海洋石油工艺设计手册12-泄放系统与火炬

海洋石油工艺设计手册12-泄放系统与火炬内容摘要：

△ P— 高低压侧压差 KG/CM2 p— 气体重度 KG/M3 γ — 液体比重 4）外部火灾 确定容器外部受火时泄放量的 步骤如下： (1) 计算沾湿面积 A 沾湿面积的计算按容器内液位高度位于正常液位时的沾湿面积考虑。 (2) 计算容器热吸收量 Q=（ ） （ F）（ A） KW 2420 式中 F 为环境系数，其取值见表 244。 表 244 环境系数 F＊ 项目 设备保温层厚度（ mm） 不保温 30 50 80 100 环境系数 F (3) 确定液体蒸发潜热 计算泄放压力和泄放温度 泄放压力 P2=（ ） （ ） + 2421 式中 P2— 泄放压力 BarA — 泄放阀设定压力 BarG 泄放温度 T2=EXP[（ ） ln12pp +ln（ T1+273） ]273 2422 8 式中 P1— 操作压力 BarA T1— 操作温度 ℃ T2— 泄放温度 ℃ 计算潜热 将泄放压力和泄放温度进行换算 P2′ =P2 PsiA 2423 T2′ = T2+32 186。 F 2424 由 P2′， T2′ 值，查图 247 得到潜热值 H′ Btu/LB 换算成 KJ/KG，即 H=（ ）（ H′） KJ/KG 2425 (4) 计算泄放量 W=   HQ 3600 KG/HR 2426 5）公用供给故障 对于公用供给故障所引起的设备泄放，由于很难用统一的模式来确定其泄放量，因此，这里不对其泄放量的计算做深入研究。 表 2 中列出了在公用故障下可能引起的设备故障。 读者在遇到这种事故状态时，只要辩清产生的原因，就可能根据章节中的阐述来确定泄放量。 前面介绍的几种主要事故状态下泄放量的确定方法，只是单体设备在相应事故状态下的单体泄放量，它们并不是火炬系统的泄放量。 在确定火炬系统的泄放量时，要根据平台设施的实际布置情况来估算，而平台设施在甲板上的布置又是按照不同的安全区 域来划分的。 我们考虑某系统或设备在某种事故状态下的泄放量时，不仅要考虑出事故系统或设备本身的泄放量，还要考虑其对与故障系统或设备位于同一区域內其它设备的影响，因此，火炬系统的泄放量应该是在某种事故状态下，位于同一区域内所有设备可能产生的综合泄放量。 具体地说，确定火炬系统的泄放量就是对不同区域内可能出现的各种事故态的泄放量进行综合分析，确定几种事故工况进行计算，然后取其中的最严重的工况作为火炬系统的设计泄放量。 在事故状态分析时，一般不考虑两种或两种以上不同事故在同一区域发生，也不考虑两个不同的区域同时发生两 种不同的事故。 因此，在设计计算过程中，如果已经确定出某一个区域在某种事故工况下的泄放量最大，并以此作为火炬系统设计泄放量的基础，对于其它区域的这种事故状态下的泄放量，除非这种事故状态对它们有影响，需要计算泄放量，否则，其它区域的泄放量就按正常操作条件下的气体排放量，然后逐一叠加到选定区域的最大泄放量上，叠加泄放量的总和便可作为火炬系统的设计泄放量。 9 图 247 轻烃混合物在泄放温度下的潜热值 10 表 245 可能中断的公用供给和受影响的设备 中 断公用供给 受影响的设备 电气 冷却循环水泵 锅炉上水泵，淬冷泵或回流泵 空气冷却热交换器的风机、冷却塔的风机或燃烧空气风机 工艺蒸汽压缩机、仪表空气压缩机、真空压缩机或 制冷压缩机 仪表、电动阀 冷却水 工艺或公用供给冷凝器 冷却器 回转或往复设备的水套 仪表空气 变送器和控制器 工艺调节阀 报警和关断系统 蒸汽 泵的涡轮原动机、压缩机的涡轮原动机、助燃空气风机的涡轮原动机或发电机涡轮原动机 重沸器 往复泵 直接注蒸汽的装备 喷射器 燃料（油、天然 气等） 锅炉 再热炉（重沸器） 泵或发电机的引擎原动机 压缩机引警泵动机 燃气轮机 惰性气体 密封 仪表和装备的净化 四、辐射热的确定 辐射热值的选取在火炬系统设计中是非常重要的参数。 