放空系统

放空系统（精选10篇）

放空系统 篇1

1 概况

1.1 放空火炬系统概况

为保证天然气净化厂安全生产, 减少事故状态时排放的天然气对环境的污染, 根据《石油天然气工程设计防火规范》 (GB50183-2004) 等规定, 依照净化厂设置、放空点排气压力差异情况, 净化厂放空分设置高压放空系统和低压放空系统。低压放空系统用于燃料气系统紧急事故状态下的低压气放空、供热系统放空气等;高压放空系统用于干线来气、净化厂集配气装置、脱硫装置、脱水装置紧急事故状态下的放空。高、低压放空设置高、低压分液罐和污水罐。火炬区分别设置高、低压火炬。为了确保上游工艺装置和火炬本身的安全, 火炬筒上部设有阻火密封装置, 密封气为净化厂系统来燃料气。为节约投资和占地, 两个火炬采用捆绑式, 共用一个塔架。

1.2 工艺流程

高压放空气体进入高压放空分液罐, 在罐内经闪蒸分离, 气体由高压汇管排入高压放空火炬, 液体自流排入污水罐;低压放空气体进入低压分液罐, 在罐内经闪蒸分离, 气体由低压汇管排入低压放空火炬, 污水自流排入污水罐。污水罐内液体外运。

经高压放空分液罐除去液体杂质的高压放空气, 进入高压放空火炬筒体底部;经低压放空分液罐除去液体杂质的低压放空气, 接入低压放空火炬筒体底部。放空气沿火炬筒体上升至阻火密封装置, 最后进入火炬燃烧器燃烧后排放。

2 运行中存在问题及原因分析

2.1 存在问题

从运行情况可知, 天然气处理厂均存在放空携液现象, 根据现场统计数据, 平均携液量为1.06m3液/104m3气 (气田的含水量为0.5m3液/104m3气) , 大量液体被带入放空火炬, 容易产生火雨的情况, 存在一定得安全隐患。

2.2 原因分析

针对放空火炬区放空气携液量大的存在问题, 初步分析原因为:

2.2.1 分液罐液位计出现假液位

放空分液罐液位计为磁浮子液位计, 由于磁浮子液位计以磁性浮子为感应原件, 并通过磁性浮子与显示色条中磁性体的耦合作用, 反应被液位活界面的测量仪表。在现场实际运行中, 由于污水罐中液体里面含有杂质, 现场风沙大, 导致液位计浮子卡阻, 电伴热太热, 及导压管介质流通不畅, 导致液位计出现假液位, 不能准确显示实际液位。所以现场工作人员, 无法准确判断罐体内实际液位, 当罐体内液位已达到高线时, 而液位计显示很低, 导致罐内液体较多, 放空时被带至火炬。

2.2.2 积液包与分离腔过近

放空分液罐分液包设置在罐体下方, 相互连通, 当放空液量较大时, 罐体和积液包连在一起, 使部分液体被放空气带走。

2.2.3 放空总管无排液流程

天然气处理厂内, 各个装置区内放空进入放空总管, 放空管线经管架进入放空分液罐。由于管架在设计过程中, 根据实际情况, 高低不等, 便形成U型弯, 放空气体携带的液体就可能在U型弯中聚集, 另外, 随着管线中气体压力和温度的降低, 有部分凝液析出, 随着运行时间的增加, 形成段塞流。当下次放空作业时, 气流会将这部分液体带出。

2.2.4 放空总管无坡度设计

在设计中, 放空分液罐进出口管线均平行进入罐内, 不便于液体流入罐内。

通过对各因素进行逐条分析, 确认放空管线液体携带量高的主要原因是:分液罐液位计出现假液位、积液包与分离腔过近、积液包容积小、放空总管无排液流程、放空总管无坡度设计。

3 解决措施及建议

3.1 措施

实施一:优化流程, 将积液包与分离腔距离增大

通过查阅资料, 现场调查, 针对放空分液罐积液包设计在分离腔下方, 导致携液量大, 针对次情况, 小组成员经过研究决定, 将放空分液罐与积液包分离, 在放空分液罐之后, 增加一具污水罐来收集放空分液罐的来液。改造之后, 有效的减少放空气体对液相的携带。

实施二:放空管线上设置低点排液

通过查阅资料, 现场调查, 借鉴同行业天然气处理厂埋地管网设置低点排液的经验, 提出了要解决放空管线积液, 应设置低点排液。

在放空管线至火炬的埋地U型弯处引出一段DN25管线, 并设置阀门井和积液井, 如下图所示。当放空管线内存在积液时, 打开阀门, 积液流入积液井。

实施三:优化流程, 放空总管设计坡度

为了便于放空管线内液体顺利流入放空分液罐, 在放空分液罐进出口管线均设置3‰坡度。

增加坡度之后, 液体自流至放空分液罐, 减少了放空管线内积液, 进而减少放空气体对液相的携带。

3.2 效果

通过一系列整改之后, 放空携液量有了很大程度的降低, 根据数据统计降低为0.48m3液/104m3气。

过对处理厂几项措施实施后, 放空管线液体携带量达到了设定的目标, 无火雨产生, 提高了放空的安全性。

4 认识与结论

放空管线液体携带量的降低, 保证了天然气处理厂放空作业过程的安全, 使得放空系统安全平稳的运行, 减少了因火炬火雨及放空管线导致的停工等情况。在冬季运行时, 由于防止装置管线内积液导致冻堵现象, 当班员工每周需要将放空阀打开, 放空一次, 以此来解决放空管线冻堵, 进而保证全厂出现紧急情况的正常放空。每次放空大约为1万方, 每年按4个月计算, 需要放掉天然气54万方 (三座处理厂) 天然气市场价按1.98元/方计算, 改造之后, 3座处理厂每年可以节约106.92万元;同时, 减少放空次数, 减少了阀门、管材的磨损, 根据折旧率每年可节约20万元, 按此计算, 3年可回收成本。

同时, 减少了火雨的产生, 降低了给当地政府的环保赔偿款。经济效益将非常可观。

摘要：在天然气生产及加工过程中, 需要及时处理生产装置中排放的多余、有害、不平衡的废气, 并能处理试车、开停车时产生的不合格气体, 以及事故时瞬时放出的大量气体, 保证装置正常、安全运行。所以天然气处理及加工过程中, 均会设置火炬放空系统。同时, 由于气田采用湿气输送工艺, 进入处理厂的原料气中还有大量凝液, 如分离不及时, 在放空时会被带入放空火炬系统, 严重时形成火雨, 威胁生产及周边居民的生命安全。本文主要从放空分液及火炬运行过程中携液量较大进行研究, 分析问题, 解决问题, 以此降低天然气处理厂放空火炬液体携带量, 保证厂区安全放空。

关键词：放空分液,火炬,天然气净化,携液量

参考文献

[1]严锐锋, 李天太, 等.天然气处理厂火炬系统研究与应用.石油化工应用, 2012, (09)

[2]章庆军.放空火炬系统的计算与安全因素[J].江汉石油职业大学学报, 2007, (04)

心放空，超轻松 篇2

有一天，他正在绕行，下属忽然来报，说邻国突然派兵前来攻打，已兵临城下，战况危急，请大王赶紧去督军应战。

国王不为所动，镇定地说：“即使军队攻到我面前，我也不会停止绕行。”说罢依然绕行如故。

过了一会儿，敌军已攻到一箭之遥了，看见国王心如止水而且静静地绕行佛塔，带兵的将领大吃一惊，心想必然有诈，唯恐伏兵突然杀出来，就赶紧下令撤兵了。

这与《三国演义》里诸葛亮的“空城计”颇有异曲同工之妙。诸葛亮守西城，司马懿大军突然攻至，蜀国的军队都派出去打仗了，城内只剩下老弱残兵如何应战？诸葛亮不愧是诸葛亮，他心静如水，立刻吩咐打开城门，叫那些老弱残兵扮成寻常百姓在城下悠闲地打扫着，他自己则带了琴童到城楼上焚香抚琴，琴韵悠扬，一副气定神闲的样子。

