安全泄放系統(tǒng)限流孔板孔徑選取的研究

安全泄放系統(tǒng)限流孔板孔徑選取的研究

1限流元件的確定流量限制元件是限制流量限制或降低流量壓力的元件。通常，天然氣處理廠中使用的限流元件為限流孔板，包括圖1和圖1.2的形狀。由于目前限流孔板越來越多地運用到天然氣處理廠的放空系統(tǒng)中,對放空系統(tǒng)的安全起了一定的保障作用。本文著重論述為保證火災時安全泄壓,限流孔板孔徑該如何選取,并以實驗結(jié)果論證選取原則。2限流孔板孔徑SY/T10043第3.19節(jié)指出“在設備的尺寸及其容量很重要的地方,在控制火災處……另一種選擇是對所有處理輕烴的設備在15min內(nèi)進行降壓,并設定降壓速率,把壓力降到690kPa·g或降到容器設計壓力的50%(取其中的較低的壓力)”根據(jù)以上規(guī)定,按式(1)計算火災泄壓時的限流孔板孔徑。計算公式來自GasConditioningandprocessing(equation10.51):t=BVCdAv×lnP1P2×RdZT???√t=BVCdAv×lnΡ1Ρ2×RdΖΤ式中t——放空時間,s;B——系數(shù)0.09;V——系統(tǒng)容積,m3;Cd——泄放系數(shù)0.85;Av——泄放閥泄放面積,m2;Rd——氣體比重;Z——氣體壓縮因子;T——操作溫度,K;P1——泄放前壓力,kPa(a);P2——泄放后壓力,kPa(a)。3放空裝置試驗方案為驗證限流孔板的實用及有效性,為裝置生產(chǎn)提供實際數(shù)據(jù),確保放空安全,同時真實了解緊急放空時放空管線振動的確切數(shù)據(jù),某廠在裝置未正常投用前,對加有限流孔板的產(chǎn)品氣緊急放空聯(lián)鎖閥進行泄壓試驗放空。緊急放空閥閥前管徑為DN100,閥后管徑為DN150,放空量設計為在廠內(nèi)ESD情況下,切斷進出裝置的SDV閥后裝置內(nèi)的氣量,選用的限流孔板直徑為35mm,放置在緊急放空閥后。放空介質(zhì)用氮氣代替實際生產(chǎn)時的天然氣,放空壓力9.4MPa。緊急放空線加有管卡固定在管架上,試驗時不解除管卡約束。主要觀察DN150緊急放空線和與之相連的DN500放空總管的震動情況,并在中控室記錄放空時間和壓力,對限流孔板的有效性進行驗證。試驗的準備工作步驟為:3.1細鐵絲在鋼板中的位置放空管線的兩側(cè)焊兩塊角鋼,兩塊角鋼間鉆不同高度的孔,用細鐵絲連接,細鐵絲一端固定,一端不固定,細鐵絲在鋼板中位置見圖3。放空管線鍍鋅鐵皮上涂上紅漆,放空后觀察細鐵絲的著色來判斷管線跳動高度,見圖4。3.2放空管道震動放空后觀察放空管線兩側(cè)管架上油漆的劃痕確定。在緊急放空閥下的支撐左右劃上油漆,看支撐有無位移,詳見圖5。實驗進行過程中,通過在中控室內(nèi)的攝像頭觀察放空管道震動情況,發(fā)現(xiàn)經(jīng)過管卡固定,并加有限流孔板的情況下,放空管線沒有大幅震動。放空開始后實驗者在中控室觀察約2min后進入現(xiàn)場查看,支撐于地面的緊急放空閥沒有位移。細鐵絲沒有著色。記錄的泄放壓力和時間的數(shù)據(jù)見表6。4泄放管線t通過實驗可以看出,實際記錄的壓力從9.4MPa(g)降低到0.69MPa(g)的時間約在16～17min,按公式進行驗證:t=BVCdAv×lnP1P2×RdZT???√t=BVCdAv×lnΡ1Ρ2×RdΖΤ式中B——系數(shù)0.09;V——系統(tǒng)容積80m3(包括一個聚結(jié)器、一個吸收塔、一個產(chǎn)品氣分離器以及DN300管線約100m);Cd——泄放系數(shù)0.85;Av——泄放閥泄放面積0.785×0.0352m2;Rd——氣體比重16.45/29=0.567;Z——氣體壓縮因子0.8627;T——操作溫度273.15+40=313.15K;P1——泄放前壓力,9500kPa(a);P2——泄放后壓力,950kPa(a)。代入公式:t=0.09×800.85×0.785×0.0352×ln9500950×0.5670.8627×313.15?????????√t=0.09×800.85×0.785×0.0352×ln9500950×0.5670.8627×313.15得:t=929.2s=15.5min,公式計算結(jié)果基本與實際記錄情況相符合。因此若要嚴格達到15min降壓到0.69MPa(g)要求,則15×60=0.09×800.85×0.785×d2×ln9500790×0.5670.8627×313.15?????????√15×60=0.09×800.85×0.785×d2×ln9500790×0.5670.8627×313.15d=37mm5緊