海上平台火炬系统设计泄放量的确定

本文根据国内外海上平台火炬系统的设计与实践,分析和介绍了平台上常见的事故以及各种事故状态下气体泄放量的计量公式,并在此基础上就火炬系统设计泄放量的确定原则和计算方法作了较全面的论述。     

海上平台高速火炬燃烧特性的数值模拟研究

火炬系统的目的是将油田生产出来的多余伴生气或者生产设施中泄放出来的气体在一个安全位置上泄放掉。海上平台生产过程中,在火灾、堵塞等事故工况时,泄放系统将承担非常大的负荷。因此对于高压、大泄放量气田,为了减小火炬头及火炬臂的尺寸,会照按较高的泄放流速设计。因此对海上平台火炬燃烧进行数值模拟,并对火炬的燃烧特性,火焰形态以及在不同风速下的抗倒伏能力进行分析研究。     

海上平台火炬系统设计泄放量的确定

本文根据国内外海上平台火炬系统的设计与实践，分析和介绍了平台上常见的事故以及各种事故状态下气体泄放量的计量公式，并在此基础上就火炬系统设计泄放量的确定原则和计算方法作了较全面的论述。     

渤海某油田老平台火炬对新建平台海上施工影响研究

针对油田老平台火炬对新建平台海上施工有可能产生不利影响,根据相关标准规范要求,应用专业的火炬模拟分析软件Flaresim分别校核火炬在连续泄放及紧急泄放工况下产生的热辐射强度及噪音,得出在紧急泄放工况下火炬会对新建平台有一定影响,并给出了解决方案。     

脱丁烷塔超压泄放工况动态模拟

针对轻烃回收装置中脱丁烷塔的主要超压工况,包括回流中断、局部停电、全厂停电工况,进行了动态模拟。结果显示:事故工况发生初期影响压力上升速度的主要原因是空冷器的冷却负荷,而影响事故工况时最大泄放量的主要原因是泄放过程中塔底重沸器传热温差的变化。3种工况下动态模拟泄放量计算结果小于热平衡法计算泄放量和工艺包泄放量,但是得到的最高泄放温度要高于其他计算方法,在全厂停电工况时分别为136 765,604 945,319 890 kg/h。动态模拟可以大大降低放空系统及火炬系统设计难度及投资,并且为使用高安全等级保护系统(HIPS)进一步降低泄放量的设计提供了重要设计依据。     

苏里格气田常压火炬与音速火炬应用效果分析

为减少事故状态下排放的天然气对环境的污染,苏里格气田设计使用高低压火炬放空系统用于处理厂及来气干线紧急事故状态天然气的燃烧泄放。本文通过对常压高架火炬和音速高架火炬系统工艺流程、设计初衷、事故状态下天然气燃烧泄放能力等重要参数进行计算分析,提出了常压火炬及音速火炬在日常生产出现的问题及对应的解决措施,对火炬日常应用有指导性意义。     

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。     

安全阀动态泄放下火炬模拟研究

海上平台火炬系统计算需要根据不同泄放源的泄放工况进行综合分析,以选取合适的泄放量。由于实际泄放阀选阀尺寸一般高于必需尺寸,导致实际泄放量远大于必需泄放量,而基于安全阀额定泄放量进行火炬系统设计,将增加设备尺度及火炬臂长度。创新性采用HYSYS动态模拟结合Flaresim动态计算方法,得到在安全保护系统作用下火炬泄放量及热辐射的变化趋势,结果证明基于必需泄放量下的火炬长度可以满足火炬安全泄放要求,该技术方法和结论在一定程度上可以用于指导工程实践。     

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。     

火炬泄放对半潜式平台总体布置方案的影响

以南海某深水半潜式平台总体布置为例,对火炬燃烧不同工况进行定义,计算不同工况下的最大泄放量。根据平台操作要求确定该平台对热辐射、高温敏感的感受点。对规范经验公式进行分析,采用Mixed模型综合考虑点源和扩散源原理的修正作用,对火炬长度进行初步的确定。采用通用的Flaresim软件对选定的感受点进行数值模拟,准确计算连续泄放和应急泄放产生的热辐射、高温和噪声水平,综合评价这些参数对半潜式平台总体布置及人员操作的影响,并给出应对缓解措施。     

流花油田群FPSO火炬消烟工艺方案研究与效果分析

流花油田群油品较轻,伴生气组分重,存在火炬冒黑烟的隐患问题。为实现该油田群FPSO火炬的无黑烟排放,减少环境污染,分析了油气工艺流程和火炬泄放工况,对目前常用的几种消烟技术进行了比选研究,确定了采用变孔隙音速火炬及鼓风消烟方式解决FPSO火炬冒黑烟的隐患问题;为实现黑烟浓度的定量预测,建立了海上火炬燃烧数值模型,提出了火炬泄放时无量纲黑烟浓度数的计算方法,基于火炬黑烟浓度数合理确定了消黑烟的设施及规模。本研究成果有助于实现流花油田群的无黑烟排放和绿色生产,可为类似海上油田火炬消黑烟设计提供参考。     

煤化工企业泄压排放系统管网及其安全监控设计探讨(Ⅰ)

结合石油化工企业泄压排放系统和火炬系统设计标准要求,分析了目前煤化工企业泄压排放系统管网存在的不足和安全隐患,并分析了火炬系统存在的安全隐患,提出了在煤化工企业各单元生产装置的泄压排放口增加气中体预处理装置的观点,将泄压排放气在各自的单元生产装置排放口进行简单的物理或化学处理,除去较大的液滴、粉尘和结晶物后再排入火炬总管,防止火炬总管被堵塞而发生超压爆炸事故.     

