天然气场站泄放系统核算

泄放系统是保障天然气处理场站装置安全生产的重要辅助设施之一,一般设有高、低压火炬、放空分液及管网系统。通过分析YL、MZ、SM三座天然气处理厂泄放系统运行现状,核算放空火炬及分液罐尺寸,针对存在问题提出优化措施,确保场站安全平稳运行。     

天然气处理厂火炬放空阻火设施的设置

为了防止火炬放空时发生回火,引发火灾、爆炸等事故,有必要对火炬放空系统阻火设施的设置进行研究。通过分析火炬放空过程中发生回火的工况,以及防止火炬回火和爆炸所采取的措施,调研了中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司设计的几个天然气处理厂及炼油厂的火炬放空系统阻火设施的设计、使用情况,对国内外相关标准中关于阻火设施的设置规定进行了分析对比。列举了国内阻火设施发生故障的案例。天然气处理厂火炬放空系统中阻火设施的设置是极其重要的。火炬头应选择带有吹扫气的阻火设施,放空系统设置阻火器需慎重。     

储气库放空系统优化技术研究

地下储气库工程的放空系统由放空管网及火炬组成,放空量的确定是决定放空系统的关键要素。放空系统泄放量不应是集注站最大处理量,应综合分析计算各种泄放工况下的泄放量及各种工况同时发生的概率后确定。秦皇岛—沈阳天然气管道储气库工程集注站放空系统为事故状态下放空,满足注采集输管线、集注站、双向输气管道的放空需求。通过集注站平面分区布置、工艺系统划分、高低压分开设置的方法对天然气站场放空进行分析计算和设备选型,确定高压放空和低压放空分开设置的放空系统方案,解决了天然气站场放空规模过大,放空设施浪费的问题。该方法属国内首次应用,目前已被其他同类型储气库借鉴。     

地下储气库放空技术探讨

地下储气库放空系统具有地面设施多,装置规模大,压力等级高,瞬时泄放量远大于平均泄放量等特点。基于地下储气库放空特点,其放空系统设计仍以国内相关规范以及欧洲标准EN12186、美洲标准API521等规范为依据,合理设置安全仪表系统及超压泄放设施。安全仪表系统采用四级关断以实现关断及放空,通过泄放系统和非泄放系统的不同组合设置,来保障整个系统的安全。当低压系统泄放压力高于整个放空系统背压的50%时,高、低压放空汇管可共用一条,否则宜独立设置。地下储气库放空系统不应按全量放空设计,放空量与站场压力系统分级及分区设计相关联,需根据地下储气库实际情况计算后确定。     

渤西终端放空天然气回收工艺方案研究

渤西终端的放空天然气大部分去火炬燃烧。为了减少温室气体排放,节约能源,有必要将常规不予回收的放空天然气进行回收再利用。分析了国内外放空天然气回收工艺方法,针对渤西终端火炬系统的现状,提出采用气柜回收放空天然气的方法,不影响火炬系统紧急泄放。该方案实施可行,且能取得良好的效益。建议在各终端处理厂推广应用放空天然气回收工艺。     

工艺装置紧急放空阀泄放动态模拟

处理可燃性或者高毒性介质的高压工艺系统需考虑紧急泄压至火炬,对于紧急泄放的最大泄放量以及最小温度的确定,对火炬管网系统的核算和材料选择提供了重要设计依据。文章以燃料气系统为例,利用工艺模拟软件HYSYS,对工艺装置的泄放过程进行了动态模拟,模拟出紧急放空阀的最大泄放量,最低温度,限流孔板的尺寸,出口管径的经济尺寸。     

通过HTRI软件模拟研究解决渣油加氢装置火炬热放空问题

在部分渣油加氢装置设计中,在热低压分离器顶部设安全阀,其泄放温度高达360 ℃左右,而系统火炬管网的设计温度通常在260 ℃左右,因此需要在装置内将高温的泄放气体冷却到260 ℃以下后再出装置。通过HTRI传热软件模拟计算,对几种冷却方案从经济上和易实施的角度上进行对比分析,最终优选出在装置的放空分液罐内嵌水冷却器的冷却方案。在放空管线上加翅片管或循环水套管冷却的方案适用于系统火炬放空线。     

国外某油田中心处理站火炬管网的设计

根据装置紧急泄放的要求,国外某油田中心处理站需要布置完善的火炬系统,以满足装置区域内的应急工况。文章通过对站内火炬管网的设计计算,总结出火炬管网的设计计算流程,并对安全泄放装置泄放量的计算、火炬管网的分析和校核重点、对设计的优化等进行了讨论。     

特大型高含硫天然气净化厂安全放空与火炬系统设计解析

四川盆地普光气田天然气净化厂具有120×10⁸ m³/a的高含硫天然气（H₂S体积分数为14.14%,CO₂体积分数为8.6%,有机硫含量为340 mg/m³）处理能力。为了保证事故工况时其大排量高含硫天然气的安全泄放和高效燃烧,优化了高低压放空管网及火炬系统的设计,突破一般天然气净化厂 “全量放空”的常规设计思路,合理确定了放空规模为75×10⁴ m³/h,研发出放空抗低温、防火雨、高低压火炬密封、大排量放空防回火、三重保障点火、流体密封等技术,同时引进高效高低压酸性气火炬燃烧器,保证了火炬的安全平稳运行。放空与火炬系统投产后运行平稳,燃烧效率高于99.9%,为新建或改扩建大型天然气净化厂提供了参考。     

