浮式生产储油轮总体方案设计论述

2014-02-12单玉琴

天津科技 2014年3期

关键词：吊机分离器风向

单玉琴

(中国海洋石油能源发展股份有限公司油田建设工程公司天津 300452)

0 引言

浮式生产储卸油装置(FPSO)是集油气处理、储油与卸油、生活、发电等为一体的海上油气开采装置。FPSO主要包括3大系统：船舶系统、上部油气处理设施和单点系泊系统(见图 1)。本文主要对某项目FPSO总体布置设计中的基本思路加以论述。

1 总体布置方案设计

FPSO的总体布置关系到设计的总思路，涉及到结构、上部模块、船体、安全消防、建造方案、建造程序、建造场地的选择、建造费用、海上安装以及生产操作等各个环节。因此，项目启动初期一定要反复讨论优化，整体统一考虑，并确定一个合理可行的总体布置方案。

对 FPSO 的总体布置，要求考虑到安全/环保/人员健康、流程合理和操作方便等3方面的问题。

1.1 安全/环保/人员健康

1.1.1 油气处理设备与公用设备分开布置

油气处理设备与公用设备要分开布置，分别布置在不同的模块上，模块之间的最小间距为3,m(采用A60级防火墙的除外)或 5,m 比较安全。本项目FPSO设计考虑了6,m的间隔，安全系数比较高。

如果公用设备由于流程的考虑放入油气设备处理区内，则要考虑防爆要求。

1.1.2 充分利用自然通风，排出烃类气体

按照DNV规范DNV-OS-A101,2001要求，设备布置的最基本原则是利用主导风向将烟气及天然气排散。对平台来说，除主导风向外，还有其他方向的风，布置时只能考虑主风向。FPSO具有天然优势。海上 FPSO围着单点旋转，如同一个大型的“风向标”，在风和流的共同作用下不停旋转，而主风向与流向基本一致(有一定夹角但不大)，因而一般情况下风是从船艏吹向船艉的。要利用 FPSO的天然优势，合理布置FPSO上的设备，充分利用自然风将烃类气体自然吹散。

本项目FPSO模块上设备置于敞开的空间，通风较好，而且上部模块利用固定及滑动支墩支撑在船体主甲板上，模块甲板与船体主甲板之间有4.4,m的空间，这样不仅有利于管线布置，也有利于油气的自然扩散。

1.1.3 火区划分

火区划分对于面积和空间都有限的平台来讲十分重要。FPSO面积较大，可以考虑危险区和非危险区拉开3,m的最小间距。但如果设备布置间距过大，会使模块面积过大，尤其是油气处理模块过大会增加消防水量。本项目 FPSO最大消防水量在上部模块，当上部模块发生火灾时，4个工艺模块2,600,m2全部喷淋，喷淋量为 1,000,m3/h，电量为 510,kW(主机供电)，消耗的消防水量过大。因此，可适当利用 FPSO上空间进行立体布置，减少消防水量。

1.1.4 安全逃生通道

安全逃生通道的布置应遵守以下原则：

①主逃生通道应在模块的四周布置，尽量避免弯曲，最小宽度为 1.2～1.5,m，最低高度为 2.0,m。本项目 FPSO上部模块四周的逃生通道不直，不够通畅。②通向直升机甲板及救生艇集合区的梯道，要设计允许伤员担架通过。船体的设计单位习惯于采用船用标准，梯道的设计通常较窄较陡，应按 45,°和 1.5,m宽设计。

1.1.5 FPSO总体布置的综合考虑

一般情况下，生活楼及公用设备布置在上风向，油气设备布置在下风向。本项目FPSO的设备布置与上述原则不一致，这是由于本项目的项目特点决定的。由于 FPSO的生活楼在船艉，可能会对安全健康带来潜在的不利因素。

1.1.5.1 安全问题

①生活楼的下方是泵舱，泵舱是 I类危险区，泵舱内有很多管线、法兰，可能产生泄露，对生活楼产生安全隐患；②生活楼左舷下方有尾输装置，按DNV的 FPSO规范，尾输装置不能布置在生活楼附近；③生活楼在下风向，一旦上风向的油气处理设备泄露或失火，油气或烟气对人员逃生产生不利影响；④直升机甲板在下风向，烟气会对直升机起降产生影响；⑤穿梭油轮可能碰撞位于船尾的生活楼。

