情況下，我們為寒冷氣候中或北極地區運營的船舶提供兩種主要的伴熱應用和三個層級的海洋和近海工業保護。一般而言，這意味著電伴熱解決方案的近海石油和天然氣應用可分為三個領域。

　　1.海上天然氣鉆井平臺電伴熱防寒

　　逃生通道、走道、樓梯和扶手的防冰或除冰。結冰是在嚴寒地區工作的最大問題之一。平臺表面、走道和樓梯上的海水噴霧結冰和大氣結冰會導致滑倒事故。另外還要采取門和安全艙口的防凍措施。冰凍的門密封件會在出現警報時導致嚴重的安全危害。為減少安全危害和確保安全操作，必須為堆放區、直升機甲板、天窗、救生艇吊艇架和GPS及通信天線提供防凍保護。天線結冰會影響船舶的通信和定位。水管防凍保護對于生產和加工用水管道、淡水/飲用水和廢水管道以及防火管道都必不可少。

　　海上天然氣平臺需要電伴熱保溫的位置：大氣結冰和海水噴霧結冰會導致積冰；需要對扶手和樓梯進行除冰以避免事故發生；平臺表面結冰會導致滑倒事故 — 避免事故的發生對于工作區域至關重要；救生艇區域。

海上天然氣鉆井平臺電伴熱系統

　　2. 海上天然氣鉆井平臺電伴熱加工區域

　　第二項應用保護寒冷和北極的天氣中的加工管道和設備。加工的需要和產品的特性也是采用伴熱的原因。粘性產品必須加熱后才能運輸。近海生產平臺上一些設備（例如分離器）在石油和天然氣生產階段可能會形成蠟（石蠟）。電伴熱可以防止在分離器上形成蠟和水合物，避免它們影響到儀器的運行和堵塞加工管道。其他需要伴熱的石油和天然氣加工設備包括測試分離器、第一和第二級分離器、提升氣系統、壓縮機、滌氣器提升氣模塊、燃氣系統等。除了加工設備外，出于操作和安全的目的，以下區域也需要進行防凍保護：裝卸管線、燃氣蒸汽回流管線、防火管線、帶材和清潔管線、燃油油管、儲罐和容器、甲板及油艙清洗管線、機房燃料和滴管、交叉管線、歧管和安全噴淋。

　　維持加工溫度的應用特別需要正常運作的控制系統。整個系統的伴熱部分既可以被視為心臟，但同時也是提供操作大腦的監視和控制系統。由于伴熱系統必須在任何時候能夠運行，因此需要有內置的冗余來確保在系統的任何部分出現故意或關閉時，它的備份可以在維修和恢復主要運行模式前起到替代的作用。

　　另外在設計綜合控制系統時也必須考慮數據整合、通信和用戶界面偏好。該控制系統必須易于使用，但又能阻止未經授權的訪問。運營商應該能夠在本地訪問關鍵參數，而系統應能經由業界公認的數據通信協議傳輸關鍵數據。

海上天然氣鉆井平臺電伴熱系統

　　3. 海上天然氣鉆井平臺電伴熱保持居住區舒適

　　在這些區域，維持熱水溫度和防止淡水管道凍結起到重要作用。凍結的水管可能會爆裂和損壞管道系統，從而不能確保向工作人員提供可靠的供水。應用電伴熱系統的三個層級取決于環境溫度、低溫下的產品特性，以及風速和風向。通常，標準情況的地區氣溫大約是 -15°C，寒冷地區大約是 -30°C，而北極地區大約是 -45°C。

　　DNV建議的防寒基本要求是：

　　防冰和除冰的加熱功率容量不得小于：開放甲板區域、直升機甲板、舷門、樓梯等為 300 瓦/平方米；上層結構為 200 瓦/平方米；配備內部加熱的欄桿為 50 瓦/米；這些是最低的加熱輸出要求。個別情況下，由于空氣對流，較低的環境溫度和/或較高的風速會增加熱量損失，應相應地增加熱量輸出。

　　設計伴熱系統時應將以下因素納入考慮因素：

　　操作區域的降雪；環境溫度；操作區的風速；水源。

　　根據防寒計劃，對船舶的上層結構表面和系統進行伴熱或去冰時要考慮：開放甲板區域、舷門、樓梯、可能結冰的上層結構區域，以及欄桿。電伴熱解決方案用于防止一系列應用設施的凍結，例如：暴露在外的管道、艙通風孔、儀表、再循環殼閥門、舷外排放口和排水系統。根據環境條件進行有限元分析 (FEA) 模擬，以確認和核實每個設計。通常情況下，所有的產品和解決方案必須根據國際標準得到驗證，并且滿足海洋以及石油和天然氣近海危險和惡劣環境應用的要求。

海上天然氣鉆井平臺電伴熱系統

　　Beispiel FEA: Umgebungstemperatur = -30°C, Raumtemperatur =15°C, Windgeschwindigkeit = 0

　　樣品 FEA：環境溫度= -30°C，溫度 = 15℃，風速= 0

　　Beispiel FEA: Umgebungstemperatur = -30°C, Raumtemperatur =15°C, Windgeschwindigkeit = 20 m/sec.

　　樣品 FEA：環境溫度= -30°C，溫度 = 15℃，風速= 20 米/秒

　　為確保安全、可靠和高效運行，對近海石油和天然氣應用的電伴熱系統進行適當的設計和施工至關重要。加熱電纜設計有許多不同的類型和構造，并且應在考量中納入主營相應產品制造的伴熱供應商和最佳解決方案的選擇。對于項目工程的重要組成部分不應心存僥幸，因為系統故障可能會導致運營商和近海設施所有者的高昂成本和重大損失。另外必須考慮伴熱系統所有組件暴露其中的惡劣環境，加熱電纜的材料選擇和工藝對于確保長時間的運行壽命關系重大。

　　要想以合理的成本成功實施可靠且高效的系統，在規劃階段使用最先進的設計工具（包括提供最佳布局和故障分析的多維建模軟件）必不可少。加熱電纜與單獨規劃和設計的監控系統相結合，是實現可靠且高效伴熱系統的解決方案。