lng改扩建项目火炬系统的改造与设计

lng改扩建项目火炬系统的改造与设计

1火炬系统最佳设计方案的确定由于火炬管理系统直接关系到系统的所有可靠性打开和储存的压力保护，因此火炬头和火炬装置的处理量很大增加，对设备和员工的操作和监控需要重新评估。因此，在收站扩建项目中，最佳发射系统的设计方案应尽量减少对现有发射系统的改造。然而,随着火炬处理量的提高,火炬分液罐、火炬管网和火炬头等关键设备都需要进行重新核算和调整,通过采用AspenHYSYS首先需要重新确定泄放源,分析各泄放源发生的组合工况,确定BOG排放系统的最大泄放量;根据该最大泄放量校核火炬能力,如果不能满足,可以通过工艺设计改造降低泄放量或者增加火炬数量实现增量处理;待确定火炬泄放量后,对火炬系统噪音范围、热辐射范围和无烟操作等重新校核;结合三维模型和工艺流程图对火炬管网进行反复迭代及校核计算,并核算泄放源动背压情况现以国内某接收站扩建工程为例,按照上述设计流程对整个火炬系统做改造计算。该工程主要包括新增两座16万m2安全阀泄气量计算精度新增储罐及其相关设施以后,增加多处泄放源,其中主要包括2个16万m为方便提高计算精度,安全阀泄放量可采用ASPENHYSYSV8.6软件进行模拟计算,计算和选型方法采用API520和API521要求3引起bog量增大的工况组合目前LNG接收站中,引起BOG大量生成的主要原因包括大气压变化、破真空补气阀故障、BOG压缩机故障、卸船过程以及全厂停电事故等以及组合发生工况。根据多年LNG接收站运行经验分析,引起BOG量增大有表1中的几种工况组合。通过表1的对比分析,火炬能力的确定应选用工况5(最大大气压变化和高压补气阀故障同时发生)最大大气压变化和破真空补气阀决定了火炬的处理能力,其中最大大气压变化引起的泄放量与LNG储罐的容积和数量、大气压变化速率有关,这些条件无法改变。另一项可变的是补气阀故障引起的泄放量变化,该泄放量与补气阀的流量有关,为降低火炬排放量,可将原1台补气阀更换为3台较小流量的,单台能力下降1/3,再考虑只有1台阀门出现故障的情况。经过此方法,最终扩建后火炬排放量降低至90t/h。4火炬排放系统利用项目已有火炬头数目、火炬烟筒高度和直径、火炬平台高度等数据,使用火炬专业分析软件———Flaresim核算火炬排量为90t/h下的辐射范围、噪音范围等。在计算中选择的是单点源和多点源结合的火焰计算模型———Mixer模型。4.1火炬处理能力通过Flaresim仿真火炬专业分析软件计算,项目扩建后,火炬处理能力增加到90t/h时,火炬出口流速是46.8m/s,马赫数是0.177。满足规范SH3009-20134.2结果表1对原火炬在90t/h泄放量下的热辐射强度进行模拟计算,结果如表2和图3所示。该项目中火炬分液罐等区域距离火炬的水平位置300m,根据辐射值计算结果显示在海平面距离火炬300m处最大热辐射值是1.116kW/m4.3火炬头噪声图火炬处理量增加,Mach值随之增加,相应的噪声也会增大。在正常条件时,低流量燃料气确保火炬微正压,地面噪声值非常低。但是在火炬最大量排放时,会出现很大噪音,通过对扩建后火炬头的复核计算得到噪声图,如图4所示。通过模拟计算发现在距离火炬120m(陆域装置)位置噪音是97dB,满足SH3009-2013中规定的“在全厂紧急事故最大排放工况时小于等于115dB”。综上所述,在采用3台小流量补气阀替换原1台大流量补气阀的方案基础上,通过对火炬处理能力、热辐射范围、噪声的复核计算,原火炬可以满足扩建工程的需要,无需再重新增加火炬设施。5火炬管网计算在LNG项目中,火炬管网主要用于收集安全阀泄放和LNG储罐超压排放的BOG。因此,在火炬管网设计时需要考虑火炬管网的压降能否满足储罐达到设计压力时的安全泄放。这个过程需要不断的核算,选出成本较低且安全合适的管网布置,优化火炬管网本扩建项目由于火炬处理量增加,火炬管网的阻力降需要重新计算。与传统计算方法如图5所示,扩建项目需要新增1条BOG总管和1个火炬分液罐,下面对新增BOG总管的管径及接口方案进行对比计算,选出最佳方案确保任何一个LNG储罐达到26kPa(G)时能安全泄放。主要对比表3中的三个方案。采用AspenFlareSystemAnalyzer火炬管网专业分析软件,假设火炬头压力为0kPa(G),反算得到各方案下各个储罐的压力如表4。结合储罐的设计压力和操作压力,以及管路的安全经济性,最终选择的是方案三。6火炬管网及火炬系统的设计方法本文以某接收站项目为例,重点讨论了扩建工程火炬处理系统优化的计算方法。通过ASPENHYSYS、Flaresim和AspenFlareSystemAnalyzer专业分析软件,结合工程经验在不增加火炬筒数目和改造火