司马懿知道诸葛亮诡计多端，也生怕中了埋伏，就急急撤兵走了。

一般人碰到突发状况，第一反应便是惊愕不已，然后心急如焚。不過越急越成不了事，古哲说“急则败矣”，所以遇到突发状况，先深呼吸几下吧。因为唯有心静，智慧才会生出来，事情才能得到圆满的解决。

人的心跟身，就像将军跟士兵，发号施令的是心，执行命令的是身，心定身就定，心不定身就难定。

禅宗也有个趣味公案，说有个比丘尼，在一个酷热的夏天外出弘法，半路上遇到一个自称修道的人，正在用火烤自己的身躯，烤得大汗淋漓、口干舌燥、毛发焦黄。

比丘尼不由得脱口而出：“该烤的不烤，不该烤的猛烤有什么用呢？”修道人听了勃然大怒：“臭尼姑，什么是该烤的，什么是不该烤的呢？”比丘尼平静地说：“该烤的是你那颗嗔怒的心，你能烤心才算是真烤，就像牛拉车，如果车不动，应该打牛而不是打车。身就像车子，心就像牛，你应该烤心才对，干吗糊里糊涂地糟蹋身体呢？”

心就是身的司令官，司令官如果经常毛毛躁躁，是很难打胜仗的，如果能镇定、沉着地运筹帷幄，就能决胜千里之外。

心若经常满载着自私、贪婪、嗔怒等负面情绪，就会凡事看不顺眼，事事焦躁难安，生活当然也就难以轻松快乐起来。

唯有懂得将心放空，人生才会超级轻松。

放空系统 篇3

1 工程现状与放空系统优化设计

1.1 项目背景

K油田是CNPC海外某分公司下属的一个区块,油气通过混输管道输送至另一个区块某油气处理厂处理。为提高原油产量,在K油田进行了部分油井采油方式变更,逐年分批次对转气举效益评价不错的油井转为气举井生产。因此,在该区块建成一座气举站,为区块提供气举气。气举气源采用该区块油田含硫伴生气,取自油气混输管道。管道在该节点混输压力3.0~3.5 MPa。该区块气举井气举压力为10~11.5 MPa。

1.2 站场及集输工艺现状

K区块气举工程分为取气区、增压站以及配气管网三部分(图1)。

(1)取气区工艺:从混输管道上取气,根据气举站设计规模确定取气规模。建有取气分离器一座,经取气分离器油气分离后,天然气输往气举站,油水相输往附近混输泵入口。(2)增压站工艺:设进站阀组、压缩机组、压缩机进出口分离器、分子筛脱水装置及出站阀组。取气分离器来气经阀组区进站切断阀、来气稳压调压阀以及调节放空阀后进入压缩机入口分离器,分离后经压缩机增压至10~11.5 MPa,再进入压缩机出口分离器,分离后经分子筛脱水,脱水后经出站阀组计量、稳压、调压放空及切断阀后进入气举管网。因气举气仅作为气源循环,无脱硫的必要,综合运行安全、可靠、经济合理多方面因素,采用脱水不脱硫的工艺。(3)配气管网工艺:由配气干线、支干线、配气橇和单井配气线组成。

1.3 放空系统设计优化思路

(1)系统放空的位置。放空点主要有取气区、原料气进站管线、压缩机进出口分离器、压缩机、分子筛等设备、出站调压放空,其主要作用是维持系统关键设备运行压力不超过正常工况允许的最大压力,从而保护设备和保障生产的平稳运行。既要考虑系统安全平稳的运行,又要考虑环保和节能,尽可能地减少天然气的放空,间接实现降本增效的目的。

(2)系统放空设置的必要性分析及设计的优化。(1)取气区放空系统。取气区原料气分离器设计压力宜等同于管道的设计压力,分离器的放空系统只考虑换手动放空即可,即将取气设备当做集输管道的一部分,管道上游已设置压力保护,不需要重复设置,后端用气量突然变化引起的压力波动,均通过集输管道吸收调节,而不需要超压放空至火炬。手动放空的设置仅仅用于设备故障或需要停产检修泄放置换时使用。(2)进站阀组区放空系统。进站阀组区放空设置在进站稳压调压设施之后,稳定阀后站区系统压力。当后端压缩机等设备因停电或故障停机时,可能造成压缩机入口系统压力瞬时急剧超压,这时系统的压力保持通过进站稳压调节阀开度减小和调节放空的自动调节来实现。从而保障系统的平稳和尽可能的减少天然气的放空。(3)压缩机出口至出站之间部分放空系统。压缩机出口至出站之间的系统,在出站之前设有1套调压放空系统。该系统调压放空的出路有2路,既可以泄放至放空火炬,又可以泄放至原料气进站阀组区调压以前的管道上。当后端用户出现波动(用气减少)时,出站系统背压可能会短时间出现超压状况,达到调节放空设定值时,放空开启。

在该站投产时,由于初次气举气需求规模低于1台压缩机额定排量,因此压缩机出口气量大于气量需求,出站系统肯定会超压并打开调节放空阀。将阀后高压气经调节阀泄放至入口调压前的管路,依靠取气区及集输管道自动平衡压力,从而达到正常运行的零排放的要求。当后端管道故障或用气量急剧减小超压过快时,入口部分压力检测达到设定值时,自动切换至放空火炬燃烧。

其中,P1—泄压压力,P2—进站阀组调压前正常工作压力,P3—泄压后进站阀组调压前的压力;V1—泄压气量,V2—站区正常运行气量,a—泄放量与处理规模的比值。

以本站为例,设计规模为60×104Nm4/d,进站阀组调压前正常工作压力3.2 MPa,而取气区及集输管道设计最大运行压力为4 MPa,泄放压力为12 MPa时,则可接受泄放气量与站区设计规模气量的比值a=0.067,即当泄放量小于为4×104Nm4/d,可通过集输管道吸收。超过时则通过压力连锁减小去阀组调节阀的开度,并打开去火炬的调节阀,达到最少放烧天然气的目的。

(3)放空系统优化的效果评价。在投产初期很长一段时间,转气举井的气量需求都低于一台压缩机的能正常运转的排量,即在较长的一定时期都将放空部分天然气。放空系统设计优化后,保障了系统的平稳运行,并实现了站场正常生产中放空气的零排放,既节约了能源,创造了巨大的经济效益(按照当地国际出口基价折算约36.5万美元/年),又保护了环境。

2 结论

放空，才能再次装满 篇4

蒋小东是一所重点学校重点班的学生，因为高一时不太努力，所以刚进入高二时他的成绩不是班上最好的，但他很自信，相信自己能冲入前几名。于是，高二开始，他就为自己的一轮复习制订了较全面细致的复习计划。每一天都老老实实地实施、检查计划的完成，一直坚持到一诊考试前夕，终于把该复习的内容全部拉了一遍。虽然很累，也曾苦闷过，但毕竟期末考试给了他一个很好的回报，他考了全班第一。

回顾走过的四个月，他觉得真的是太苦太累了，每天只睡五、六个小时。暑假期间，他决定先给自己放几天假，好好地睡个够……开学了，回到学校的他发现他已经没了上学期的干劲。刚开始几天，他还以为要适应一下。可一周过去了，看着同学们都忙忙碌碌地投入了紧张的学习，他却无论如何也紧张不起来。拿起书，觉得已经复习过了；拿出错题本，又懒得去做；看看紧张复习的同学，又为自己在无谓地浪费时间而着急。他知道这样下去他会从顶峰落回低谷，可他该怎么办？怎么才能找回以前的干劲？

案例点评：

小东同学这是出现了厌学心理。厌学心理是内心对过去的单调学习方法的一种无声抗议。小东在上学期一直埋头苦干，因为紧张、投入，达到了一种忘我的状态，所以当时感觉不出来厌烦和疲倦。这时，如果继续保持这种紧张状态，也能够因适应而坚持。但不幸的是，小东在考完后就大大地彻底地放松下来，这一放松，就真真切切地感到了前面的“累”，也真真切切地体会了放松的“爽”，这个放松的体验就驻留在了他的潜意识中。我们都有过爬山的经历，当我们爬得精疲力竭的时候，如果我们只是放慢速度，却不停下脚步，那种累感也不会再增加，仍然能够坚持走到山顶。但我们如果躺下来休息，就很难有勇气爬起来继续再爬了。这就是因为两种体验在心理上产生一种取舍倾向，“本我”是以“快乐原则”办事的。

