消防模擬實(shí)訓(xùn)設(shè)施燃料供應(yīng)系統(tǒng)工藝技術(shù)優(yōu)化研究

摘要：目前，國內(nèi)危險(xiǎn)化學(xué)品應(yīng)急救援基地的建設(shè)還處于初步發(fā)展階段，在國家危險(xiǎn)化學(xué)品應(yīng)急救援（實(shí)訓(xùn)）濮陽基地的設(shè)計(jì)施工過程中遇到了一些問題，通過常規(guī)燃料供應(yīng)系統(tǒng)工藝優(yōu)化研究，提出了采用“補(bǔ)氮增壓外輸”工藝的節(jié)能型燃料供應(yīng)系統(tǒng)工藝流程，旨在實(shí)現(xiàn)燃料丙烷不啟泵增壓外輸，降低丙烷增壓泵啟停頻率，減少丙烷氣化放空量，起到節(jié)能降耗的效果。

關(guān)鍵詞：實(shí)訓(xùn)基地；真火模擬；燃料供應(yīng)；丙烷

消防安全關(guān)乎人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全與社會(huì)穩(wěn)定，消防模擬實(shí)訓(xùn)是提升消防人員專業(yè)技能與應(yīng)急處置能力的重要途徑。在消防模擬實(shí)訓(xùn)設(shè)施中，燃料供應(yīng)系統(tǒng)作為模擬火災(zāi)場景、保障實(shí)訓(xùn)效果的關(guān)鍵部分，其工藝技術(shù)至關(guān)重要。中石化中原石油工程設(shè)計(jì)有限公司參建的國家危險(xiǎn)化學(xué)品應(yīng)急救援（實(shí)訓(xùn)）濮陽基地（以下簡稱“濮陽實(shí)訓(xùn)基地”）集中資源，強(qiáng)化和突出石油化工、高含硫油氣、煤化工、電氣火災(zāi)等實(shí)訓(xùn)演練設(shè)施建設(shè)，該項(xiàng)目于2019年建成投產(chǎn)，優(yōu)化了燃料供應(yīng)系統(tǒng)，使消防模擬實(shí)訓(xùn)設(shè)施的真火效果更加逼真，有效提高了消防應(yīng)急救援實(shí)訓(xùn)效果，為消防模擬實(shí)訓(xùn)設(shè)施燃料供應(yīng)系統(tǒng)的升級(jí)改造提供參考。

1 消防模擬實(shí)訓(xùn)設(shè)施概述

消防模擬實(shí)訓(xùn)設(shè)施真火模擬系統(tǒng)的燃燒點(diǎn)設(shè)置在燃燒裝置特定位置，燃燒介質(zhì)為丙烷；為實(shí)現(xiàn)其燃燒過程并確保燃燒效果真實(shí)，用以模擬燃燒的燃燒裝置采用高壓噴嘴燃燒器作為載體，此種燃燒器具有燃燒逼真、火焰長度大的特點(diǎn)。為確保燃燒效果，此燃燒器采用組合式結(jié)構(gòu)，能夠形成大面積的燃燒效果[1]。同時(shí)為實(shí)現(xiàn)模擬燃燒過程的真實(shí)性，燃燒過程分為完全可視性燃燒至無焰段燃燒的過程，用以模擬介質(zhì)壓力變化的過程[2]。

真火模擬系統(tǒng)除上述燃燒裝置外，主要由供氣系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)及智能燃燒傳感系統(tǒng)組成。

燃料供應(yīng)系統(tǒng)將燃料通過供氣主管網(wǎng)供應(yīng)給真火模擬系統(tǒng)，經(jīng)支管線向供氣系統(tǒng)及點(diǎn)火系統(tǒng)供氣，再經(jīng)智能燃燒傳感系統(tǒng)的控制實(shí)現(xiàn)燃燒過程，其工藝流程示意圖見圖1。

2 常規(guī)燃料供應(yīng)系統(tǒng)工藝與分析

2.1" 常規(guī)燃料供應(yīng)系統(tǒng)工藝流程

常規(guī)燃料供應(yīng)系統(tǒng)工藝分為卸車流程和外輸流程：

2.1.1" 卸車流程

卸車時(shí)，將卸車臂氣液兩相接管連接到丙烷槽車上，啟動(dòng)丙烷卸車泵對丙烷儲(chǔ)罐進(jìn)行充裝，當(dāng)丙烷儲(chǔ)罐液位計(jì)高報(bào)或卸車完成時(shí)，關(guān)停丙烷卸車泵。

