天然气净化厂火炬及放空系统设计

天然气净化厂火炬及放空系统设计

0净化厂的火炬过去，火炬被认为是一种燃烧和污染安全的装置。燃烧气体的主要是净化厂产生的残余或无用气体。如今净化厂的高低压火炬主要作用是保证净化厂的安全生产,减少净化厂对环境的污染。合理的火炬及放空系统的设计应注意以下几点。1火炬的直径和热辐射火炬设计人需要知道放空气数量及性质,包括流率、温度、压力和化学成分。如果要设计成无烟火炬,必须有相应的法规要求或是甲方批准,因为无烟火炬的价格昂贵。比起事故放空,在净化厂正常操作时火炬的放空量是很小的,仅为取样放空,没有必要设消烟设施。实际上以前的多数净化厂火炬设计均未考虑消烟。下面介绍设计火炬时重要的参数:.放空压力-决定火炬筒体直径的重要参数。.火炬的类型。.火炬头的材质——通常是310不锈钢。确定材质要根据火炬运用及甲方的要求:是全部用不锈钢还是一半用不锈钢或是三分之一用不锈钢。.地面热辐射值——保护操作人员和设备,防止设备发生故障。地面热辐射值影响筒体高度;越低的热辐射值要求,火炬的筒体就越高。地面热辐射值要求在1.58～15.77kW/m.热密度传播比值也叫作热辐射率,是决定火炬筒体高度的另一个重要因素。辐射率由放空气的组成决定。放空气中的碳氢的比值越大,辐射率越大。在很多时候,我们无法得到确切的热辐射率,那么保守计算时可以取热辐射率为0.25。.放空气出口的速率也影响火炬的高度。放空气出口速率越高,火炬筒体就越低。放空气出口的速率不能太高,否则火炬可能熄灭。早期的火炬马赫数别限制在0.2。现在放空气速率的马赫数在0.2～1.0。如果没有特殊的速率要求,马赫数一般为0.3～0.5。.风速影响火炬筒体的高度和热辐射区域——火焰热影响地区,故应根据当地的气象条件,取合理的风速。.支撑类型——拉绳式、自支承式和塔架式,应该详细说明。表1列出了买方和卖方需要详细提供的数据2高压放空分离器放空管系统包括支管、汇管及分离器。多条放空管线系统的设计可能有明显的优势,对那些需要处理后才能放空的物流更是必不可少。选择的设计方案应该是尽可能少的分离器满足所有可预见的情况下的安全操作。例如长北气田开发项目CPF、井丛配套工程火炬及放空系统的高压部分就是采用两个系统高压放空管线而共用一个高压放空分离器。系统的设计并不是孤立的,全厂应该统一规划。在某些情况下,火炬筒体和火炬头是可以共用的。例如同福场铁厂沟天然气净化厂工程火炬及放空系统,由于本净化厂处理量只有40×10当考虑一个高低压处理系统的技术要求时,有必要考虑在系统中泄压阀泄压情况。如果有大量的高压源且有大量的高压气体而有相对少的低压源,那么一般建一套高压系统和一套低压放空系统更加经济。设计人员需要确定最合理的火炬放空系统的数量,以及每个泄压设备中的气体应排向哪个放空系统。3其他无热负荷为了确定主要放空管的最大负荷,要求设计人员仔细考虑可能发生的情况:这种情况可能导致多个设备或系统同时放空。任何情况下最大负荷都没有必要考虑为最大的质量流率,但是流速影响最大压降。因此,设计人员必须知道放空气的压力和分子量。因为两个或更多不相联系的意外事故同时发生的可能性很小,所以不相联系的意外事故同时发生时的放空量不作为决定最大放空负荷的因素。例如:一般没有必要假定在火灾情况下发生工艺系统出口堵塞。然而,在某些工艺设备布置中,起火可能会造成局部电线或仪表空气管线破坏从而导致阀门关闭,进而致使工艺系统堵塞。因此,应该对每个偶然事故可能引起的后果进行检查。每个设备都有一个最大的泄放负荷,各个设备都不同。一般情况下,泄放负荷包括以下一点或几点.在停电情况下或意外情况所有设备的泄放频率;.部分设备失效时的影响;.如果一个误操作发生时的最大泄放量;.紧急泄压时的最大泄放量;.火灾时的最大泄放量。设计火炬及放空系统的首要要求是确定处理量。若此系统只服务于单个压力泄放阀或减压阀,那么该系统的设计基数通常与压力泄放阀的最大流量相一致。若处理系统服务于多个压力泄放阀或者其他单元泄放量的50%而不是一个更大减压阀,那么就可以计算可能影响任何压力泄放阀或减压阀的所有偶然事故情况下的负荷。这就意味着与处理系统相连的每个压力泄放阀在每一个有关的偶然事故情况下,均可计算出流量、温度和流体参数。如果一个放空系统用于多个压力泄放阀或减压阀放空,那么设计人员应确定每个释放源的几何位置。还应该研究排放源进入一个或多个放空管线的的组合情况。根据设定的放空管线规划布置即可确定每段放空管线的负荷。最大负荷并不一定是最大排放量。最大负荷是流经整个处理系统时产生的最大压力损失流量。例如在温度为149℃、分子量为19、流量为12.6kg/s的气体流经系统时会产生较大的压降,且比温度为38℃、分子量为44、流量为18.9kg/s的气体所产生的压力损失要大。确定了处理系统所要处理的负荷后,应确定在每个偶然事故情况下、每个压力泄放阀的最大允许背压。允许背压和以下因素有关:当压力释放阀的设定压力低于被保护设备的最大允许工作压力时,背压增值可以允许超过正常的限制范围。然而,最大允许背压受到API526的限制。在单个偶然事故影响若干个压力泄放阀时,泄放的同步性及其持续时间是决定组合负荷的非常重要的因素。如果涉及释放量很大的阀门,那么需要估计放空系统负荷的时间范围,这可能需要计算偶然事故开始发生至每一个压力泄放阀打开的滞后时间,并考虑储存量减少和组分变化对释放量的影响,以及设备压力增加对供给工艺系统的物料和能量的影响。操作人员的介入能力和时间可以作为减少放空系统负荷的一种方法考虑。DEP中规定一般的泄放系统的设计都是参照上一级过程单元泄放流率来设计,由于相邻单元出问题或停电,每个单元依次泄放,那么泄放量就应该是本单元100%的泄