有这样一个小故事：传说，有一位禅师学识渊博，很受人崇敬，前来拜师求学者络绎不绝。一位学者也慕名而来。他随众人听了三天禅师的讲学，觉得没什么收获，便向禅师单独请教。老禅师端起一只装满茶水的杯子，一边继续往里加水，一边说：“请喝水。”“水溢出来了。”学者赶紧提醒禅师。禅师说：“哦，杯子是满的，怎么学？”学者恍然大悟。

像小东这样的同学要走出厌学的阴影，激发起斗志和活力，就要先把心房倒空。首先暗示自己：我能在期末考试中获胜，说明我的能力很强，我还能继续拓展空间，力争一轮复习的胜利。然后，把自己归零，像一轮复习前一样，在新的平台上，按新的要求给自己制定新的复习计划，前一轮是“拉通”，这一轮要“夯实”。再以后，就是像前一轮复习一样，老老实实地埋头苦干。小东已经有过这样的经历，做起来是能够达到那种境地的。相信他也能在“一诊”考试时再获第一。

放空系统 篇5

关键词：延迟焦化装置,放空冷却系统,问题,策略

通常来说, 延迟焦化装置放空冷却系统的主要流程是馏分油密闭循环接触冷却流程, 主要通过重馏油质的分化, 再对其收凝缩油, 从而在污油当中提炼出可用部分。在实际应用过程当中, 通过焦炭塔吹汽, 当焦炭塔冷却之后就会产生大量的蒸汽和部分油气进入放空冷却系统。由此一来, 经过洗涤操作就会将重质油通过污油泵送入到系统底部的甩油冷却水箱, 并将其温度迅速控制在80℃左右。经过此番运作过后, 其中一部分油将会留在系统当中进入放空冷却塔顶辅助系统完成洗涤操作, 另一部分油完成回炼输出系统。本文将针对延迟焦化装置放空冷却系统进行分析和研究。

1 放空冷却系统的主要流程分析

在延迟焦化装置放空冷却系统运作过程当中, 从其技术原理来看, 在放空冷却系统焦炭塔产生蒸汽并在焦炭塔冷却之后, 会有很多蒸汽夹杂着少量的油气进入放空冷却系统进行洗涤。当洗涤步骤完成以后, 重质油就会经过放空冷却系统当中的污油泵进入甩油冷却箱, 分为两部分分别进行使用。其中一部分留在系统当中的洗涤环节, 一部分成为污油回炼结果离开放空冷却系统, 进入污油灌。当放空冷却系统冷却冷凝之后, 焦炭塔当中的蒸汽和油气就会进入系统当中的油水分离器, 经过分离之后, 污油就会进入污油灌, 含有硫的污水会作为补充水, 不凝气进入火炬系统。

2 延迟焦化装置的工作原理

延迟焦化的主要用途是对渣油进行再次加工, 从而提高炼油的质量和效率。从当前的应用情况来看, 延迟焦化是一项应用比较成熟的炼油技术。不仅是投资成本低, 延迟焦化装置可以加工的对象也十分广泛:包括含硫油、沥青质的减压渣油等等。常用的工艺原料就是油砂和沥青。在汽油经过延迟焦化之后, 再通过加氢操作, 可以作为性能较好的制乙烯原料;而柴油经过延迟焦化后, 就具有很高的十六烷值;干气和富气经过延迟焦化可以作为制氢的一种原料。在油气行业当中, 延迟焦化技术是一项进行劣质渣油加工的较为成熟的技术。从上个世纪末开始, 我国含硫原油加工的规模越来越大, 再加上制乙烯原料的社会需求日益增多, 使得延迟焦化技术在我国的相关领域当中应用更加广泛, 也受到越来越多的人关注和重视。尤其是在最近几年的的发展当中, 随着人们环保意识和节能意识的不断提高, 使得裂化汽油烯烃含量需求越来越低。与此同时, 裂化装置再生烟气硫化物排放量也得到了一定的控制和改善。由此一来, 这就导致装置当中的渣油掺炼量得到一定的限制。与渣油加氢处理工艺相比较而言, 延迟焦化装置的投资成本更低, 而且具有一定的节能优势与环保优势, 相对而言不需要更多的燃料的使用, 而且所使用燃料基本上是清洁燃料。

从当前世界各国的延迟焦化水平来看, 仍然是美国比较领先, 这也是美国进行劣质渣油加工的主要方法。为了能够有效提高劣质渣油加工的效率与加工量, 从而促使加工行业效益的提升和持续的发展, 从上个世纪末开始, 美国开始着重对延迟焦化装置进行改造和改进, 促使美国的延迟焦化水平得到有效的提高和发展。当前美国的焦化能力已经达到原油加工能力的近40%。从新增的焦化能力构成情况来看, 主要就是来自于延迟焦化装置的应用。我国相关技术工艺的发展主要是从上个世纪六十年代开始的。从那时开始我国开始涉足延迟焦化装置的建设与相关技术的探讨, 并取得了较好的建设成果。目前我国的延迟焦化水平已经跃居世界第二, 成为加工行业的一个佼佼者。

3 延迟焦化装置放空冷却系统存在的问题

放空冷却系统的主要任务就是对焦炭塔塔顶所产生的蒸汽与少量油气进行处理。这些油气是由于部分渣油没有发生反应而在吹汽的时候留在了焦炭塔当中, 形成滞留的油气。由于焦炭塔当中的蒸汽含有偏重馏分以及部分焦粉, 因而在渣油加工的过程当中, 一些容易产生焦粉的原料就会促使焦炭塔当中的焦粉量增加。通常来说, 放空系统的焦炭塔当中的挡板可以促使换热空间、焦炭塔冷却冷凝的实现。但是如果挡板的性能不过关, 传质的效率不高, 就会限制焦粉的洗涤操作, 进而导致很多重质馏分油束缚在管道当中, 最终影响到换热空间的实现, 导致三相分离器的温度也得不到有效的控制, 可能会致使放空冷却系统气相带水过多, 进而导致火炬系统失效。

4延迟焦化装置放空冷却系统的改进策略

从上述分析可以看出, 如果不对焦炭塔当中的焦粉进行有效的控制, 就会对系统的运行效率以及安全性造成很大的不利影响。如果焦粉较多, 就会让重质污油进入到放空冷却系统当中, 容易导致挂蜡现象的出现。因此, 我们应当认识到延迟焦化装置放空冷却系统问题的根本原因所在, 从放空冷却系统开始解决此类问题, 从而有效提高系统的可靠性与稳定性。例如在洗涤操作过程当中, 可以有效结合粉尘捕集技术来提高焦粉的洗涤质量和效率, 从而降低焦粉的滞留量。

参考文献

[1]李晋楼, 李蕾, 李出和等.延迟焦化装置回炼含水污油的技术探讨[J].石油化工安全环保技术, 2015, (3) :18-22.

[2]张建结, 王瑛.延迟焦化装置污水治理及工业应用[J].甘肃科技, 2011, 27 (13) :67-71.