2.1.2" 外輸流程

外輸時(shí)，儲(chǔ)罐中丙烷通過外輸增壓泵A/B，增壓外輸至調(diào)壓裝置，再輸送至各真火模擬設(shè)施用氣點(diǎn)，當(dāng)用火點(diǎn)丙烷用量較小時(shí)，增壓泵A/B最小操作流量下剩余丙烷通過回流管線進(jìn)入丙烷儲(chǔ)罐。工藝流程示意圖見圖2。

2.2" 常規(guī)燃料供應(yīng)系統(tǒng)工藝技術(shù)現(xiàn)狀

2.2.1" 燃料增壓泵回流量大，導(dǎo)致裝置運(yùn)行能耗高

濮陽實(shí)訓(xùn)基地真火模擬設(shè)施各用火點(diǎn)燃料丙烷用量在0.45～34m3/h，所有用火點(diǎn)同時(shí)全部運(yùn)行時(shí)，燃料丙烷的需求總量達(dá)68m3/h，任意組合運(yùn)行工況間，燃料丙烷需求量變化浮動(dòng)較大。為縮小增壓泵的操作范圍，丙烷增壓泵選用2臺(tái)排量為35m3/h、揚(yáng)程為340m的離心泵，當(dāng)用火點(diǎn)丙烷用量＜35m3/h時(shí)，啟動(dòng)1臺(tái)增壓泵（該工況下增壓泵為1用1備），當(dāng)丙烷用量≥35m3/h時(shí)，啟動(dòng)2臺(tái)增壓泵。

在真火模擬設(shè)施實(shí)際運(yùn)行過程中，一方面，由于各用火工況丙烷流量變化范圍較大，丙烷增壓泵長時(shí)間偏離最佳效率點(diǎn)運(yùn)行，泵效率較低，能耗增加；另一方面，當(dāng)各用火點(diǎn)燃料丙烷需求總量遠(yuǎn)低于增壓泵最小適用流量時(shí)，為滿足小流量用火點(diǎn)燃料丙烷的供應(yīng)，丙烷增壓泵需通過增大回流量的方式實(shí)現(xiàn)，泵運(yùn)行效率低，能耗高。

2.2.2" 丙烷回流工況運(yùn)行頻繁，造成丙烷氣化放空量大

常規(guī)燃料供應(yīng)系統(tǒng)各用火點(diǎn)燃料丙烷需求量變化范圍較大，丙烷增壓泵回流工況運(yùn)行頻繁，在此工況下，丙烷經(jīng)反復(fù)增壓回流，溫度升高，導(dǎo)致丙烷氣化量大，放空量增加，造成資源浪費(fèi)。

3 燃料供應(yīng)系統(tǒng)工藝技術(shù)優(yōu)化研究

3.1" 燃料供應(yīng)系統(tǒng)工藝流程

針對常規(guī)燃料供應(yīng)系統(tǒng)中丙烷增壓泵回流量大導(dǎo)致的裝置運(yùn)行能耗高、丙烷回流工況運(yùn)行頻繁造成的丙烷氣化放空量大的問題，通過工藝路線優(yōu)化調(diào)整，采用“補(bǔ)氮增壓外輸”工藝的節(jié)能型燃料供應(yīng)系統(tǒng)工藝流程，實(shí)現(xiàn)燃料丙烷不啟泵增壓外輸，進(jìn)而減少丙烷增壓泵運(yùn)行時(shí)間，起到節(jié)能降耗的效果。

節(jié)能型燃料供應(yīng)系統(tǒng)主要設(shè)備有1套丙烷卸車橇及2套丙烷供應(yīng)橇，其中丙烷供應(yīng)橇主要包含1座20m3丙烷儲(chǔ)罐、1座20m3丙烷緩沖罐、2套丙烷卸車增壓泵。在常規(guī)燃料供應(yīng)系統(tǒng)工藝的基礎(chǔ)上，節(jié)能型工藝中1座丙烷儲(chǔ)罐作為丙烷緩沖罐，丙烷增壓泵同時(shí)作為丙烷卸車泵使用。節(jié)能型燃料供應(yīng)系統(tǒng)工藝同樣分為卸車流程和外輸流程：

3.1.1" 卸車流程

卸車時(shí)，將卸車臂氣液兩相接管連接到丙烷槽車上，啟動(dòng)丙烷卸車/增壓泵對丙烷儲(chǔ)罐進(jìn)行充裝，當(dāng)丙烷儲(chǔ)罐液位計(jì)高報(bào)或卸車完成時(shí)，關(guān)停丙烷卸車泵。