基于动态仿真的火炬气回收系统超压保护措施

油气田火炬气回收是碳减排的重要手段,但目前针对火炬气回收系统(FGRS)尤其是超压保护方面还缺乏系统性研究。以文昌9-7海上钻井生产平台为例,采用K-Spice软件搭建了火炬气回收系统动态仿真模型,研究确定火炬气回收系统在不同放空工况下的超压保护措施。结果表明：火炬气回收系统分液罐的压力高高关断(PAHH)设定值应根据连续放空气量变化确定,参照现行规范设定的PAHH值(210 kPa)明显偏高,应调至38.5 kPa,以确保超压值不高于分液罐设计压力又满足平台低压设备的泄放背压要求;应急放空工况下,为确保一级保护和二级保护相互独立,火炬支路快速开关阀(ESD)的开阀时间应小于27 s;火炬支路ESD故障时,为确保应急放空过程中分液罐内压力不超过设计压力,同时考虑爆破膜泄压对上游设备泄放背压的影响,最终选择Z型爆破膜。目前该平台已结合上述关键参数形成了一套完整的火炬气回收方案,预期回收火炬气可达13万立方米/年以上,碳减排效果显著。本研究为火炬气回收系统超压保护措施关键参数确定提供了定量分析手段,为火炬气回收系统的设计提供了参考。     

大型天然气平台火炬系统设计新思路

在南海某区域大型天然气处理平台的火炬系统设计中,火灾时BDV泄放为控制工况。若考虑火灾时平台全部BDV同时泄放,泄放量将达112万m 3/h,火炬臂长度为104 m,如此长的火炬臂将对于平台的结构设计造成较大影响。为此提出采用了分层分火区延时泄放和BDV采用备用仪表气瓶等方法,将火炬泄放能力由常规设计的112万m3/h降低至81万m3/h,火炬臂的长度由104 m缩短至90 m的设计思路。数值模拟计算结果表明,该方案可行。     

HIPS火炬排放量消减方案研究

高完整性保护系统(HIPS)作为消减火炬排放量的一种措施,介绍了HIPS的常见设置、安全完整性等级(SIL)要求和消减火炬排放量的原理。在确定HIPS起效后超压设备的泄放量时应综合考虑工艺流程、HIPS设定点等因素的影响,进行严谨的动态模拟分析。在确定全厂火炬系统HIPS消减方案时,应综合动态泄放研究、火炬系统失效概率计算等手段,在保障安全的前提下实现投资与收益的平衡。提出了HIPS在火炬排放量消减应用中常见的问题,以期对火炬系统的设计工作提供有价值的参考。     

多点式地面火炬的安全环保性能初探

介绍了多点式地面火炬的特点,对其安全、环保性能进行了系统分析。多点式地面火炬采用分级控制、多点燃烧、蒸汽消烟、氮气补压实现了火炬气的安全泄放和环保处理,在安全、环保性能方面要优于高架火炬。同时,指出了多点式地面火炬存在的问题,如长明灯燃料气消耗量大,国内缺乏相关的标准规范。亟需制定多点式地面火炬的应用范围、施工验收标准、性能考核指标、突发事故的应急预案。     

国外某油气集中处理站火炬系统升级改造方案分析

火炬系统的升级改造通常是油气田站场改造的重点和难点。针对国外某油田集中处理站火炬实际运行中存在的问题进行分析,对新建火炬系统与已建火炬系统运行方式提出了两种解决方案,综合分析后选取了方案二。当两套并联运行的火炬系统共用一套泄放管网时,需考虑设置水封罐,或者在火炬筒底部设置吹扫气,并加大吹扫气量,防止因偏流引起火炬互吸、闷烧现象;当必须采用两套不同规格的火炬时,建议设置相互独立的泄放管网和放空分液设施,分别与相应的火炬系统配套。对于高压火炬,特别是放空量大的火炬系统,在背压条件允许的前提下建议采用音速火炬,可以实现无烟燃烧,并大大降低火炬辐射热,同时减小火炬汇管尺寸,从而降低生产成本。     

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。     

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。     

Flarenet在乙醇合成项目火炬管网设计中的应用

用Flarenet软件对某新建乙醇合成项目的整个火炬排放系统的安全阀及火炬管网进行建模,按照不同泄放工况分别计算。根据排放支管和火炬总管的马赫数计算结果,对管道尺寸进行调整并校核计算,使所有排放管道的马赫数满足规范的要求。在计算过程中,设定安全阀尺寸(经验值),使额定泄放量满足实际泄放量的需求,并按安全阀后总背压与设定压力的比值选择合适的安全阀型式。Flarenet软件可以高效率的对管道尺寸进行优化,使排放管的马赫数符合要求;准确计算安全阀的总背压,有良好的实际应用价值。