放空系统 篇6

1 天然气放空管路水力系统理论

1.1 放空过程状态描述

高压天然气放空系统的实现是在短距离高压差的条件下, 其放空过程非常剧烈, 放空管段沿线的气体基本参数 (温度T、密度ρ、速度V、压力p、马赫数Mach等) 变化快、差异大, 该过程为非定常流动, 需要经历3个流动状态:超临界流 (即:雍塞流) 、临界流、亚音速流。

1) 超临界流:放空初始时刻, 放空干线内压力p0大, 从而使得入口截面处压力p1很高, 此时出口截面压力p2远大于外界大气压, 放空管路出口处的气体流速达到当地声速 (即:临界流速, 此时马赫数Mach2为1) , 对于给定的放空设施, 此时将达到最大瞬时放空量 (即:质量流量) 。出口截面的气体依靠剩余压力差 (p2-pa) 进行膨胀, 直至压力降至外界大气压。随着超临界流的时间推移, 放空管路进出口压力均逐渐降低, 但在出口压力p2降至大气压之前, 此放空过程仍处于超临界流状态, 在新的压力条件下放空过程达到新的最大瞬时放空量。

2) 临界流:随着超临界流的进行, p0、p1及p2均逐步减小, 当出口截面压力p2下降到外界大气压力p0时, 超临界流结束, 此刻便为临界流状态, 此时放空管路出口处的气体流速为临界流速 (Mach2为1) 。

3) 亚音速流:当放空过程越过临界流继续泄压时, 气体进入亚音速流状态。入口截面压力p1继续降低, 出口截面压力p2保持不变 (等于pa) , 出口气体流速逐渐减小 (Mach2<1) , 质量流量也随之下降, 在放空干线内压力p0下降至pa之前, 该流动状态将持续进行, 直至天然气放空系统内各压力值相等 (pa=p0=p1=p2) , 放空过程结束。

1.2 天然气放空系统基本方程推导

设放空过程中在微元时间坠t内, 气源滞止压力p0保持不变, 在等截面水平放空管路中取坠x微元段作为控制体[3]。在此条件下的控制体流动基本方程 (质量守恒方程、能量守恒方程及动量守恒方程) :

式中:m为单位面积质量流率, kg/m2·s;ρ为气体密度, kg/m3;i为单位质量的气体热焓, J/kg;vi为放空系统不同截面的气体速度, m/s;d为放空管内径, m;f为水力摩阻系数;V为气体流速, m/s;式中下标1表示放空管路入口截面, 下标2表示放空管路出口截面。

其他所需基础方程 (气体状态方程及相关热力方程) :

式中:Ti为放空系统不同截面的气体温度, K;γ为气体的等熵指数;pi为放空系统不同截面的气体压力, Pa;Mach为气体马赫数;M为气体摩尔质量, kg/mol;R为气体常数;a为放空系统所处的当地声速, m/s;Cp为气体的定压比热, J/kg·K;Z为截面处气体压缩因子。

将方程组 (2) 代入方程组 (1) 中的质量守恒方程可得到关联方程组 (3) :

同理将方程组 (2) 代入方程组 (1) 中的能量方程式可得关系式:

将关系式 (4) 代入关联方程组 (3) 可将其转化为马赫数与压力值的关系式:

同理将方程组 (2) 代入方程组 (1) 中的动量守恒方程可得关系式:

将方程组 (3) 及关系式 (5) 进行积分 (考虑到气体等熵指数为常数) , 并将结果代入方程 (6) 可得:

由科尔布鲁克摩阻系数计算式 (8) 所示, 管路中摩阻系数取决于雷诺数Re及管内壁粗糙度, 在放空管路中, 高速泄压的高流速使得管路雷诺数Re非常大, 进而其对管路沿线的摩阻系数影响很小, 在此为简化方程, 忽略雷诺数Re的影响 (即:管路摩阻系数仅由选定管路的内壁粗糙度决定) [4]:

式中:μ为放空管路内壁绝对粗糙度, m。

由此可对上述方程式 (7) 沿放空管路长度L进行积分, 可得:

气体从输气干线通过圆形扩孔进入放空管路入口截面的热力过程, 可以视为一个典型的等熵热膨胀过程, 故由热力学基本公式可得如下关系式[5]:

上述方程 (9) 为有摩擦绝热一维流动方程式 (即:Fano方程) , 将上述10个方程式 (组) 作为天然气放空系统水力求解计算关联方程组。

2 放空管路水力计算软件开发

2.1 程序计算流程简述

1) 放空管路基础数据。方程式 (9) 中左边项f L/d (简记为U) 为阻力项, 该项的求解可以分为3部分, 如式 (11) 所示:

其中入口及出口的阻力项可以通过查阅资料获取, 且两者占总阻力项的比例也较小。放空管段中L为其等效总长度 (包括:弯头、三通、阀门的等效长度以及放空管段本身管长) , 再结合选取管段的管内壁绝对粗糙度, 即可求得Fano方程阻力项。

2) 超临界流初始时刻质量流量 (瞬时放空量) 。将方程式 (7) 中的气体等熵指数γ视为定值 (Cp/Cv=1.3) , 放空初始时刻放空管路出口处的气体流速为临界流速 (Mach2为1) , 结合方程式 (11) 可以将方程式 (7) 转化为仅有Mach1的迭代计算式:

通过程序的迭代计算可以求得入口截面气体马赫数Mach1, 将其代入方程式 (5) 以及方程组 (10) 中的压力关系式, 即可求得放空管路进出口压力p1、p2。将p1及Mach1代入方程组 (10) 中的温度关系式, 可求得入口截面气体温度T1, 再将T1、Mach1及Mach2代入方程式 (4) 中, 可求得出口截面气体温度T2。经过上述求解后, 可由式 (13) 计算求得超临界流的初始质量流量:

式中:W为瞬时放空量, kg/s;Z1为截面处天然气压缩因子。

3) 临界流时刻质量流量 (瞬时放空量) 。由上述放空过程描述可知, 当放空气体处于临界流时, 出口截面压力p2始终等于大气压力pa, 出口气体马赫数Mach2为1, 由迭代计算式 (12) 可知, 入口截面气体马赫数Mach1求解值不变, 代入方程式 (5) 可得入口截面压力p1, 再代入方程组 (10) 压力关系式, 可求得临界流状态时干线管存压力值p0, 由方程组 (10) 温度关系式可知入口截面气体温度求解值不变。将Mach1、Mach2及T1代入方程式 (4) 可求得出口截面气体温度T2, 再同理利用方程式 (13) 可求得临界流时刻质量流量。

4) 亚音速流质量流量 (瞬时放空量) 。当放空过程处于亚音速流时, 出口截面压力p2保持不变 (等于pa) 。针对临界流状态计算所得的干线管存压力值, 采用压力等分递减求解计算方法。取一个合适的压力递减值Δp0, 由此可得下一时刻的p0, 代入方程组 (10) 压力关系式, 求得p1, 由于此时迭代计算式 (12) 存在Mach1及Mach2两个未知量, 故先假设Mach2=1, 通过迭代计算求得Mach1, 之后将Mach1作为已知值, 将方程式 (9) 转化为求解Mach2的迭代计算式进行迭代求解, 计算出Mach2。重复上述过程, 直至上述两个迭代式所求得的Mach1及Mach2均达到稳定收敛状态, 将最终时刻迭代值赋予Mach1及Mach2。此时同理由方程组 (10) 温度关系式求得入口截面气体温度、由方程式 (4) 可求得出口截面气体温度T2、有方程式 (13) 可求得亚音速流任一压力递减值所对应的质量流量。

5) 放空过程累计放空时间。对于天然气放空系统, 最为关注的因素就是其完成整个放空过程的累计放空时间。上述介绍了各个流态下的质量流量计算思路, 但仅由上述方法及关联方程组是无法求得累计放空时间, 在此引入一个经典基本数值积分法———“梯形法”。将初始干线管存压力以某一微小压力递减值进行等分:

由2) ~4) 计算推导过程, 可对上述每一个压力等分递减值计算出其所对应的瞬时放空量Wi, 再结合方程组 (2) 及放空干线标准管存体积计算式, 通过式 (15) 求得各个计算时刻的管存储气量Qi, 由于微小压力递减值非常小, 在每个计算区间可以看成匀速放空过程, 由此可以求得各个压力区间段的等效放空时间ti, 将各区间的放空时间求和即可求得放空过程的累计放空时间T。

式中:T为累计放空时间, h;Q为输气干线管段储气量, m3。

6) 放空管路管径选取。上述推导了放空系统的水力计算详细计算步骤, 由规定的总累计放空时间可以反推计算求得所需要选取的放空管路管径, 由此可更好地运用在现场工程实际。反算流程如图2所示。

2.2 算例计算分析

为检验程序的准确性, 利用所开发的软件 (图3) , 建立放空系统算例模型 (表1) , 并同时采用图解法进行求解, API 521提供了以可压缩流体有摩擦绝热一维流动的Fano方程为基础的图解近似计算法 (Lapple图) [6]。将两者结果进行对比验证。

软件计算可求得放空系统各时刻气源压力值所对应的瞬时放空量、累计放空时间及单位质量流率、进出口截面的压力及温度值、各时刻管段储气量部分数据提取见表2。从中获知:

1) 累计放空时间随管存压力值的降低逐渐增大, 放空时间的增长速率也逐渐增大, 且在亚音速流区域呈现出急速增长。

2) 瞬时放空量及单位质量流率在泄压放空过程中呈现出线性递减的变化趋势, 与放空过程所经历的3种流态形式没有关系。

3) 放空管路入口截面压力p1及输气干线管存储气量随干线压力的减少呈现出与累计放空时间相反的变化规律, 在雍塞流区域急速下降, 而在亚音速流区域下降幅度平缓。

4) 放空管路出口截面压力p2在雍塞流区域急速下降至大气压力pa, 然后在亚音速流区域维持该压力状态不变。

5) 放空管路入口截面温度T1略小于输气干线气体温度T0 (由于开孔处微弱的节流) , 在雍塞流区域维持温度不变, 在亚音速流区域缓慢升温至干线气体温度值, 从而达到平衡 (图4) 。

6) 放空管路出口截面温度T2受初始放空时刻的强烈节流效应, 温度急速下降至某一最低温度, 之后随放空过程的进行, 逐渐升温, 最终达到T2=T1=T0;此升温过程在雍塞流区域上升幅度较慢, 而在亚音速流区域呈现出急速回温的变化趋势 (图4) 。

注:放空管路中阀门、弯头、三通的等效长度取65m, 压降计算步长取1k Pa。

7) 在雍塞流状态下压降速度快, 压降变化值占到总放空过程的90%左右, 且持续时间较短 (小于50%) , 瞬时放空量大, 会使得放空管路出口处急剧降温 (初始瞬间可达-40℃左右) ;亚音速流状态下压降速度缓慢, 压降变化值仅占到总放空过程的10%左右, 但持续时间却大于雍塞流状态, 放空完成时刻系统各压力值与大气压pa一致。

8) 同时利用图解法对算例进行了求解, 发现程序计算瞬时放空量与图解法计算结果误差基本控制在2%以内 (图5) 。

2.3 东河伴生气管线下沉工程放空现场

2013年9月底在南疆铁路二线建设中, 轮台县至库车县A标志段B涵洞处, 因通过涵洞下的公路路面基线与铁路桥距离太小, 当地车辆通行不便, 需要降低路面, 使此处东河伴生气管线埋深不符合设计要求, 因此需要进行伴生气管线沉降施工。需将东河伴生气管线出站至3号阀室进行放空作业。本工程的施工程序如下:原管线开挖—管线放空—氮气置换—新管线预制—焊缝无损检测—割管—封堵—新管线安装—焊缝无损检测—补口—电火花检漏—补伤—管线吹扫—氮气置换—管线复产—管线回填。

东河气站放空管线主阀为一电磁阀, 通过系统操作全开时开度也不能达到100%, 为提高放空速度, 经协调通过打开旁通阀进行放空。放空管线长度34.4km, 管径168×6/7mm。放空前, 管线压力为6.15MPa, 管段内天然气量标准状况下为40 408m3。放空管线规格DN100, 放空阀门开度100%。在管线放空过程中, 现场作业中工作人员对放空时间做了详细记录, 相关数据见表3。

利用开发的水力计算软件, 根据现场进行天然气放空系统建模, 将程序计算结果与现场放空记录数据进行对比 (图6) , 进一步验证本计算软件的准确性。

由对比结果可知:两者数据对比基本一致, 放空过程压降变化曲线重合度较高, 软件计算所得压降曲线较为圆滑规整, 其超临界流持续时间稍短于实际放空现场, 软件计算瞬时放空量稍大;现场记录数据显示, 当旁通处于关闭时, 放空速度较慢, 打开旁通后, 放空速度加快, 压降变化曲线与软件计算基本一致, 软件计算累计放空时间略小于实际放空现场。上述存在的差异主要为: (1) 软件计算模型暂未考虑放空系统的等效长度 (阀门、弯头及三通等) ; (2) 现场放空时, 旁通打开的时间是在放空进行了一个多小时之后。由于这两点的差异性, 导致了软件计算天然气放空速度略快。但从总体上看, 软件计算精度较高, 可以应用到实际现场。

注:放空过程于2013.09.27 22:05打开旁通

3 结论

1) 基于C语言编写的天然气放空系统水力计算软件, 操作方便、计算速度快, 利于工程实际应用。

2) 由软件计算算例分析可得:超临界流状态下压降速度快, 压降变化值大, 持续时间较短, 瞬时放空量大, 使得放空管路出口处急剧降温;亚音速流状态下压降速度缓慢, 压降变化值小, 但持续时间较长。

3) 计算软件与图解法计算结果进行对比, 精度较高 (误差在2%以内) , 并弥补了图解法仅可求得瞬时放空量而无法得到其他参数的缺陷。

4) 通过东河伴生气管线现场天然气放空所记录的数据, 利用软件建模计算, 对比结果显示软件计算结果与实际现场放空吻合度高, 可将软件应用于工程实际, 为现场放空作业提供准确、安全、高效的放空方案。

摘要：高压天然气放空系统由放空干线管段气体、放空管线及外界大气组成。放空管路属于非稳定流动, 其水力计算不能采用一般站场管路的达西公式。以Fano方程为基础, 运用流体力学及输气管路流动基础理论进行程序编写, 计算软件可实现对各时刻放空所对应的瞬时放空量、累计放空时间、截面压力及温度、储气量的求解。计算结果与图解法进行对比, 误差控制在2%以内, 弥补了图解法仅可求得瞬时放空量而无法得到其他参数的缺陷, 并利用东河伴生气管线下沉工程现场放空数据与本计算软件对比, 计算结果吻合度高, 符合现场工程实际。

关键词：天然气,放空系统,水力计算,软件开发

参考文献

[1]周雪漪.计算水力学[M].北京:清华大学出版社, 1995.

[2]API R P521 Guide for pressure relieving and de-pressuring system[S].

[3]叶学礼.天然气放空管路水力计算[J].天然气工业, 1999, 19 (3) :90-94.

[4]李玉星, 姚光镇.输气管道设计与管理[M].东营:中国石油大学出版社, 2009.

[5]叶学礼.图解法求天然气瞬时放空量[J].天然气与石油, 1999, 17 (2) :1-3.

放空系统 篇7

1 集散控制系统的构成和组态软件①

横河电机CENTUM CS 3000 R3集散控制系统是一个结构真正开放的系统, 它由操作站、工程师站、现场控制站以及V-NET控制总线等部分构成。

横河电机CENTUM CS 3000采用全方位的冗余配置, 控制站采用高速的RISC处理器VR5432, 可进行64位浮点运算, 具有强大的运算和处理能力, 可以实现诸如多变量控制、模型预测控制及模糊逻辑等多种高级控制功能。CPU冗余容错技术实现了在任何故障和随机错误产生的情况下进行纠错与连续不间断地控制。V-NET控制总线可满足用户对实时性和大规模数据通信的要求。同时还提供系统接口和网络接口用于与不同厂家的系统、产品管理系统、设备管理系统和安全管理系统进行通信。操作站和工程师站采用Windows XP标准操作系统, 具有窗口分层、长趋势保存、先进报表和各种逻辑运算功能, 可靠性高。

2 氧气放空前馈控制方案设计

前馈调节是一种能对干扰量的变化进行补偿的控制系统。在本气化炉氧气放空调节系统中, 最大的干扰量就是单炉跳车后氧气系统压力突然增大的量。如果只采用反馈控制, 当压力增大, 偏离给定值时, 则通过PID运算进行调节, 但由于其运算控制的特点, 对于如此大的干扰, 根本无法达到使氧气系统压力及时恢复到正常值的目的, 因此经常因为氧气系统压力控制不住而使另一台气化炉也跳车, 进而引起整个装置跳车, 给生产带来巨大损失。针对这一点引入前馈控制, 实现前馈-反馈调节, 既能及时补偿因单炉跳车后氧气系统压力突然增大的量, 又能通过PID调节精细地控制系统压力, 经实际运行验证, 可有效保证在单炉跳车的情况下, 另一台气化炉安全、平稳地运行, 合成氨气化炉氧放空流程和控制方案如图1所示。