1.1.5.2 健康问题

①烟气对人体健康的损害是潜在的和长期的；②含油污水的排放点在船的中后部，而造水机使用的海水吸入口在船艉，排放污水中的污油及化学药剂对淡水有影响。

此外，考虑到安全、人员健康等各种因素，生活楼应布置在船艏。从船艏到船艉依次布置如下设施：直升机甲板、生活楼、小型的生活楼物品用的吊货甲板、单点、吊货甲板、公用设备(配电间、主机、锅炉等)、油气处理设施、火炬、尾输设施、机泵舱。

1.1.6 其他安全事项

①对于南海地区的FPSO来说，要考虑台风对生产设施及电气房间的影响。如灯具、管线、就地控制盘、喇叭等户外设备要考虑阵风的影响；上部模块电气房间的门必须防水；管线保温皮要考虑防腐问题；船艏应有防浪墙等。

②上部模块风雨密门的设置。由于缺乏南海海域恶劣海况经验，详细设计承包商COOEC考虑上部模块房间只使用防火门，经后阶段整改，上部模块每个房间都增加了防雨门。在今后设计过程中，上部模块房间可考虑使用防火的风雨密门。

③防止落物对人员及设备的影响。如本项目FPSO的右舷吊机覆盖区 MCC顶部有柴油泵、柴油罐等，这都要考虑防落物措施。

④生活楼及公用区的房间布风器，建议不放在吊顶上，可考虑布置在墙壁的底部。当火灾发生时，仅关闭出现火源房间的防火风闸，其他房间继续供风，烟气由下向上流动，以有利于人员逃生。

1.2 流程合理

首先，分离器的布置。分离器应尽量沿船的轴线纵向布置。对 FPSO来说，要考虑船体的横摇对油气分离器液面的影响，因而对罐体进行沿船纵向布置，以减少船体摇摆时对罐内液面的影响。另外，分离器的液位计要放在分离器分离舱室的中间部位，同样可减少船体摇摆对液面的影响。

其次，高程要有利于液体的重力流动。如开/闭排罐及火炬分液罐应放在低于主工艺设备的位置；本项目FPSO上低压分离器布置高度较高，原油经过低压分离器的稳定后，直接靠重力进原油增压泵，可充分利用能量。

由于电站模块和热站模块属于非危险区，燃油处理橇、燃油循环泵橇、燃油增压泵橇、热介质锅炉原油日用罐及其输送泵，放在危险区(本项目 FPSO放在水处理计量模块)靠近主机与锅炉的一侧。

1.3 操作方便

设备布置时要考虑物品的吊装及运输。本项目FPSO在模块的中间设置了一条 5,m的设备运送通道，有利于操作及设备运输。虽然这种思路很好，但在具体设计时，中间的通道做成了框架型式的管廊(pipe rack)，其立柱等结构件影响了通道的净宽度，浪费了钢材、劳动力。另外，由于两模块中部布置管廊，使模块边缘已接近船舷，对船体结构强度不利。

考虑到操作及维修的灵活性和方便性，吊机的设置应能够覆盖整个上部模块，对于吊机的覆盖半径，应充分考虑周全。FPSO上宜设置 3台吊机，使之覆盖全部区域，尤其是原油处理模块及水处理模块。对于本项目 FPSO，左舷吊机的覆盖半径就不能到达右舷电脱水罐上的变压器；而且现有吊机有可能对备用换热器未来的安装造成困难；另外，由于吊机的覆盖半径及吊机数量不够，考虑水力旋流器维修需要拆除其两端盲板，不得不设置了吊装支架，在维修时在上面增加吊点。但是由于水力旋流器的盲板比较大，用手动吊葫芦操作也有一定的困难。因此，为吊装作业方便，宜布置 3台吊机并适当降低吊机的高度，以利于操作。可移动式柴油驱动型吊机是吊机设计的新型方案，该吊机方便操作，是今后吊机设计工作的发展方向。