长输天然气管道场站放空系统设计的思考

摘 要：文章对长输天然气管线的放空过程进行了简单介绍，并以某长输天然气管道为例对放空系统的计算过程进行了详细分析，最后根据计算结果对各站火炬和放空竖管进行设置。

关键词：场站；放空系统；设计

中图分类号：TE832 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）23-0007-03

1 放空过程分析

管道放空过程考虑如下步骤：

第一步：若管道工艺站场配置有压缩机组，则优先考虑利用管道压缩机对干线管道进行降压；

第二步：若管道的维抢修队伍配置有移动式压缩机组，可利用移动式压缩机组对放空管道进一步降压；

第三步：线路段管道压力降至6 MPa或更低压力时，利用放空竖管（或放空火炬）进行放空。借鉴ILF、PENSPEN等国际咨询公司相关设计经验，放空设计须考虑放空过程中发生的意外点火对周边环境和人员的影响，须对竖管周围的热辐射强度和范围进行了计算。

其中第一步、第二步为降压过程，该过程不对管道中的天然气进行放空。该过程可通过SPS软件对线路管道系统的降压过程进行分析。得出管存气体压力-时间曲线。考虑不首先进行放空有如下原因：一方面，作业人员到达需要放空的管段需要一定的时间，另一方面，对管道降压后再放空，可充分利用管道中的天然气。

第三步分析又分为放空过程分析、噪音分析、热辐射强度分析和扩散范围分析。放空过程分析可利用TGnet软件进行模拟，得出放空过程流量（质量流量）-时间曲线、温度-时间曲线、压力-时间曲线等；噪音分析是利用Flarenet软件，根据放空的质量流量和初选的放空管、放空竖管（口径、长度、高度），对放空所产生的噪音进行分析；热辐射强度分析和扩散分析是利用Phast软件，根据放空的质量流量、流速等参数，对放空竖管周边的热辐射强度和扩散情况进行分析，以确定合适的放空竖管高度和与周边建筑的距离。

2 放空计算

本工程在按《石油天然气工程设计防火规范》进行计算的基础上，参照APIRP521相关内容，放空竖管放空的扩散过程进行了模拟计算，并对放空时发生意外点火，竖管周围的热辐射强度和范围进行了定量分析。

2.1 放空流量的计算

气体扩散焰辐射率 F，见表1。

2.4 某长输天然气管道主要参数取值

2.4.1 放空压力

在放空前，可将放空管段上游线路阀门关闭，下游压缩机继续运行降压，在下游压缩机进口压力降为5 MPa左右关闭放空管段下游端阀门。对上述放空操作进行模拟，放空管段的平均压力约为6 MPa，放空计算中，管道平均压力按6 MPa考虑。

2.4.2 放空立管出口速度

根据《石油天然气工程设计防火规范》要求，在事故状态下，放空立管出口不高于马赫数0.5。

2.4.3 热辐射强度半径

依据APIRP521中相关规定，放空过程如果发生意外点火，热辐射强度为6.31 kW/m2的区域半径处，工作人员可以承受 10 s长的热辐射时间，该时间内，人员可以迅速撤离该区域。因此，放空竖管周围半径以6.31 kW/m2来取值。

2.5 计算结果

根据以上放空过程分析和选取的放空基础参数，利用相关模拟分析软件，某长输天然气管道放空计算结果，见表2。

3 放空火炬和放空竖管设置

根据以上计算分析结果，推荐设置的放空竖管规格如下：

①油气合建的工艺站场设置放空火炬，放空火炬仅预留手动点火接口，其它工艺站场仅设置放空竖管，干线放空火炬和放空竖管出口管径DN350，高度25 m，离站场的距离原则上不小于70 m。

②干线阀室设置放空竖管，放空竖管出口管径DN350，高度20 m，离站场的距离原则上不小于25 m。

③支线工艺站场。

其一，K1分输清管站与油管道9#末站合建，设放空火炬，仅预留手动点火接口，其出口管径DN200，高度15 m。

其二，其它各支线工艺站场设置放空竖管，各支线工艺站场放空火炬和放空竖管离站场的距离原则上不小于70m。放空竖管参数，见表3。

④支线线路阀室放空立管规格如下：

其一，LF-YX支线的LF-KMX段管线、XC-GL支线、QZ支线3条支线阀室放空立管出口管径DN200，高度15 m；

其二，LJ支线、LF-YX支线的KX-YX段管线、DY支线、QZ-FCG支线、QN-BH支线5条支线阀室放空立管出口管径DN100，高度15 m。

阀室放空立管距离阀室的距离原则上不小于25 m。

参考文献：

[1] 巫雪.浅谈输气站场放空系统设计[A].中国油气田地面工程技术交流 大会论文集[C].2013.