FY-02009-3运算块用来提取1#气化炉跳车前5、4、3s的入炉氧气流量, FY-02101-5运算块用来取平均值作为前馈调节的量。程序设计如下:

FY-02009-4运算块用来提取2#气化炉跳车前5、4、3s的入炉氧气流量, FY-02201-5运算块用来取平均值作为前馈调节的量。程序设计如下:

FY-02009-1运算块引用气化炉跳车信号, 用来选择跳车的气化炉跳车前的入炉氧气流量。程序设计如下:

FY-02009-2运算块将FY-02009-1运算块送来的已跳车的气化炉在跳车前的入炉氧气流量除以量程实现流量与阀位值的转换, 并将此信号送到PIC-02009常规PID调节器的VN端进行前馈补偿。程序设计如下:

该前馈-反馈控制方案可以实现。当单炉跳车后, 总管氧气系统压力会突然增大, 为使压力尽快恢复到正常值, 引入前馈控制, 在DCS中通过运算取跳车前第5、4、3s的该炉氧气流量的平均值进行运算, 用平均值除以33 000的氧气流量表量程转换成与阀位对应的输出值作为前馈控制的输出值, 与PIC-02009调节器的原输出值进行叠加, 使阀快速开大, 以及时释放过多的氧气, 再通过PID调节使氧气压力稳定在给定值上, 保证另一台气化炉的正常生产。

因为前馈控制只在跳车情况下才执行, 同时考虑到UA-02107/UA-02207跳车信号和FY-02101-5/FY-02201-5入炉氧气流量信号是通过与ESD通信获得, 存在一定的延时问题, 所以取跳车前5、4、3s采样周期的平均氧气流量, 以准确反映跳车前的实际氧气流量。

3 结束语

两台气化炉共用一套氧气放空调节系统, 系统加入前馈控制后, 提高了装置操作的平稳性, 在单炉跳车的情况下, 能很好地控制氧气系统压力, 保证另一台气化炉安全稳定运行, 经过两年的实际运行验证, 有效减少了非计划停车, 取得了显著的经济效益。这种前馈-反馈控制综合了前馈与反馈控制的优点, 既发挥了前馈控制及时克服主要干扰的优点, 又保持了反馈控制能克服多种干扰, 始终保持被控变量等于给定值的优点, 对这种干扰突然增大的工况是较为理想的控制方式。

摘要：针对合成氨两台渣油气化炉共用一套氧气放空调节系统, 单炉跳车氧气系统压力控制难度大的特点, 利用日本横河电机公司CS3000 R3集散控制系统, 对单炉跳车情况下的氧气放空进行前馈控制, 稳定氧气系统压力, 确保另一台气化炉安全稳定运行, 减少非计划停车。

放空系统 篇8

安全输送是碳捕集利用封存( CCUS) 技术中的关键纽带,当大规模长距离输送CO2时一般采用管道输送。在实际生产中,当输气管道进行计划放空或事故泄压时,可以通过放空系统使管道压力尽快泄放至安全范围内,以防止事故的蔓延、扩大,并为抢修赢得时间［1］。与天然气管道相比,超临界CO2管道虽然同样属于高压管道,但由于两者基础物性和相特性不同,CO2放空过程存在特殊性以及一定的安全隐患。从安全角度来说,CO2放空时扩散到大气会产生噪音。CO2的降压通常经过垂直的放空立管,CO2很快喷射到空气中。然而,由于CO2比空气重,扩散云会沉降,因此就有高浓度下窒息的危险。此外,如果听力保护措施不当,CO2放空导致的较高的噪声也可能影响听力。从管道完整性的角度来说,和天然气不同,由于CO2的临界点压力( 7. 38MPa,31 ℃ ) 和三相点压力( 0. 53 MPa,- 56 ℃ ) 较高,降压时会引起相变,若降压过快,CO2到达三相点后会导致干冰的形成以及流动阻塞,而且使钢管变得易碎［2］。

因此,CO2放空站设计与天然气放空系统设计的不同之处在于,需要考虑泄放过程可能存在的潜在危险,如干冰堵塞以及冻伤。在设计放空系统时,应充分考虑管道内由于膨胀和固体CO2形成导致低温的可能性。如果确实有可能形成干冰,那么放空系统的设计应该尽量减少发生堵塞的可能性。DNV RP - J202 《CO2管道设计和运行手册》［3］推荐放空站的设计和位置应保证放空对于职业健康和潜在安全后果的影响限定在允许范围之内,应考虑CO2固体颗粒堵塞和低温损伤的可能性。为了保证安全,参考US DOT CFR规范在管道沿线一般每隔最大15km设置截止阀和放空站,以防止管道破裂或者自然灾害,可以关闭截止阀,进行维修,充满或放空该管段［4］。主干线上的阀门一般采用球阀,相比较于闸阀它的操作更加简单,且要求有100% 的截止能力［5］。放空管道也应使用球阀,放空管的直径应小于主管道。

根据已有的CO2管道的操作经验,二氧化碳管内的温降是由操作条件、环境条件、放空管设计和降压速度等多个因素决定的。目前关于CO2管道放空的研究主要集中在管道降压速度的控制、环境条件的影响以及管外扩散的安全范围,但关于放空管管径和高度对管道内参数变化影响的研究较少。放空管管径与流体泄放速率及放空时间密切相关,决定了放空立管的放空量和出口处的马赫数［6］。放空管高度虽然主要影响CO2在环境中的扩散,但其对超临界CO2管道放空时内部物性参数的变化有无影响仍值得研究。通过对国外文献的调研,deKoeijer等多位学者［7 － 9］指出运用OLGA模拟CO2管道放空过程是适宜的。因此,本文借助OLGA软件对超临界CO2管道放空过程进行稳态和动态模拟,进而研究放空管设计对管道放空的热力水力影响。

1 计算模型

超临界CO2兼具有气体与液体的双重特性［10］,所以不可采用理想气体状态方程。研究超临界CO2管道放空过程中管内物性参数变化时,推荐采用Peng - Robinson方程［11］。表达式如下:

式中: p、T和 υ 分别为压力、温度和比容; a和b分别为解释分子间相互作用力和分子体积的经验参数。

结合国内东部平原某示范工程,根据CO2放空站场的设置要求建立管段模型进行放空模拟。管道设计输量为100 万吨/年,即33kg /s。截断阀1 位于管道起点,截止阀2 位于管道终点,1 和2 之间的管道即为需要放空的管道,忽略地形起伏,总长度为12km,管径为300mm,管内表面粗糙度为0. 028mm,管道总传热系数取0. 9 W/( m2·K) 。放空管紧邻截止阀2,位于管道11. 99km处。放空阀位于放空管末端。平均大气温度为15℃,管道埋地温度为6℃ 。管道起点采用流量控制,管道终点采用压力控制,放空管末端采用压力控制。具体模型如图1所示。

2 放空过程管内参数变化规律

2. 1 超临界CO2管道稳态模拟

设需要放空的CO2流体为超临界态,压力为8MPa,温度为50 ℃ 。放空管管径为0. 2m,高度为4m。首先打开管道两端截止阀,关闭放空阀,进行稳态计算确定初始条件。管道稳定运行时沿管线长度方向的压力、温度以及流量分布情况如图2 所示。

2. 2 超临界CO2管道放空的动态模拟

若管道某点发生泄漏或者需要进行检修,则需要对管道进行放空操作。此时关闭两端截止阀,打开放空阀开始放空。取管道内10m、6 000m及11 990m 3 个特征节点,分析放空过程中管道内各节点温度和压力的变化规律,如图3 和图4 所示。

从图3 可以看出,整个管道在4. 6h时完成放空。各点压力随时间逐渐降低,逐渐趋于大气压力。不同节点处的压力差异不大,可见放空过程中整个管道内部沿线压力基本保持一致。在压力降到0.3MPa之前,各点温度随压力降低而逐渐降低,不同节点的温度差异也不大; 当压力继续下降时,各点温度达到最小值- 58 ~ - 66℃ 后回升,逐渐升至管道埋地温度6℃。