天然气掺氢对站场放空系统的影响规律分析

为了掌握天然气掺氢后对站场放空系统的影响规律,利用ASPEN HYSYS流程模拟软件,分析天然气掺氢后放空系统的适应性。结果表明：天然气掺氢后安全阀额定泄放量始终大于所需泄放量,原安全阀能满足泄放要求;天然气掺氢不会导致放空系统运行温度超出设计范围,反而对放空管道的低温工况有明显的抑制作用;天然气掺氢会使安全阀背压轻微减小,不会导致安全阀背压及放空系统运行压力超压;天然气掺氢后放空系统管径均满足泄放要求;随着掺氢比例的提高,放空火炬的辐射热距离逐渐减小。     

基于SPS天然气管道紧急放空的动态模拟

放空系统是天然气站场安全设施的重要组成部分,其完善与否关系到输气管道和处理装置的平稳运行。为反映淄博支线整个输气管道动态放空状态,并较好地重现放空系统瞬时放空状态,本文使用SPS模拟了淄博支线天然气站内放空管道稳态和动态工况,计算结果表明放空阀运行开度对系统压降有较大影响,但对瞬时放空量影响不大,将放空管瞬时流速与理论设计对比发现紧急放空开始时的瞬时速度很大,几乎为超音速,需要重新核算放空管的垂直反作用力,优化整个放空系统工艺参数的选型,为淄博支线安全生产运营打下坚实的基础。     

中东地区某国天然气管网去瓶颈分析

中东国家天然气管网具有气源多、运行压力低、管径大、输量高,以及覆盖面广的特点,水力系统分析面临多用户、多边界条件,气体流向复杂,难以准确查找管网瓶颈点的难题。对管网进行基本工况分析,认为提高气源压力、改变管网气流流向有助于减少瓶颈;对管网进行瓶颈工况分析,发现分输用户采用流量和最低需求压力设定模式能准确地查找管网瓶颈。与压缩机采用出口压力控制相比,压缩机采用控制流量模式有助于控制管网中天然气输量和流向,快速平衡管网气量和压力。去瓶颈工况分析表明,采用新建管道、修建原有管道副管以及增设压气站方法对提高管网输量效果明显,推荐首站增大输压作为管网去瓶颈首选方案。     

液化天然气供气站的工艺设计

〗LNG供气站的设计核心是工艺设计，设计中应注意以下几点：正确处理技术先进性与经济合理性的关系，综合权衡设置费与运营费的比例，力求项目全寿命费用最低；大多数城市LNG供气站均利用空气气化LNG，单罐容积为100 m³的真空压力式储罐广泛用于储存量为1200 m³以下的LNG供气站；为正确设置储罐安全阀的开启压力和排放压力，必须根据储罐的最高工作压力按照规范正确确定储罐的设计压力；储罐上2套独立的液位计和高、低限报警自动切断装置可确保储罐安全运行；空温式气化器的气化能力按用气城市高峰小时计算流量的1.3~1.5倍确定，为便于自然化霜应设置2套空温式气化器切换使用；空温式气化器出口串接水浴式加热器可提高冬季或雨天出口天然气温度，保护碳钢管道并降低供销差；LNG储罐区应设置围堰，消防用水量为喷淋与水枪用水量之和。最后建议，必须尽快颁布国家LNG设计规范，以提高我国的LNG设计水平。     

天然气净化厂放空系统设计与应用

为做好天然气净化厂放空系统的设计工作,首先根据规范确定净化厂天然气放空量,依据放空量计算出火炬筒出口直径和火炬筒高度;同时,利用Unisim Flare软件对全厂放空系统管网进行水力计算,确定放空系统管径,利用CAESARII软件对放空管道进行了应力分析,通过应力补偿和管道支吊架的设置减少放空管道的振动和摩擦,确定放空系统管道安装方式。该放空系统设计成果在靖边气田30亿m3/a规模的天然气净化厂的设计中采用,经现场运行,放空系统运行稳定,满足生产需要。     

采气井口安全截断新装置

采气井口安全截断新装置安装于气井井口与地面场站设备或输气管线之间。当输气压力（信号压力）达到或超过调定压力（场站设备或输气管线的额定承受力）或场站管线因破裂漏气而造成压力突降时,控制系统将迅速自动关闭液动截断阀,截断井口气源,以自动保护地面场站设备与输气管线。采气井口安全截断装置由液动截断阀（平板阀）与液压控制装置两大部份组成,具有原理科学、结构紧凑、操作简单、安全可靠、易于维护等特点,该系统获得两项国家实用新型专利,2009年6月经专家鉴定,其结论为：该装置设计和制造完全符合API规范要求,与同类产品相比,具有集成程度高、密封性能好、操作方便灵活、性能稳定可靠等优点,基于液压控制的采气井口安全截断系统属国内首创,该项技术总体居国内领先,达到国际同类产品先进水平。     

