原油管道輸送項(xiàng)目的緊急泄壓方案

原油管道輸送項(xiàng)目的緊急泄壓方案

1管道泄壓系統(tǒng)方案的確定緊急釋放裝置是安裝在釋放罐頂部的空間氣體排放裝置。它分為壓力排放式、彈簧載荷式、重力荷載式及標(biāo)準(zhǔn)典型式結(jié)構(gòu)。在原油管道輸送過程中,泄壓系統(tǒng)方案的選擇至關(guān)重要。緊急泄壓口的技術(shù)安全分析與選擇、排放終端設(shè)施的計(jì)算是保證原油管道正常生產(chǎn)操作的關(guān)鍵。原油儲(chǔ)罐操作中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)非正常狀況,如泄壓罐上游調(diào)節(jié)閥失效、內(nèi)加熱器損壞或遇到外部火焰都將使儲(chǔ)罐內(nèi)部超壓,若不采取緊急放空措施,勢(shì)必導(dǎo)致儲(chǔ)罐被破壞,甚至造成生產(chǎn)停產(chǎn)或引起火災(zāi)。因此大型儲(chǔ)罐應(yīng)設(shè)置安全緊急泄壓裝置,以防事故發(fā)生。2安全放空模式(1)合理的工藝系統(tǒng)與配套的安全泄壓方案,采用緊急減緩放空模式達(dá)到合理的安全放空等級(jí)。(2)事故狀態(tài)下可靠的儲(chǔ)罐緊急放空及安全操作瞬間泄放合理性。(3)輔助系統(tǒng)配套,設(shè)計(jì)能力滿足正常生產(chǎn)或事故狀態(tài)下需要。(4)達(dá)到節(jié)能、消防、安全等規(guī)定要求。3案例研究3.1泄壓系統(tǒng)的描述某原油管道輸送項(xiàng)目的泄壓系統(tǒng)方案選擇了四個(gè)關(guān)鍵的泄壓系統(tǒng),從高壓系統(tǒng)減低到大氣壓力狀態(tài),這是一個(gè)完整的泄壓系統(tǒng)的表述,是本文要分析研究的核心,見表1。采用泄壓設(shè)施的目的是為了將來自上游的高壓原油平穩(wěn)安全輸送到下游,是保證原油管道系統(tǒng)的操作安全運(yùn)行的必要措施。本文重點(diǎn)分析表1中的泄壓系統(tǒng)-2的狀況,研究的復(fù)雜泄壓撬系統(tǒng)與泄壓罐為一個(gè)系統(tǒng),泄壓罐的緊急泄壓設(shè)施為泄壓系統(tǒng)的末端進(jìn)入大氣中。3.2計(jì)算對(duì)緊急泄壓設(shè)施的尺寸計(jì)算,需要考慮原油本身的性質(zhì),本案例做出如下設(shè)計(jì)計(jì)算和分析。3.2.1溫罐外部尺寸按照20%考慮設(shè)計(jì)余量,在API2000中一般是不給出的,由設(shè)計(jì)者根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定。泄壓罐介質(zhì):原油罐保溫情況:無保溫罐外圍尺寸:D22.5m標(biāo)準(zhǔn)高度:H16.0m環(huán)境因素:F1.0蒸發(fā)潛熱:L1570kJ/kg分子量:原油M178,空氣M(air)28.79熱效率:Kh1.16溫度:T357°K壓縮因子:Z1.0入口流量壓力:P11.0bar(G)出口(返回)壓力:P21.0bar(G)大氣壓力1.0138bar(G)3.2.2放空設(shè)施系數(shù)kp值曲線泄壓系數(shù)的選擇見圖1。限定流率從圖1中可見,對(duì)每個(gè)設(shè)施的泄壓系數(shù)Kp的最適合曲線的絕對(duì)壓力比值P2/P1,研究的泄壓系數(shù)Kp值曲線均在±5%的曲線范圍內(nèi)。這個(gè)放空設(shè)施系數(shù)的測(cè)試方法,對(duì)任何壓力范圍均有效。特殊設(shè)計(jì)的泄壓系數(shù)Kp由下式計(jì)算:Kp=真實(shí)流量/理論流量泄壓系數(shù)的計(jì)算方法,適合更多的特殊設(shè)計(jì),其設(shè)計(jì)值與幾何值相似,放空管線設(shè)施泄壓系數(shù),按API2000規(guī)定的程序方法進(jìn)行選擇和計(jì)算。