董呈彬 張紅軍

摘 ?要：文章重點(diǎn)分析了海洋鉆井平臺主機(jī)排煙管的現(xiàn)狀，提出改造的目標(biāo)，并對排煙管下行設(shè)計及余熱再利用的實(shí)施方案進(jìn)行了可行性分析，最后提出了實(shí)施方案。

關(guān)鍵詞：柴油機(jī)排煙管;余熱利用

中圖分類號：TE951 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ?文章編號：1006-8937（2015）02-0011-02

海洋鉆井公司是從事淺海、極淺海海域鉆井作業(yè)的專業(yè)化公司，擁有八條鉆井平臺。平臺的電站的基本模式為多臺柴油發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電，負(fù)載多為可控硅整流系統(tǒng)驅(qū)動直流電動機(jī)，帶動絞車、泥漿泵、轉(zhuǎn)盤/頂驅(qū)鉆井設(shè)備。隨著海上勘探事業(yè)的發(fā)展，鉆井平臺生產(chǎn)任務(wù)日益繁重，柴油發(fā)電機(jī)組作為平臺電站核心設(shè)備，它的運(yùn)行好壞直接影響著鉆井生產(chǎn)的順利進(jìn)行。隨著設(shè)備管理理念的提升，提倡以人為本，降低鉆井平臺的噪音，改善居住環(huán)境，是我們對設(shè)備進(jìn)行改造的初衷。為此，我們提出并實(shí)施了柴油發(fā)電機(jī)組排煙管下行設(shè)計及余熱再利用，取得了很好的使用效果。

勝利九號平臺現(xiàn)用的柴油機(jī)排煙管，由于低于生活區(qū)中央空調(diào)室外機(jī)組，致使主機(jī)尾氣被吸進(jìn)生活區(qū)內(nèi)，造成空氣污染，損害職工身心健康;另外主機(jī)排煙管余熱未被利用，造成能源的浪費(fèi)。將主機(jī)排煙管進(jìn)行下行改造設(shè)計，使其排放符合要求;同時在排煙管上設(shè)計加裝利用余熱供水系統(tǒng)，可用于生活用熱水、衛(wèi)生用熱水。系統(tǒng)的設(shè)計安裝可達(dá)到節(jié)能減排、能源再生利用的目的。保護(hù)職工身心健康的同時達(dá)到節(jié)能減排、能源再利用的目的。

1 ?選題理由

目前的柴油機(jī)排煙管低于生活區(qū)中央空調(diào)室外機(jī)組，致使主機(jī)尾氣被吸進(jìn)生活區(qū)內(nèi)，造成空氣污染，困擾已久。隨著生活區(qū)中央空調(diào)通風(fēng)管道內(nèi)煙塵的不斷積累，室內(nèi)空氣質(zhì)量進(jìn)一步惡化，長此以往，必將嚴(yán)重威脅職工的身心健康。另外，柴油發(fā)電機(jī)組在正常使用時排煙管溫度可以達(dá)到500 ℃左右，主機(jī)排煙管余熱未被有效利用，造成了能源的浪費(fèi)。對柴油機(jī)排煙管的重新設(shè)計改造，將有效解決以上問題，為廣大職工營造舒適的生活環(huán)境。

2 ?現(xiàn)狀調(diào)查

勝利九號平臺共有四臺卡特彼勒3516柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組，安裝于生活區(qū)下方的柴油機(jī)艙內(nèi)。主機(jī)排煙管由船首方向伸出機(jī)艙，沿生活區(qū)后墻壁垂直向上延伸，尾端開口位于生活區(qū)樓頂下方3 m處。而生活區(qū)兩臺中央空調(diào)位于樓頂左部，除風(fēng)向由船尾至船首的情況以外，在其他風(fēng)向時，主機(jī)尾氣將被吸入生活區(qū)，造成室內(nèi)空氣的污染。

勝利九號平臺生活區(qū)后視圖如圖1所示。

如圖1所示，主機(jī)尾氣自排煙管排出后，隨即上升至生活區(qū)頂樓，由中央空調(diào)進(jìn)風(fēng)口被吸入生活區(qū)內(nèi)部，尤其風(fēng)向自左至右時，生活區(qū)內(nèi)能聞到明顯的主機(jī)尾氣味，嚴(yán)重影響職工的身心健康。

3 ?改造的目標(biāo)及可行性分析

3.1 ?改造的目標(biāo)

本次改造的目標(biāo)主要有兩個：

①通過排煙管下行改造，有效解決主機(jī)尾氣進(jìn)入生活區(qū)影響職工健康的問題，改善職工生活環(huán)境，同時主機(jī)排煙管進(jìn)行下行改造設(shè)計，使排放符合船檢要求。

②在排煙管上設(shè)計加裝利用余熱供水系統(tǒng)，滿足生活及衛(wèi)生用水，系統(tǒng)的設(shè)計安裝達(dá)到節(jié)能減排、能源再生利用的目的。

3.2 ?目標(biāo)可行性分析

目標(biāo)的可行性分析如圖2所示。

4 ?主要原因分析

經(jīng)過進(jìn)一步討論和深入研究，總結(jié)主機(jī)排煙管改造工作難度分析，如圖3所示。

4.1 ?施工位置較高

位置較高是排煙管改造工作難度來源的關(guān)鍵因素，但此因素不可控。主機(jī)排煙管彎頭距離甲板高度約為4 m，且緊貼生活區(qū)后墻壁。進(jìn)行下行改造時，需將原排煙管彎頭改為三通，一端繼續(xù)保持向上，一端連接管線伸出舷外在通過彎頭使開口端位于船體下方。涉及高空及舷外作業(yè)，施工難度可想而知。