从图4 可以看出,本工况下的超临界CO2从超临界相向气相过渡时温度和压力没有明显波动,在2MPa之前时保持气相放空。随着压力和温度的继续下降,CO2进入气液共存区,放空过程沿着气液相平衡线进行。 当放空到达三相点( 0. 53MPa,- 56℃ ) 后,管道内生成干冰。随后压力和温度沿着气固相平衡线继续降低,当到达0. 3 ~ 0. 4MPa之间某点时,从外界吸收的热量足够使管内干冰全部升华成气相CO2,因此各点温度发生转折,随压力下降而逐渐升高至管道埋地温度。

由上可知,在本工况下的超临界CO2放空过程中,整个管道沿线的温度和压力变化并无较大差异;超临界CO2放空时首先从超临界相变为气相,保持气相泄放到一定压力后产生液相,随后沿着气液相平衡线进行; 经过三相点后产生干冰,随后沿着气固相平衡线进行; 当压力降到一定值后,温度不再随压力继续下降,逐渐升至管道埋地温度。

3 放空管设计对管内参数变化的影响

由于超临界CO2放空过程中管道内部可能会生成干冰,因此放空时需要对管内流体的流动参数变化进行控制,尤其是温降和压降的控制。影响管内流动参数的因素有很多,如放空操作条件、环境条件、放空管设计和阀门开启速度［12］等。其中放空管的设计不仅影响CO2放空后的扩散范围及安全范围,还与流体泄放速率与放空时间密切相关。放空管高度的设计则可能通过影响放空管末端流量影响CO2在环境中的扩散,且放空管高度越高,管道内部发生堵塞的可能性越大。

3. 1 放空管直径对放空过程管内参数的影响

取放空管高度为4m,在其他条件不变的情况下仅改变放空管径,分别为0. 1m,0. 15m,0. 2m。由于放空管与管道交点处的节点受放空管设计的影响最大,因此取位于管道11 990m处的节点进行研究,当为三种放空管直径时对应的此节点处的压力、温度及经过放空阀的流量变化规律如图5 所示。

从图5 可以看出,当放空管直径分别为0. 1m、0. 15m和0. 2m时,对应的放空时间为16h、8h以及4. 6h,即放空管直径越大,放空过程中压力和温度的变化越迅速,放空需要的时间越短,同时对应的放空的初始瞬时流量越大。

对于3 种放空管直径,虽然管道达到了相同的压降,但管道内的温降程度却不同。其中当放空管直径为0. 2m时,管内最低温度能够达到- 61℃; 当放空管直径为0. 15m时,管内最低温度达到-54℃ ; 当放空管直径为0. 1m时,管内最低温度只达到- 39℃。而纯CO2的三相点温度为- 56℃,可知当放空管直径变小时,可以明显减少放空过程中管道内部的温降。通过控制放空管的直径,可以有效避免管道内形成干冰并防止管材受到低温损坏。

3. 2 放空管高度对放空过程管内参数的影响

取放空管直径为0. 2m,在其他条件不变的情况下仅改变放空高度,分别为2m,6m,10m,20m。由于放空管与管道交点处的节点受放空管设计的影响最大,因此取位于管道11 990m处的节点进行研究,当为四种放空管高度时对应的此节点处的压力、温度及经过放空阀的流量变化规律如图6 所示。

从图6 可以看出,在其他条件不变的前提下,对于不同的放空管高度,总放空时间是一样的,均为4. 6h左右。经过放空阀的流量变化相差无几。放空过程中管道内部的压力和温度变化基本一致。可见,当仅改变放空管高度时,对管道内的流体物性参数变化几乎无影响。

由此可知,放空管的直径对管道放空过程的总时间、放空速率、最大温降以及是否生成干冰有直接影响。放空管直径越大,放空时间越短,管道内部温度下降越大,生成干冰的可能性越大。而放空管的高度对放空过程管道内部的变化几乎无影响,对于放空管高度的设计应主要依据CO2释放到环境后的浓度范围和安全范围进行设计。

4 结论

本文通过超临界CO2放空过程可能出现的潜在风险进行分析后,借助OLGA软件对固定容积的超临界CO2管道的放空进行模拟,分析了管道内部水力热力变化,并研究了放空管设计对管道内部流动参数的影响,得到以下结论:

1) 对在超临界CO2放空过程中,整个管道沿线的温度和压力变化并无较大差异; 超临界CO2放空时首先从超临界相变为气相,若生成液相则沿着气液相平衡线继续泄放; 若产生干冰则沿着气固相平衡线继续泄放; 当压力降到一定值后,温度不再随压力继续下降,逐渐升至管道埋地温度。

2) 在不改变其他条件的前提下,对放空管直径的合理设计可以使放空时间以及管道内部温降达到一个平衡点,从而达到能够较快泄放CO2又不产生干冰堵塞以及管道低温损伤的最佳目的。

3) 放空管高度对超临界CO2管道放空过程中管道内部的流动参数几乎无影响。放空管的高度应结合管外扩散模拟和实际安全区域进行估算。

摘要：与天然气管道相比,超临界CO2管道放空时的降压可能导致管道内的低温,甚至形成干冰对管道及设备造成损伤,危害管道安全。针对超临界CO2放空过程可能出现的潜在风险,建立了超临界CO2管道放空计算模型,借助OLGA软件对超临界CO2管道放空进行了稳态和动态模拟,并研究放空管设计对管道放空的热力水力影响。研究表明:超临界CO2管道放空时管道沿线上各点之间的压力、温度变化差异不大;CO2首先由超临界相变为气相,然后沿着气液相平衡线或气固相平衡线进行,管内温度降到一定值后逐步回升至管道埋地温度;放空管的直径对超临界CO2管道放空过程的总时间、放空速率、最大温降以及是否生成干冰有直接影响;放空管高度对放空过程管内参数变化几乎无影响。

艾晓琪 旅行最适合放空自己 篇9

虽然“十一长假”已经过去一个多月，但是艾晓琪说对于演员来说基本没什么“法定假日”，除了不拍戏、不安排通告，其余时间都是工作日。不过她也安慰自己，“其实这样也不错，不会和其他人一样扎堆去旅行了。”

艾晓琪自从开始工作，就很少有时间陪伴家人，所以她一般都会选择利用假期时间和家人一起出去旅行，她说不管去哪里只要能陪在他们身边就很好了。

艾晓琪说自己去旅行一般会选择一些人比较少，风景秀丽的地方，“因为我觉得多看美景可以放松心情。其实旅行最重要的还是找到与自己契合的旅游线路，再有一个与自己深层交流的旅行同伴，用心感受其中的快乐，享受陌生与遥远带来的新奇与魔力。”说到最喜欢的城市，艾晓琪想了一下，“我比较喜欢澳大利亚墨尔本，它是澳大利亚第二大城市，维多利亚式的建筑物、有轨电车、歌剧院、画廊、博物馆以及绿树成荫的花园和街道，这些都是我非常喜欢的。之前去过一次了，还有些意犹未尽，下次一定安排一个时间充足的假期再去一次。”

只要一提起旅行、度假艾晓琪就特别兴奋，不过她也坦言目前没有下一站的计划，“因为最近拍戏实在太忙了。不过还好剧组在象山这边，如果时间可以倒是想在这里转转。听说象山这里有一个中国渔村，又能玩，又能吃，说的我都有点儿小期待了。其实每次去一个城市拍戏，我都会抽空去周边转转，看看山水，吃吃当地小吃，就当是奖励给自己的小旅行啦。

《时尚北京》：如果给你个机会你会怎么样去策划自己的度假方式呢？

艾晓琪：如果不用考虑时间问题，我会很兴奋的对待这次度假，也会到网上看很多人写的旅行攻略，好吃的、好玩的、好看的都了解一下。然后根据自己想看想玩的制定一份自己的计划，其实在做攻略的时候就已经算是开始旅行了，总之尽可能面面俱到，吃喝玩乐都享受到吧。

《时尚北京》：旅行前，你会提前制订旅行攻略吗？

艾晓琪：我只会做简单的攻略，一般不会特别详细的定制，这要看跟谁一起去，要是我自己去，还是随心而定为主。要是陪父母去，那我就会细心准备攻略，挑一些父母比较喜欢的游玩线路。

