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近海天然气加工工业的电伴热解决方案

防寒
加工
保持居住区舒适
结论

天然气作为清洁能源和化学原料都极具价值。从勘探到分销和最终使用的地点,天然气需要多个加工步骤。这些步骤需要能够远距离输送天然气、回收气流中包含的有价值成分,以及提供方法安全去除气体中所含的有毒和对环境有害的成分。为确保安全的工作流程,近海石油和天然气工业给电伴热解决方案提出了许多挑战。

通常情况下,我们为寒冷气候中或北极地区运营的船舶提供两种主要的伴热应用和三个层级的海洋和近海工业保护。一般而言,这意味着电伴热解决方案的近海石油和天然气应用可分为三个领域。


1. 防寒

逃生通道、走道、楼梯和扶手的防冰或除冰。结冰是在严寒地区工作的最大问题之一。平台表面、走道和楼梯上的海水喷雾结冰和大气结冰会导致滑倒事故。另外还要采取门和安全舱口的防冻措施。冰冻的门密封件会在出现警报时导致严重的安全危害。为减少安全危害和确保安全操作,必须为堆放区、直升机甲板、天窗、救生艇吊艇架和 GPS 及通信天线提供防冻保护。天线结冰会影响船舶的通信和定位。水管防冻保护对于生产和加工用水管道、淡水/饮用水和废水管道以及防火管道都必不可少。


2. 加工

第二项应用保护寒冷和北极的天气中的加工管道和设备。加工的需要和产品的特性也是采用伴热的原因。粘性产品必须加热后才能运输。近海生产平台上一些设备(例如分离器)在石油和天然气生产阶段可能会形成蜡(石蜡)。电伴热可以防止在分离器上形成蜡和水合物,避免它们影响到仪器的运行和堵塞加工管道。其他需要伴热的石油和天然气加工设备包括测试分离器、第一和第二级分离器、提升气系统、压缩机、涤气器提升气模块、燃气系统等。除了加工设备外,出于操作和安全的目的,以下区域也需要进行防冻保护:装卸管线、燃气蒸汽回流管线、防火管线、带材和清洁管线、燃油油管、储罐和容器、甲板及油舱清洗管线、机房燃料和滴管、交叉管线、歧管和安全喷淋。

维持加工温度的应用特别需要正常运作的控制系统。整个系统的伴热部分既可以被视为心脏,但同时也是提供操作大脑的监视和控制系统。由于加热系统必须在任何时候能够运行,因此需要有内置的冗余来确保在系统的任何部分出现故意或关闭时,它的备份可以在维修和恢复主要运行模式前起到替代的作用。

另外在设计综合控制系统时也必须考虑数据整合、通信和用户界面偏好。该控制系统必须易于使用,但又能阻止未经授权的访问。运营商应该能够在本地访问关键参数,而系统应能经由业界公认的数据通信协议传输关键数据。


3. 保持居住区舒适

 在这些区域,维持热水温度和防止淡水管道冻结起到重要作用。冻结的水管可能会爆裂和损坏管道系统,从而不能确保向工作人员提供可靠的供水。 应用电伴热系统的三个层级取决于环境温度、低温下的产品特性,以及风速和风向。通常,标准情况的地区气温大约是 -15°C,寒冷地区大约是 -30°C,而北极地区大约是 -45°C。DNV 建议的防寒基本要求是:

防冰和除冰的加热功率容量不得小于:

这些是最低的加热输出要求。个别情况下,由于空气对流,较低的环境温度和/或较高的风速会增加热量损失,应相应地增加热量输出。

设计加热系统时应将以下因素纳入考虑:

根据防寒计划,对船舶的上层结构表面和系统进行伴热或去冰时要考虑:开放甲板区域、舷门、楼梯、可能结冰的上层结构区域,以及栏杆。eltherm 电伴热解决方案用于防止一系列应用设施的冻结,例如:暴露在外的管道、舱通风孔、仪表、再循环壳阀门、舷外排放口和排水系统。eltherm 根据环境条件进行有限元分析 (FEA) 模拟,以确认和核实每个设计。通常情况下,所有的产品和解决方案必须根据 DNV-GL、ABS、BV、TUV、ATEX 和 IEC Ex 标准得到验证,并且满足海洋以及石油和天然气近海危险和恶劣环境应用的要求。

Beispiel FEA: Umgebungstemperatur = -30°C, Raumtemperatur =15°C, Windgeschwindigkeit = 0
样品 FEA:环境温度= -30°C,房间温度 = 15℃,风速= 0
Beispiel FEA: Umgebungstemperatur = -30°C, Raumtemperatur =15°C, Windgeschwindigkeit = 20 m/sec.
样品 FEA:环境温度= -30°C,房间温度 = 15℃,风速= 20 米/秒

为确保安全、可靠和高效运行,对近海石油和天然气应用的电伴热系统进行适当的设计和施工至关重要。加热电缆设计有许多不同的类型和构造,并且应在考量中纳入主营相应产品制造的伴热供应商和最佳解决方案的选择。对于项目工程的重要组成部分不应心存侥幸,因为系统故障可能会导致运营商和近海设施所有者的高昂成本和重大损失。另外必须考虑加热系统所有组件暴露其中的恶劣环境,加热电缆的材料选择和工艺对于确保长时间的运行寿命关系重大。

要想以合理的成本成功实施可靠且高效的系统,在规划阶段使用最先进的设计工具(包括提供最佳布局和故障分析的多维建模软件)必不可少。eltherm 加热电缆与单独规划和设计的监控系统相结合,是实现可靠且高效加热系统的最佳解决方案。


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