天然气站场放空系统计算

天然气站场放空系统计算

大火释放系统是连接石油、天然气和油气工程的辅助装置，也是该装置的最后一个安全屏障。本文通过APIRP521《RecommededPracticeforGuideforPressure-RelievingandDepressuringSystems》《泄压和放空系统》规范结合天然气处理厂667标段放空系统实例对天然气站场放空系统进行不同泄放量的放空计算,进行对比。并应用AspenFlareSystemAnalyzer模拟软件,对整个管网进行模拟,核算背压。1安全阀放空及维护检测放空集输系统放空主要包括火灾等情况下紧急泄压放空、超压情况下安全阀起跳泄压放空以及维护检测时的放空,应对不同工况下可能出现的放空量全面评估。使得放空系统能适应其中最大放空量的要求在这里,考虑的是在火灾情况下的紧急泄压放空的计算。1.1根据现场规模确定最大加载时间以667天然气站场的总规模700×101.1.1弹簧安全阀的布置背压即放空时放空阀出口的压力,安全阀开启前泄压总管的压力与安全阀开启后介质流动所产生的流动阻力之和。根据GB50251-2003《输气管道工程设计规范》第3.4.5条第1、2款规定:放空时,必须确保任一安全阀(普通弹簧安全阀)的背压不大于该安全阀定压的10%。尽管由于泄放源的位置不同,考虑流动阻力及瞬时泄放,管网上的每处压力不尽相同,但可根据阻力损失,估算每一安全阀后的泄放背压,这是安全阀选型基础,在选定总管及支管管径时应注意其压力不能影响安全阀的正常泄放,因为系统背压过高,泄放装置将无法起跳。一般的设计标准是气体在总管网中的压降低于其上游压力的10%1.1.2管道计算长度根据SH3009-2005《石油化工企业燃料气系统和可燃性气体排放系统设计规范》附录A推荐公式:(1)当管网压力小于或等于500kPa(绝)时:式中:PPL—管道计算长度,即直管长度与管件、阀件当量长度之和/m;μ—水力摩擦系数;γ—气体相对密度;T—操作条件下的气体温度/K;Q—折算为标准状态下的气体体积流量/(md—放空管内径/cm;ΔP—管道压力降/kPa(绝);Ra—管内壁绝对粗糙度/cm,无内涂层新钢管取0.003cm;Re—雷诺数。1.1.3火炬装置出口压力排放管网的压降计算可按下列步骤进行:(1)初定管网中各管段的管道内径D,各管段的当量长度L(将管件引起的局部阻力当量成管道阻力)。(2)确定马赫数。放空管管径主要取决于放空立管的放空量和出口处允许的马赫数,可通过提高出口处气体的马赫数来减小放空管径,但马赫数偏高会导致放空噪声过大。根据规范GB50183-2004规定,事故状态下,出口处马赫数不高于0.5马赫。因此,在本次计算时,可以根据出口处马赫数为0.5马赫来计算。(3)计算各管段压力降。火炬装置出口处压力为零,这样,从火炬装置出口处开始,将下游管段的入口压力作为上游管段的出口压力,代入公式(1),逐管段从下游向上游进行计算。一直进行到泄放装置处(安全阀)为止。(4)计算所得安全阀处的管道入口压力即为安全阀实际所承受的背压.将安全阀实际所承受的背压与安全阀的最大允许背压进行比较,要求安全阀实际所承受的背压接近但不超过最大允许背压(绝压)。安全阀的最大允许背压决定于安全阀的型式,其值一般由安全阀制造厂提供。对于普通弹簧式安全阀,最大允许背压(表压)一般取其整定压力(表压)的10%;对于背压平衡式安全阀(例如波纹管式安全阀),最大允许背压(表压)一般取其整定压力(表压)的40%。(5)若计算出的P应该指出,在设定各管段管道内径时,有一个经济权衡问题。一般地,对于较长的主管道,应尽量减小其内径,以降低投资。在计算时,对不同管段可设定不同管道内径,提出多种可行方案,从中选出投资最小的作为最终结果。1.1.4火炬总管流量计算667站场A包及放空系统管网模型如图1所示。A为火炬装置,该系统有4个泄放点,分别为C、D、E、F,各泄放点泄放装置的泄放量和其它泄放条件见表1。管网各管段的长度与初定管道内径及其它泄放条件见表2。代入公式(1)计算出P照此,对各管段进行计算,计算结果列入表3。由表(3)数据可知,计算得出的各泄放点的管段入口压力P故设定总管管径符合管道压力降及背压要求。得放空总管径为:DN700。1.2api521系统按照《GuideforPressure-RelievingandDepressuringSystems》API521,如在火灾情况下,为了保证处理轻烃的压力容器等设施安全,一般要求在15分钟内将压力降至690kPa或容器设计压力的50%(取其中较低的压力)。1.2.1最大放空量的确定(1)确定设计压力高于690kPa的设备及站场管线总容积。(2)计算在15min内将压力降至690kPa时,站场总容积的泄放量即为最大放空量。如下表。经核算,667天然气处理站在15分钟内将压力降至690kPa时的泄放量为16.2×102与api521规范的核算对比对于不同泄放量情况下的667站场放空系统的计算结果对比如表5。得出结论:以站场规模确定的最大放空量的值相对于API521规范核算值偏大。从而造成工程投资估算的增大(约300万元)3flat成立了一个基于flat的火炬设计模型3.1泄压阀的出Flarenet软件需要对各泄放阀进行参数设置,如图2。从图2中可以看出,计算一个泄压阀需要知道的量有:最大工作压力(MAWP),泄压阀的进口温度,泄压阀的出口温度,流体的质量流率,流体的额定流率。其中,流体的额定流率是其质量流率的1.2倍。建立flarenet模型如图3。3.2背压计算将已手算放空管径,分液罐,火炬选型输入Flarenet模型,4放空系统背压核算(1)以站场规模确定的最大放空量的值相对于API521规范的核算值偏大。(2)API521计算667放空管径为DN500,相比于目前667放空管径DN600(考虑一定余量)