3.2.3最大放空能力理論計(jì)算根據(jù)API2000標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,對(duì)最大放空量按空氣流率參數(shù)計(jì)算緊急放空口尺寸。按照API2000表中見3B角標(biāo),垂直罐濕潤(rùn)面積是按罐體殼總面積的計(jì)算,即以高9.14m以上為計(jì)算依據(jù)。罐表面積A為:A=πD×9.14=646m2按表2中序列4輸入熱量并計(jì)算Q=43200A0.82(1)=43200×(646)0.82=8707118W儲(chǔ)罐出現(xiàn)火災(zāi)輻射時(shí)最大放空能力理論計(jì)算按式(2):Vr=881.55×QFL[TM]0.5(2)=881.55×8707118×1÷(1000×1570)×(357÷178)0.5=6924m3/hVr=881.55×QFL[ΤΜ]0.5(2)=881.55×8707118×1÷(1000×1570)×(357÷178)0.5=6924m3/h式中,Vr為放空量,Nm3/h(按空氣考慮);Q為輸入熱量對(duì)儲(chǔ)罐火災(zāi)時(shí)直接輻射,W。3.2.4vrf放空量的確定按超過Vr的20%的考慮設(shè)計(jì)余量:Vrf=1.2VrMM(air)?????√(3)Vrf=8309×(178÷28.97)0.5=20596m3/hVrf=1.2VrΜΜ(air)(3)Vrf=8309×(178÷28.97)0.5=20596m3/h式中,Vrf為考慮20%設(shè)計(jì)余量時(shí)的放空量。泄壓設(shè)施的最小面積A,按式(4)計(jì)算(均以空氣為介質(zhì)的測(cè)試)A=Vrf12503P1KMTZ(K?1)[(P2P1)2/K?(P2P1)K+1/K]√(4)A=10786cm2A=Vrf12503Ρ1ΚΜΤΖ(Κ-1)[(Ρ2Ρ1)2/Κ-(Ρ2Ρ1)Κ+1/Κ](4)A=10786cm2式中,A為設(shè)備面積的最小流量,cm2;P1為進(jìn)入設(shè)備的壓力,bar(G);P2為設(shè)備出口壓力,bar(G);K為測(cè)試介質(zhì)的特殊熱因子;T為裝置進(jìn)口的絕對(duì)溫度,°K;M為測(cè)試介質(zhì)的分子量;Z為壓縮因子,為評(píng)價(jià)輸入條件(如果不知道,選擇Z=1.0)。3.2.5緊急泄壓設(shè)施的選擇根據(jù)API2000和項(xiàng)目數(shù)據(jù)表,根據(jù)計(jì)算結(jié)果,假定按36英寸考慮,則每個(gè)泄壓口面積為6567.78cm2,可選擇2臺(tái)緊急泄壓設(shè)施。根據(jù)API2000和項(xiàng)目數(shù)據(jù)表,考慮特殊工藝方案因素,按安全泄壓方案的緊急減緩放空模式進(jìn)行選擇,按32英寸考慮,則每個(gè)泄壓口面積為5024cm2,可選擇3臺(tái)緊急泄壓設(shè)施。結(jié)合工程實(shí)際,綜合各種因素并根據(jù)計(jì)算和分析結(jié)果選擇了3臺(tái)32英寸緊急泄壓設(shè)施。3.2.6/2泄壓口面積,2通過計(jì)算過程推導(dǎo)分析得到如下結(jié)果:A1=5024×3÷1000=1.5072m2A2=πR(R2+h2)?????????√(5)=3.14×(22.5/2)(11.252+0.9372)??????????????√=398m2A2=πR(R2+h2)(5)=3.14×(22.5/2)(11.252+0.9372)=398m2式中,A1為泄壓口面積,m2;A2為泄壓罐錐頂面積,m2。A1與A2比值為0.38%(1.507/398)。通過計(jì)算選擇和推理得出,泄壓罐的泄壓口流量的最大面積與罐錐頂面積的比值在0.3%～0.5%較為適宜,選值是在API2000規(guī)范