4.2 ?不易焊接是造成施工困難的主要因素

而焊接困難一般由以下幾個方面引起：①排煙管材質(zhì)不易焊接;②位置較高且緊貼墻壁;③人員技術(shù)水平制約。在以上三個因素中，選用合理材質(zhì)的管道可以克服第一個因素，而第2個因素不可改變，因此第3個因素是克服此困難的主要因素。

4.3 ?改造后排煙管的結(jié)構(gòu)復(fù)雜

改造后排煙管的結(jié)構(gòu)復(fù)雜也是施工困難的重要因素，在一定程度上可控。造成排煙管結(jié)構(gòu)復(fù)雜的原因：①拔樁、拖航等特殊工況狀態(tài)時，下行改造后的排煙管出口位于海平面以下;②平臺特殊空間所限;③余熱供水系統(tǒng)與現(xiàn)有熱水系統(tǒng)的設(shè)計連接。在以上三個因素中，只有3為可控因素，其它不可控。

4.4 ?其它因素

①閥門數(shù)量較多及安裝位置的選擇，為可控因素;②測量誤差。

從以上可以得出下面的要因分析圖，如圖4所示。

5 ?對策實(shí)施

①把整個改造工程作為一項(xiàng)關(guān)系職工切身利益的大事來抓，建立嚴(yán)格的排查制度及施工管理?xiàng)l例。②嚴(yán)把選料質(zhì)量關(guān)。原柴油機(jī)排煙管已使用5年，質(zhì)量過硬，宜選用與其相同的管道，既可保證管道本質(zhì)安全，又利于焊接作業(yè)。另外，與供應(yīng)站積極聯(lián)系協(xié)調(diào)，盡最大可能選擇質(zhì)量較好的閘門，以確保整個工程改造后主機(jī)排煙系統(tǒng)的使用壽命。③余熱供水系統(tǒng)采用類似空調(diào)蒸發(fā)器式的結(jié)構(gòu)，充分增加與主機(jī)尾氣的接觸面積及接觸時間。此余熱供水系統(tǒng)，由水泵直接供水，另一端通過管道連接于平臺現(xiàn)有熱水電熱水罐上水口，在通過熱水罐出口，借助原有供水管道，滿足各處所需。如此則可保證，來自余熱供水系統(tǒng)處理過的水，由熱水罐自帶溫控器實(shí)時檢測，即使在尾氣不足，水溫較低的情況下也可大大縮短電熱水罐加熱時間，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。④通過廣泛研討論證，集思廣益，充分考慮各種工況及可能遇到的問題。針對拔樁、拖航等特殊工況狀態(tài)時，下行改造后的排煙管出口位于海平面以下的問題，在保留現(xiàn)有上行管道的基礎(chǔ)上加裝下行管道。將原排煙管彎頭改為三通，一端連接原上行管道，一端連接加裝的管道。先按原高度平移至舷外，再緊貼船體下行，使尾端開口位于船體之下。這樣可保證：尾氣在氣流的作用下迅速消散，而不會被吸入生活區(qū);同時水平段較高的高度也使得在某些特殊工況時，即使馬克線全部位于水面以下，也不至于有海水灌入主機(jī)。另外，在上行及下行的排煙管道內(nèi)分別安裝兩組閘門。每組由一個電動蝶閥及一個手動蝶閥組成。其中，兩個手動蝶閥處于常開狀態(tài)作為特殊情況下的備用閥門;上行管道內(nèi)的氣動蝶閥除拔樁、移位等特殊工況外均處于關(guān)閉狀態(tài)，以保證尾氣只有下行一條通路;下行管道內(nèi)的氣動蝶閥平時根據(jù)排煙情況適當(dāng)控制開關(guān)大小，以調(diào)節(jié)尾氣與余熱供水系統(tǒng)的接觸時間，在不影響柴油機(jī)正常工作的情況下，盡可能多的利用尾氣余熱。

6 ?效果確認(rèn)

6.1 ?效果對比

通過有效的執(zhí)行既定措施，平臺柴油機(jī)排煙管實(shí)現(xiàn)下行改造。徹底避免了尾氣被中央空調(diào)吸入生活區(qū)，危害職工身心健康的問題。同時，通過余熱供水系統(tǒng)充分利用了尾氣的熱能，滿足了平臺部分熱水需求，有效縮短了電熱水罐的工作時間，節(jié)能減排、能源再利用的目的，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的目標(biāo)。

6.2 ?經(jīng)濟(jì)效益評價

①經(jīng)濟(jì)效益評價。有效減少了電熱水罐的工作時間，節(jié)約了電能;同時，尾氣不再被吸入中央空調(diào)，無形中延長了兩種設(shè)備的使用壽命。②社會效益評價。有效解決了主機(jī)尾氣對職工身心的損害，大大改善了職工的生活環(huán)境，充分體現(xiàn)了“以人為本”的原則，有利于職工隊(duì)伍的穩(wěn)定及激發(fā)干勁。對鉆井平臺的柴油機(jī)排煙管設(shè)計改造工作具有良好的指導(dǎo)意義。

7 ?結(jié) ?語

本鉆井平臺柴油機(jī)排煙管下行設(shè)計及余熱再利用的改造工程，也存在一定的問題，主要是氣動蝶閥的開關(guān)量控制無法制定具體標(biāo)準(zhǔn)，余熱供水系統(tǒng)中冷水與尾氣的接觸面積也很有限，熱交換的充分性是本改造沒有處理好的一個問題。技術(shù)的發(fā)展是永無止境的，下一步我們將以如何進(jìn)一步提高主機(jī)尾氣熱能的利用為方向，進(jìn)行更深入的研究。

參考文獻(xiàn)：

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