FLARENET在天然氣裝置火炬管網(wǎng)設(shè)計中的應(yīng)用

劉芳(北京沃利帕森工程技術(shù)有限公司,北京100012)

FLARENET在天然氣裝置火炬管網(wǎng)設(shè)計中的應(yīng)用

劉芳(北京沃利帕森工程技術(shù)有限公司,北京100012)

本文闡述一種設(shè)計天然氣裝置火炬管網(wǎng)的途徑，即用模擬軟件FLARENET來進行模擬計算相應(yīng)模型。并介紹了模型設(shè)計的原則，以舉例說明的形式分析了計算結(jié)果，并且通過比較實際火炬設(shè)計來證明該軟件設(shè)計的可行性。

FLARENET應(yīng)用；火炬；安全閥

計算軟件FLARENET可以模擬多種類型的火炬管網(wǎng)，用于網(wǎng)狀泄放系統(tǒng)計算。本文使用該軟件計算天然氣裝置的火炬的不同泄放工況，而且該模擬已經(jīng)有相應(yīng)的實際應(yīng)用。

1 專業(yè)術(shù)語

1.1 排放壓力PD和定壓PS

定壓為安全閥整定壓力簡稱，使閥瓣剛打開時的入口壓力。系統(tǒng)必須處于該壓力下，才能有可測的起始值，即開啟高度，其測量介質(zhì)為連續(xù)狀態(tài)[1]。在閥門設(shè)計原則中，為了保證安全，管道設(shè)計壓力一般要求高于安全閥的定壓。

安全閥中的閥瓣達到開啟狀態(tài)時的入口壓力成為安全閥排放壓力[2]，在此定義超壓ΔPO,為排放壓力和定壓的差值，也稱作超壓百分數(shù)。按照國內(nèi)標準，普通工況下超壓通常為定壓10%；火災(zāi)工況下，超壓不得高于定壓16%。

1.2 安全閥被壓Pb

排壓和定壓皆為入口壓力，于此類比，定義安全閥出口的壓力為安全閥背壓，背壓細分為積聚背壓和附加背壓[1]，通常情況，附加背壓較小，因為是安全閥開啟前在出口位置存在的壓力，可能為系統(tǒng)中水封等靜壓，或者其他泄放源產(chǎn)生。閥門開啟后，介質(zhì)通過安全閥在后，在火炬管網(wǎng)流動會遇到阻力，這種流動阻力即為積聚背壓。本文中FLARENET所計算的背壓是總背壓。

1.3 馬赫數(shù)Ma

為了確保經(jīng)濟合理，火炬氣排放管中的介質(zhì)速度很快，同時不能超過背壓的允許范圍，為了來定性比較火炬管線流速的高低，引入馬赫數(shù)，其定義如下：

馬赫數(shù)Ma=U/Ua其中Ua=103（kPd/Gg）

U——介質(zhì)流速

Ua——聲速

Pd——介質(zhì)壓力

Gg——介質(zhì)密度

K——絕熱指數(shù)

設(shè)計要求火炬,總管馬赫數(shù)通常小于0.5，支管小于0.7。

2 火炬管網(wǎng)模型設(shè)計原則

用FLARENET設(shè)計火炬管網(wǎng)模型時，應(yīng)當先火炬氣成分有大體了解，在軟件物性庫中選取天然氣中有幾率存在的各種烷烴類物質(zhì)，定義管道材質(zhì)，導(dǎo)入阻降系數(shù)，同時要設(shè)定不同管道的馬赫數(shù)要求，以及一些基本常用的參數(shù)，如泄放工況等。基本參數(shù)設(shè)定完成即可著手裝置模型的搭建工作，根據(jù)設(shè)想構(gòu)建火炬的總管和支管，以及安全閥門的位置，但要確保裝置的可行性。管道尺寸在設(shè)計時可以根據(jù)經(jīng)驗設(shè)置初始值，先入為主利用軟件進行核實，也可以暫時不給出。

3 結(jié)果分析

下面進行案例分析，對象1是100萬t/a天然氣裝置火炬管網(wǎng)，以軟件得到的結(jié)果做出解析。僅以天然氣作為管網(wǎng)的設(shè)計標準，以天然氣裝置界區(qū)點作為計算起點，壓力是0.15MPa。

火炬管網(wǎng)的收集系統(tǒng)分為干、濕兩個部分，收集不含水同時溫度比較低的為干火收集系統(tǒng)，收集含水的，氣溫較高的為濕的收集系統(tǒng)，總管布置應(yīng)當以火炬氣走向來確定，同時還要考慮設(shè)備的布置。為了確保系統(tǒng)更加有安全保障，考慮到火炬氣經(jīng)過儀表聯(lián)鎖后排氣會減少，并且會有部分儀表減排失敗，在計算大工況的工作條件下，總量應(yīng)當是減排后流量再加上一個額外的流量，額外流量為減排失敗的排放量。

將廠家結(jié)果和軟件得出結(jié)果對比分析，F(xiàn)LARENET計算得的火炬總管的各類數(shù)據(jù)，其中干火炬排量和已投產(chǎn)100萬t/a基本相符，但是對于濕火炬排量，對象1天然氣遠比對象2天然氣大?？偣苤睆綄ο?比對象2要小，這樣，既能保證安全又可以保證更加經(jīng)濟。與此同時，通過軟件計算得到的安全閥門的型式和排量都能與廠家的數(shù)據(jù)相類似。

考慮到火災(zāi)情形，若以最大泄放工況下的臨界值0.15MPa作為界區(qū)臨界壓力值得到的安全閥背壓值和實際值相比，結(jié)果將會偏大，以此選擇安全閥反而會更加安全可靠。但是以此安全閥計算得到的支管流速將會提高，因為在實際的情況下，界區(qū)點壓力會小于0.15MPa導(dǎo)致安全閥開啟式進出口壓差巨大。

4 結(jié)語

綜上所述。使用FLARENET軟件進行天然氣火炬管網(wǎng)設(shè)置是非?？尚杏行У模粌H可以保證火炬安全，而且可以大大降低人力物力等成本，運用前景非常廣闊。

[1]T－PE005111C－2008，安全閥計算、選型與設(shè)置導(dǎo)則[S].

[2]李兆嶺，安全閥在鍋爐壓力容器中的使用要點分析[J].中小企業(yè)管理與科技,2012.1:P310—P310