半潜式平台绝热系统应用与分析.pdf
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1、1.-15-第11期半潜式平台绝热系统应用与分析李祥民崔峰瑞辛培刚许东齐国庆(海洋石油工程星(青岛)不有限公司,山东青岛2 6 6 52 0)摘要深水半潜平台是我国走向深海的标志性装备,其中油田和气田的工艺管线绝热防火,是确保半潜平台生产工艺安全平稳运行的必要条件。本文以深水半潜平台的绝热防火设计施工为例,介绍和分析了该类型平台的绝热及防火复合设计,为后续同类型项目提供了参考。【关键词】深水;半潜式;绝热;防火;泡沫玻璃1引言对于深水半潜平台,由于其所处环境温差大、高湿高盐、工艺温度要求严格,其绝热系统的稳定性和耐久性显得尤为重要。同时为保证工艺管线在极端条件下的安全性,在绝热需求的同时,需要
2、复合防火材料,其设计方案和施工工艺需要再确保复合规范的前提下确保可行性。本论文以某大型半潜式平台为例,从绝热及防火设计方案、施工工艺、过程控制等方面对绝热和防火方案进行应用分析。2绝热类型分类2.1保热为保证工艺管线介质的正常工作温度,一般使用保温材料对管线进行包裹,确保热损失在计算允许的范围内来保证介质温度。通常来讲,介质温度高于环境温度,且需要保持该温度不变的情况下才需要保热。在特殊工况下需要靠加热来确保介质温度时,多通过管线表面的电伴热或者蒸汽伴热来实现,同时需要伴热的管线一定需要保温材料来减少热损失。在本半潜平台中,保热系统主要有工艺流体系统、凝析气系统、火炬放空系统、燃料气系统、加热
3、介质系统、天然气系统、闭式排放系统,其中燃料气系统的一部分管线为电伴热保热。2.2保冷如果管线内介质工艺温度低于环境温度,且需要保持介质的温度时,此时就需要保冷材料对管线进行包裹。当介质温度低于环境的露点和冰点温度时,也需要进行保冷,避免管道表面结露,结冰对平台结构或者装置的操作造成潜在的安全风险。在本半潜平台中,冷却水系统部分管线需要防冷凝,天然气系统和凝析气系统部分管线需要保冷。2.3人身防护当管线的温度超过6 0 时,但工艺上并没有要求保持介质温度时,人员接触裸露的管线时会被高温烫伤,一般对于此类管线位于通道、检修或操作区域等位置时,需要设置人身防护来避免烫伤。本半潜平台中,加热介质系统
4、、大气放空系统、工艺油系统、三甘醇系统、乙二醇系统等需要人参防护。2.4防火复合对于既需要保温保冷,又需要防火的管线,则需要在保温材料安装完毕后进行防火材料的敷设来确保防火复合保温的双重效果。工艺流体系统、天然气系统、火炬放空系统、凝析气系统部分管线需要防火复合。3绝热材料半潜平台使用的绝热材料一般分为三大类,第一类为常见的软质绝热材料,代表性的产品有岩棉、玻璃棉、陶瓷棉、橡塑海绵等,此类材料多为柔软的毯状或成型的管状材料,预制和安装较为方便,辅助材料要求较少,施工效率比较高,多用于保热和防冷凝。第二类为硬质的绝热材料,代表性的产品作者简介:李祥民(19 8 8-),男,山东安丘,高级工程师,
5、机械设计制造及其自动化,管道设备防腐绝热方向。-16-2023年第2 6 卷论文广场石油和化工设备有聚异氰脲酸脂、泡沫玻璃、硅酸钙、膨胀珍珠岩等,此类材料多为硬质材料,需要提前将产品预制成与管线匹配的尺寸,然后才能安装到管线上,辅助材料要求较多,施工效率较低,多用于保冷或者防火复合。第三类为新型绝热材料,代表性的产品如气凝胶等,由于其导热系数性能优异,一般用于空间受限的位置,由于新型绝热材料的成本较高,一般不会普遍应用在项目所有的绝热施工上。4绝热方案设计4.1保热方案设计半潜平台中的保热系统的构成如图1,一般岩棉或玻璃棉使用不锈钢绑带或不锈钢丝进行固定,来确保岩棉的对接缝保持紧密,绑带或铁丝
6、的间距在30 0 50 0 mm,确保岩棉或玻璃棉对接缝的紧密。一般岩棉管壳的长度为1m,在两岩棉管壳的对接时,需要将纵缝错开至少50 mm,避免缝隙连续贯通整个保温系统。由于半潜平台的恶劣的高湿高盐环境,一般外护材料选择不锈钢板耐腐蚀和机械冲击,厚度根据管径可以选择0.4 0.6 mm。不锈钢外护需要再纵缝和环缝都进行至少50 mm的搭接来保证冷热交替环境下的水密性。同时,外护的所有接缝位置都需要使用金属密封胶进行密封,以防止海洋环境下的水汽进入,造成保温下腐蚀。绑带绑带5外护外护搭接岩棉/玻璃棉普道错缝图1保热方案设计4.2保冷方案设计半潜平台中的保冷系统的构成如图2,在保冷系统中,严防水
7、汽进入系统内部是系统方案设计和施工工艺的关键环节。泡沫玻璃一般为二分管壳,或者等分弧板的形式,在进行泡沫玻璃安装时,需要在所有的泡沫玻璃对接缝位置涂抹低温密封胶,密封胶具有不固化,气密性好,性能稳定等多种特点,对于保冷方案来说是一种关键材料。同时泡沫玻璃在安装时,应对泡沫玻璃对接缝进行至少7 5mm的错缝处理,以避免对接连续缝贯通整个保冷系统。一般使用不锈钢绑带来对泡沫玻璃进行固定,间距30 0 4 0 0 mm左右,确保泡沫玻璃紧固不留缝隙。在泡沫玻璃安装完毕后,为避免热胀冷缩可能使泡沫玻璃产生缝隙,额外一层防潮层需要敷设在泡沫玻璃表面,作为保冷的第二道屏障。一般防潮层材料有两类,一类为自粘
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