長輸天然氣管道場站放空系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思考

劉小兵　汪益寧　徐濤

摘 要：文章對長輸天然氣管線的放空過程進(jìn)行了簡單介紹，并以某長輸天然氣管道為例對放空系統(tǒng)的計(jì)算過程進(jìn)行了詳細(xì)分析，最后根據(jù)計(jì)算結(jié)果對各站火炬和放空豎管進(jìn)行設(shè)置。

關(guān)鍵詞：場站；放空系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

中圖分類號：TE832 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）23-0007-03

1 放空過程分析

管道放空過程考慮如下步驟：

第一步：若管道工藝站場配置有壓縮機(jī)組，則優(yōu)先考慮利用管道壓縮機(jī)對干線管道進(jìn)行降壓；

第二步：若管道的維搶修隊(duì)伍配置有移動(dòng)式壓縮機(jī)組，可利用移動(dòng)式壓縮機(jī)組對放空管道進(jìn)一步降壓；

第三步：線路段管道壓力降至6 MPa或更低壓力時(shí)，利用放空豎管（或放空火炬）進(jìn)行放空。借鑒ILF、PENSPEN等國際咨詢公司相關(guān)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，放空設(shè)計(jì)須考慮放空過程中發(fā)生的意外點(diǎn)火對周邊環(huán)境和人員的影響，須對豎管周圍的熱輻射強(qiáng)度和范圍進(jìn)行了計(jì)算。

其中第一步、第二步為降壓過程，該過程不對管道中的天然氣進(jìn)行放空。該過程可通過SPS軟件對線路管道系統(tǒng)的降壓過程進(jìn)行分析。得出管存氣體壓力-時(shí)間曲線?？紤]不首先進(jìn)行放空有如下原因：一方面，作業(yè)人員到達(dá)需要放空的管段需要一定的時(shí)間，另一方面，對管道降壓后再放空，可充分利用管道中的天然氣。

第三步分析又分為放空過程分析、噪音分析、熱輻射強(qiáng)度分析和擴(kuò)散范圍分析。放空過程分析可利用TGnet軟件進(jìn)行模擬，得出放空過程流量（質(zhì)量流量）-時(shí)間曲線、溫度-時(shí)間曲線、壓力-時(shí)間曲線等；噪音分析是利用Flarenet軟件，根據(jù)放空的質(zhì)量流量和初選的放空管、放空豎管（口徑、長度、高度），對放空所產(chǎn)生的噪音進(jìn)行分析；熱輻射強(qiáng)度分析和擴(kuò)散分析是利用Phast軟件，根據(jù)放空的質(zhì)量流量、流速等參數(shù)，對放空豎管周邊的熱輻射強(qiáng)度和擴(kuò)散情況進(jìn)行分析，以確定合適的放空豎管高度和與周邊建筑的距離。

2 放空計(jì)算

本工程在按《石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》進(jìn)行計(jì)算的基礎(chǔ)上，參照APIRP521相關(guān)內(nèi)容，放空豎管放空的擴(kuò)散過程進(jìn)行了模擬計(jì)算，并對放空時(shí)發(fā)生意外點(diǎn)火，豎管周圍的熱輻射強(qiáng)度和范圍進(jìn)行了定量分析。

2.1 放空流量的計(jì)算

氣體擴(kuò)散焰輻射率 F，見表1。

2.4 某長輸天然氣管道主要參數(shù)取值

2.4.1 放空壓力

在放空前，可將放空管段上游線路閥門關(guān)閉，下游壓縮機(jī)繼續(xù)運(yùn)行降壓，在下游壓縮機(jī)進(jìn)口壓力降為5 MPa左右關(guān)閉放空管段下游端閥門。對上述放空操作進(jìn)行模擬，放空管段的平均壓力約為6 MPa，放空計(jì)算中，管道平均壓力按6 MPa考慮。

2.4.2 放空立管出口速度

根據(jù)《石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》要求，在事故狀態(tài)下，放空立管出口不高于馬赫數(shù)0.5。

2.4.3 熱輻射強(qiáng)度半徑

依據(jù)APIRP521中相關(guān)規(guī)定，放空過程如果發(fā)生意外點(diǎn)火，熱輻射強(qiáng)度為6.31 kW/m2的區(qū)域半徑處，工作人員可以承受 10 s長的熱輻射時(shí)間，該時(shí)間內(nèi)，人員可以迅速撤離該區(qū)域。因此，放空豎管周圍半徑以6.31 kW/m2來取值。

2.5 計(jì)算結(jié)果

根據(jù)以上放空過程分析和選取的放空基礎(chǔ)參數(shù)，利用相關(guān)模擬分析軟件，某長輸天然氣管道放空計(jì)算結(jié)果，見表2。

3 放空火炬和放空豎管設(shè)置

根據(jù)以上計(jì)算分析結(jié)果，推薦設(shè)置的放空豎管規(guī)格如下：

①油氣合建的工藝站場設(shè)置放空火炬，放空火炬僅預(yù)留手動(dòng)點(diǎn)火接口，其它工藝站場僅設(shè)置放空豎管，干線放空火炬和放空豎管出口管徑DN350，高度25 m，離站場的距離原則上不小于70 m。

②干線閥室設(shè)置放空豎管，放空豎管出口管徑DN350，高度20 m，離站場的距離原則上不小于25 m。

③支線工藝站場。

其一，K1分輸清管站與油管道9#末站合建，設(shè)放空火炬，僅預(yù)留手動(dòng)點(diǎn)火接口，其出口管徑DN200，高度15 m。

其二，其它各支線工藝站場設(shè)置放空豎管，各支線工藝站場放空火炬和放空豎管離站場的距離原則上不小于70m。放空豎管參數(shù)，見表3。

④支線線路閥室放空立管規(guī)格如下：

其一，LF-YX支線的LF-KMX段管線、XC-GL支線、QZ支線3條支線閥室放空立管出口管徑DN200，高度15 m；

其二，LJ支線、LF-YX支線的KX-YX段管線、DY支線、QZ-FCG支線、QN-BH支線5條支線閥室放空立管出口管徑DN100，高度15 m。

閥室放空立管距離閥室的距離原則上不小于25 m。

參考文獻(xiàn)：

[1] 巫雪.淺談輸氣站場放空系統(tǒng)設(shè)計(jì)[A].中國油氣田地面工程技術(shù)交流 大會論文集[C].2013.