《时尚北京》：在旅途中你主要会关注什么？享受什么呢？

艾晓琪：关注美景和风土人情，当地的人文美食、美景。一边走，一边感觉，吃吃当地的小吃，我是个小吃货，一般都是走到哪儿吃到哪儿。要说最享受的就是旅途中放松的心情，就是放空，什么也不想，就随着心走，不过这样的机会也不多，一个人的旅行最适合放空。

《时尚北京》：你觉得旅行的意义是什么？

艾晓琪：借用一句很有名的广告词吧，我觉得“在乎的不是沿途的风景，而是看风景的心情。”有时候可能看到一座山、一片海甚至是一只小动物，脑袋就“叮”的一下想明白一件事，豁然开朗。

熟知艾晓琪的人都知道她是安徽芜湖妹子，一个双鱼座的女生，爱幻想又执著。其实在成为演员之前她曾是一名歌手，在2013年发行的单曲《星光》也让听过的人过耳不忘。不过在接触到表演之后，艾晓琪便“一发不可收拾”的爱上了，并参与了不少影视剧作品的拍摄。对于表演艾晓琪一直在苦心钻研，虚心求教，甚至在电影《哭泣的石头》中担当女主演，并凭借在电影中的出色演绎在国际影节中斩获头角。

抛开演戏，生活中的艾晓琪是一个性格爽朗、大大咧咧、天生乐天派的人。不过即便如此，在面对工作的时候她还是会有压力，不过她会很快的调整。“一般是听歌、健身，这两个都不需要太多的时间和规划，想做就能去做。健身之后的大汗淋漓让我觉得很畅快，而且健身也是最有效的减压方法。当然如果时间允许的话旅行也是一个很好的减压方式，欣赏美丽的景致，放空自己，一切烦恼都烟消云散了。”

《时尚北京》：对时尚怎么理解？

艾晓琪：我觉得每个人的理解都不同，像我的话，觉得时尚是好看、舒适的，换成流行的话说就是不辣眼睛，哈哈。

《时尚北京》：最喜欢怎样的穿衣搭配方式？给自己定位的时尚风格是什么？

艾晓琪：日常以舒适为主，不会刻意搭配，還是觉得穿的舒服比较重要，简单一点也不容易出错。极简主义，注重设计剪裁的款式，最喜欢大气简洁的造型。

《时尚北京》：希望成为怎样的艺人？

艾晓琪：像安吉丽娜·朱莉那样的艺人，她是我的偶像。标准的天使脸蛋魔鬼身材，有外表有演技，让我非常佩服。

《时尚北京》：你觉得自己的成就感来自何处？

艾晓琪：演技被大家认可，被越来越多人知道，家人以我为傲。

放空气回收利用技术浅析 篇10

在天然气集输系统中, 火炬放空系统的主要作用:一是事故状态下, 集输站场内各类设备及管线的安全泄放压力, 防止爆炸、火灾等灾害;二是可避免站内天然气直接排放进入大气对环境造成污染, 或火灾等灾害。

庆深气田天然气集气站放空火炬气来源主要有4处:一是进站阀组区高压气放空, 主要为未经处理的混合天然气, 压力5~15MPa, 含有大量游离水、CnHn、N2以及C O2等其他杂质;二是节流降压后、轮换分离计量前的中压放空, 三是分离器中压放空, 气质不变, 压力4~6MPa;四是燃料气低压放空, 引自分离脱水处理后外输干气, 压力4~6MPa。各处装置需放空天然气经过不同规格放空管汇入一处, 进入分液罐脱出部分重烃后去火炬放空燃烧。井口放空一般采用就地建设放空池, 放空管引入即可。

气田生产气伴随着一定量的油水混合液体, 以A S 1集气站为例, 日产气在18~60×104m3, 日产液量在9~31.8m3。站内天然气换热温度差在5~15℃, 节流压差在2~10M P a, 因此对气体组分构成无影响。分离后气体含液量大幅减少, 重烃类组分减少, 现场分离下游未见游离水。

实际生产过程中需要火炬放空的有以下两种情况:一是生产检修放空, 设备管道检修后需放空天然气至火炬, 放空时间一般保持在30min~180min。按照生产经验, 每年设备检修期至少1个月;二是开井投产放空, 考虑到开井初期, 井筒内沉积的杂质与积液需采用放空进行清理, 放空时间一般保持在60min~240min。由于放空时各工艺环节阀门一般处于全开状态, 气量可达到3000~6000m3/h。经过分析, 生产检修放空天然气量可达到4.5~27×104m3/a, 开井放空天然气量可达到117~702×104m3/a。

根据放空各点气源组分, 以及放空制度可知, 火炬放空天然气中具有回收价值的为

技术对比回收自用气工艺

CNG撬装储运

技术特点

联通火炬放空系统与自用气系统

CNG撬装设备处理收集和运输

优点

回收天然气进入自用气工艺可直接利用为燃料气由于压力等级限制, 部分超压天然气无法回收利用

不改变现有工艺流程, 管理操作方便快捷天然气集输管网中增设高压输气点

缺点

投资较低

推广适用于低压集气站

适用于高低压集气站、天然气试采

分离处理后来气, 由于已经过分离处理, 该处来气脱出少量重烃及杂质, 气质纯净。考虑到放空的本职功能不能缺失, 需保证放空压力和时间, 如何保持放空压力的情况下回收天然气是本文的重点分析对象。

2 回收技术应用分析

火炬气回收技术在国际上已有广泛应用, 美国、挪威的油气田的石油石化公司为了节能减排、保护环境, 积极采用多种工艺对火炬放空进行处理, 目前应用较为成熟的回收技术有两种, 可概括为调压后联入自用气工艺改造法和CNG撬装储运法。

2.1 调压后联入自用气工艺法

通过对火炬系统的改造, 在放空天然气被火炬燃烧之前进行回收, 从而降低排放。放空回收系统中放空天然气经过汇集进入气液分离器, 经过分离器分离处理后, 进入回收处理流程。由于回收天然气主要用途为天然气换热加热炉自用燃料, 燃料气压力等级为1.6~2.0MPa, 需设置调压装置, 同时考虑放空天然气中多含液体杂质, 需加设缓冲分液装置。回收工艺改造后并列联入自用气工艺, 为了保障火炬放空回收整个系统安全性, 可在缓冲装置及放空管线增设爆破片, 一旦超压可安全泄放压力。

回收系统工作时, 与放空区分离器相联的管线关闭, 并根据各站放空天然气压力等级设定回收系统压力机制, 当放空气超过设计值时, 回收系统关闭, 火炬系统打开, 系统自动信号上传至集气站值班室显示并远程操控。

2.2 CNG撬装储运法

CNG撬装储运技术不仅仅是传统的高压反复灌充、非管道储存和运输的技术, 对于回收放空天然气, 需增加模块撬装处理的功能。

CNG撬装储运技术科分为处理装置模块和运输设备模块, 实现两大功能撬装化。处理装置模块是将天然气压缩机、发动机、发

表1技术对比分析表

较高

电机、分离器、干燥器、冷却器以及自控系统集成一个功能撬体, 形成一个可移动的放空天然气回收工作站。运输设备模块是将高压大容量钢瓶组集中在一个挂车上, 并配备独立的拖车进行牵引。针对AS1集气站放空天然气压力20~30MPa的特点, 可采用高压分离器组合方式形成简易撬装设备, 处理后利用高压气体罐车运输。

3 经济效益及社会效益分析

回收自用气工艺技术与CNG撬装储运技术在国内外均有应用, 并达到了回收放空天然气, 节能减排、降低环境污染等目的, 这两种技术同样适用于庆深气田局部地区, 可根据地域不同, 产气条件以及回收价值进行综合评估, 相应推广应用 (如表1) 。

在冬季用气高峰时, 仅按一口井每天放空1个小时, 放空气量3000m3/h计算, 每年至少可节约117×104m3/a天然气。

4 结论

通过对庆深气田AS1集气站实际生产情况和各类参数的统计, 以及现有火炬气回收技术的分析总结如下几点。

一是以AS1集气站为主要类型的庆深气田集气站火炬放空气具有一定回收利用价值, 可通过改造创造经济效益并解决环境污染的问题;

二是回收自用气工艺方法回收放空天然气更适用于中浅层气田的低压集气站, 高压集气站应用此技术时对设备压力等级和控制系统有较高的技术要求;