它的选取直接关系到火炬系统的设计是否合理。 1．辐射热对平台的影响 辐射热对平台的影响包括人员和设备。 对人员影响主要是考虑对人的皮肤的灼烧。 据 API RP 521 上的资料介绍，当辐射热强度达到 2020Btu/hr ft2（ 千瓦 /米 2）时，人在其中达 8秒钟就会感到痛，达 20 秒皮肤就会起泡。 但在平台上，要考虑的另一个保险因素是工作服提供了有效遮蔽，只容许身体很少部分暴露在很强的热辐射下。 作为比较基准，日光的辐射热强度在 250~330Btu/hr ft2（ ~ 千瓦 /米 2）范围以内。 日常的热辐射对某些位置可能成为一个影响因素，但加到火炬辐射热上的日光效应对容许的暴露时间只能起微小的影响。 11 辐射热对设备的影响主要是指设备承受热辐射后，引起温度上升达到该设备最高允许温度时的热辐射强度。 设备的最高允许温度由其材质、结构、用途和环境等因素而定，计算较复杂，而且不易算准，工程实践证明，绝大多数 情况下，设备能够安全接受的热辐射强度要比人员确定的要高，因此，工程上不进行具体计算，只考虑给火炬附近设备加上适当的隔热措施。 2．辐射热值的选取 关于设计中热辐射强度的取值问题，目前有关资料中并未给出明确的选用值，都是推荐用值。 在这里，我们给出 API RP 521 和雪夫龙规格书中推荐的选用值，作为一个比较。 表 3 中列出了 API RP 521 的推荐用值。 在雪夫龙规格书 GS 中，对火炬的辐射热选取有下述两点论述： 1）对于连续燃烧的火炬，计算火炬头至平台甲板之间的最小距离是基于热辐射强度600Btu/hr ft2（其中包括太阳热辐射强度 260Btu/hr ft2）。 2）对于间歇性的短期燃烧（时间 ≤ 16 秒）的紧急事故状态下，在计算火炬头至平台甲板所要求的最小距离时的设计热辐射强度是基于 1500Btu/hr ft2）。 API RP 521 上介绍，由于允许的辐射热强度是暴露持续时间的函数，所以必须考虑人的反应时间和灵活性的因素。 在紧急放空时，该时间可以设想为 3~5 秒，每个人找到遮蔽或脱离现场需要 5 秒钟，这样总暴露时间 8~10 秒钟。 从表 3 中的数值可以看出，容许热辐射强度设计等级 1500Btu/hr ft2 和 500Btu/hr ft2 与雪夫龙规格书上推荐的数值基本是一致的。 但如果考虑太阳辐射热的情况下，表 3 中的数值比雪夫龙规格书中的值偏高。 由于表 3 中推荐数值是偏重于炼厂，而雪夫龙规格书中是偏重于海上平台，因此，我们推荐使用雪夫龙推荐的热辐射强度值，即 1）火炬正常燃烧（连续）时，火炬的热辐射强度值取 600Btu/hr ft2； 2）紧急放空时，热辐射强度取 1500Btu/hr ft2。 其中的热辐射强度值都包括太阳辐射热 260Btu/hr ft2。 3．辐射热计算点的选取 这里所谓的辐射计算点， 是指在火炬周围必须限制辐射强度的暴露点，也就是说，火炬燃烧时释放出的辐射热，只要在这点的热辐射强度低于设计所允许的热辐射强度，那么，平台上所有其它位置上的热辐射强度也将低于允许的热辐射强度，从而保证平台人员安全。 这个点可以是平台上的某点，也可以是平台上部空间有人员出入的某个点。