3.1.2" 外輸流程

丙烷儲(chǔ)罐充裝完成后，采用丙烷卸車/增壓泵將丙烷儲(chǔ)罐中的燃料充裝至緩沖罐，丙烷緩沖罐在充裝之前，首次氮?dú)庵脫Q并進(jìn)行氮?dú)鉀_壓，經(jīng)核算，當(dāng)緩沖罐內(nèi)氮?dú)鈮毫Ρ３譃?.85MPa（G）時(shí)，可實(shí)現(xiàn)丙烷液位在40%～60%之間對應(yīng)的緩沖罐內(nèi)壓力為1.60～1.30MPa（G）之間。

丙烷緩沖罐充裝時(shí)，壓力控制在1.30～1.60MPa（G）之間，當(dāng)丙烷緩沖罐的壓力低于1.30MPa（G）或液位低報(bào)時(shí)，啟動(dòng)丙烷卸車/增壓泵對丙烷緩沖罐進(jìn)行充裝；當(dāng)丙烷緩沖罐的壓力升至1.60MPa（G）、液位計(jì)高報(bào)時(shí)或丙烷儲(chǔ)罐液位低報(bào)時(shí)，關(guān)停丙烷增壓泵。

燃料丙烷外輸時(shí)，通過丙烷緩沖罐的自身壓力，將丙烷燃料壓送至調(diào)壓裝置，再輸送至各真火模擬設(shè)施用氣點(diǎn)。在此過程中，丙烷緩沖罐壓力在1.30～1.60MPa（G）之內(nèi)，無需啟動(dòng)丙烷卸車/增壓泵。工藝流程見圖3。

3.2" 節(jié)能型燃料供應(yīng)系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)與優(yōu)勢

3.2.1" 降低燃料增壓泵啟停頻率，提高裝置運(yùn)行穩(wěn)定性

新工藝的技術(shù)關(guān)鍵是燃料丙烷外輸時(shí)，采用補(bǔ)氮增壓外輸工藝，通過丙烷緩沖罐的自身壓力，實(shí)現(xiàn)燃料丙烷不啟泵增壓外輸，進(jìn)而減少丙烷增壓泵運(yùn)行時(shí)間及啟停頻率，降低能耗，提高裝置運(yùn)行穩(wěn)定性。

3.2.2" 避免丙烷回流操作，減少丙烷氣化泄放量

新工藝燃料丙烷外輸時(shí)，無需通過丙烷回流控制外輸流量，在減少丙烷氣化泄放量的同時(shí)，節(jié)約丙烷資源并降低運(yùn)行能耗。

3.2.3" 流程簡化、節(jié)約投資

在常規(guī)燃料供應(yīng)系統(tǒng)工藝的基礎(chǔ)上，節(jié)能型工藝中，丙烷增壓泵同時(shí)作為丙烷卸車泵使用，無需單獨(dú)設(shè)置丙烷卸車泵，簡化了工藝流程，節(jié)約了投資。

3.3" 節(jié)能型燃料供應(yīng)系統(tǒng)工程應(yīng)用與實(shí)施效果

節(jié)能型燃料供應(yīng)系統(tǒng)在國家危險(xiǎn)化學(xué)品應(yīng)急救援（實(shí)訓(xùn)）濮陽基地實(shí)施應(yīng)用，解決了常規(guī)燃料供應(yīng)系統(tǒng)丙烷增壓泵啟停頻率高、回流量大、能耗高、燃料丙烷氣化放空量大等問題，同時(shí)簡化了工藝流程，提高了裝置運(yùn)行穩(wěn)定性，并節(jié)約了投資。

4 結(jié)束語

通過燃料供應(yīng)系統(tǒng)工藝優(yōu)化研究，采用補(bǔ)氮增壓外輸工藝的節(jié)能型燃料供應(yīng)系統(tǒng)工藝流程，實(shí)現(xiàn)燃料丙烷不啟泵增壓外輸，進(jìn)而減少丙烷增壓泵運(yùn)行時(shí)間，并避免因丙烷回流量大而引起的丙烷氣化放空量大的問題，起到節(jié)能降耗的效果。較常規(guī)燃料供應(yīng)系統(tǒng)，消防模擬實(shí)訓(xùn)設(shè)施燃料供應(yīng)系統(tǒng)丙烷供應(yīng)穩(wěn)定，模擬真火具有燃燒逼真、火焰長度大的特點(diǎn)，為確保燃燒效果，通過燃料供應(yīng)系統(tǒng)與燃燒器組合結(jié)構(gòu)，形成大面積的燃燒效果，提高消防應(yīng)急救援實(shí)訓(xùn)成果。

參考文獻(xiàn)

[1]李善誠.石油化工真火模擬訓(xùn)練裝置池火模擬效果評價(jià)[J].消防科學(xué)與技術(shù)，2021，40（3）：398-401.

[2]王向陽，張建強(qiáng)，劉冬林，等.石油化工模擬真火訓(xùn)練系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].今日消防，2019，4（4）：14-15.