对中原油田注水节能降耗的探讨

中原油田经过多年的实践和探索 ,对大型注水离心泵的电机匹配 ,有了一些经验 ,如濮三联注水站 ,随着注水量的不断增加 ,原D2 5 0型注水泵 (3台 )改为D30 0型后 ,将原电机功率 16 0 0kW增加至 180 0kW ,既满足了生产工艺的要求 ,又节省了二次投资 ,同时也提高了泵效。 1993年以后 ,先后在濮三联、胡二注、卫城等站将D2 5 0型改为D30 0或D40 0型注水泵 ,使泵运行效率提高到 78%左右。设计人员通过多年的探索 ,根据中原油田各区块的注水特点 ,采用了整体降压和局部增压相结合的方法 ,使离心泵站的注水压力保持在 16～ 17MPa ,即可满足常压注水井 (17MPa以下 )的要求 ,部分注水井 (2 0MPa以上 )采用单井增注或建增注站的方式 ,这样不仅提高了管网运行效率 ,还可以节约大量的电能和运行费用     

燕化炼油装置瓦斯系统的改造及效果

为了降低加工损失,燕化公司炼油事业部投资两千多万元对瓦斯系统进行了改造,主要是利用干式气柜和螺杆压缩机回收利用火炬气,改造了高压管网、火炬以及其它辅助设施,并提高了系统的计量和控制水平。一年来,通过对新系统的实践摸索,将不足之处进行了改善,取得了一定的经济效益和社会效益。     

封隔式免钻尾管悬挂器的研制与应用

在尾管固井作业过程中,普通悬挂器需要后期钻除上部水泥塞及其内部构件,容易造成喇叭口窜气和固井质量变差。为此,开发了新型的封隔式免钻尾管悬挂器,同时还设计了液压坐封控制的封隔器、活动密封免钻柔性密封盒、辅助承载倒扣机构。施工作业顺序为:①将尾管管柱下入到设计位置,充分循环钻井液后,投入憋压球,待其入座后,憋压剪断悬挂控制销钉,实现悬挂器坐挂;②继续憋压,剪断球座销钉,建立循环;③下放钻杆给悬挂器施压,正转倒扣,实现送入工具与悬挂器的丢手;④注水泥施工结束后,投入钻杆胶塞,剪断空心套管胶塞的脱手控制销钉,再继续下行与碰压总成碰压;⑤卸掉水泥头接方钻杆,重新憋压,缓慢上提钻具,由液压对封隔器总成坐封液缸作用,剪断坐封控制销钉,实现封隔器的坐封;⑥起送入工具至喇叭口,循环洗出多余的水泥浆,实现全井免钻。在BQ203-H1等井127mm尾管的成功使用表明,该封隔式尾管悬挂器坐挂、倒扣方便,碰压准确,坐封方便,封隔性能良好。     

成品油管道中间分输站压力等级的优化

成品油管道的优化包含多方面内容,如线路管径、材质、壁厚,泵站数量、泵匹配等。本文仅从中间油品分输站压力等级选取论述其优化方法。方案优化过程中,比较了不同工况下采用几种压力等级配置时,设备设置和投资变化等,得出优化方法的结果:当进站压力较低时,可适当提高下载部分压力等级,投资变化不大的情况下既保证设备安全又简化了操作流程;当进站压力较高时,可通过设置分输下载部分减压及泄压措施来降低整个下载部分的设计压力等级,从而减少投资。中间站分输部分压力等级的选择也可归结为一个投资、安全性、操作灵活性的分析比选问题,当高压力等级设备与低压力等级设备的同类产品价格趋于接近,则偏向采用提高压力等级的本安型设计方案;当高压力等级设备与低压力等级设备的同类产品价格差异较大,则宜优先考虑通过减压、泄压降低整个系统压力等级的方案。     

基于动态规划和黄金分割法的环状天然气管网运行优化

目前中国天然气管道主干线已经相互联接,形成了环套环的大型复杂天然气管网,随着各压气站燃驱压缩机组的增加,如何实现管网的稳态优化运行已成为一个技术难题。为此,在同时考虑管网中环状结构和枝状结构对于管道流量分配的影响,以及燃驱机组耗气量对管道内流量影响的基础上,结合管网模型分割思路,将黄金分割算法与动态规划算法进行融合,形成了改进后的动态规划和黄金分割混合算法。以华北地区某环状管网为案例的计算结果表明:(1)管网运行优化数学模型比单线管道模型增加了管道内过流量、燃驱耗气量等变量,进一步加大了管网模型的求解难度;(2)混合算法能够有效地对运行燃驱和电驱压缩机机组的包含环状和枝状小型管网的稳态运行优化数学模型进行求解;(3)混合算法的优化方案能提高管网压气站的出口压力、提高机组的运行效率,降低系统的功率消耗、减少系统能耗,同时增加管网的管存量,提供了管网额外的应急资源。结论认为,混合算法有效地破解了复杂管网优化技术难题,可以为当前中国大型天然气管网稳态运行优化提供参考。