天然气长输管道站场放空系统计算

３ 进 出站管 线放 空
进 出站 管 线 上 Ｂ Ｖ阀 的选 型 同站 场 事 故 放 空 Ｄ 管 线 上 Ｂ Ｖ阀 的 计 算 ，区别 在 于 最 大 泄放 量 的 确 Ｄ 定 。计 算 思 路 为 ：确 定 事 故 时所 需 Ｂ Ｖ阀 的 最 大 Ｄ
照 Ｇ ０８ — ０４中的公 式 。计 算 思 路 为 ：分析 火 Ｂ５１ ３ ２０ 泄放量 ；按 最大泄放量 和调节 阀 Ｃ 值的计算公式 炬周 围 的设施 及环 境状 况 ，确定 敏 感点 （ 虑 辐射 考 计算所需 ｃ， ；依据 Ｃ 值和最大泄放量选择合适 算 （ 火焰 长度 可
的泄 压保 护 ，还 可 以节省 Ｔ 程建 设 费用 ，方 便 日后
运 营管 理 。
１ 安全 阀放 空
（ ）选 型 计算 。安全 阀 的选 型计 算可 按 照 以下 １ 思 路进 行 ：估 算被 保 护设 备 、容 器或 管线 的有 效 容 积 ；依 照 Ａ Ｉ Ｐ５ １ Ｐ ２ 规定 求解 事 故Ｔ 况 时允许 的最 Ｒ 小 、最 大泄 放 量 ；安 全 阀喉管 面 积计算 ；安全 阀选
（ ）尽 量缩 短安 全 阀前 管线 的长 度 以及安 全 阀 ２
５ 放 空 立管
（ ）管 径计算 。放空 立管 管径 主要 取 决于 放空 １
立管的放空量和出口处允许的马赫数 ，可通过提高 至 放空 立管 或火 炬 问 的管 线 长度 。缩 短安 全 阀前 管 出口处气体 的马赫数来减小放空管径 ，但马赫数偏 线长度可以降低该段管线 的压力损失 ，从而减小震 动 ；缩 短安 全 阀至放 空立 管 或火炬 间的 管线 长度 可 高 会导 致 放 空 噪声 过 大 。根 据 规范 Ｇ ０８ — ０４ Ｂ５ １３ ２０ 以降低安全 阀的背压 ， 使被保护设备 、容器或管线 规 定 ，事 故 状 态 下 ， 出 口处 马 赫 数 不 高 于 ０５马 ． 在 超压 时 ，安全 阀可 以及 时 迅速起 跳 ，并 以设 计 量 赫 。 因此 ，在 计 算 时 ，可 以 根 据 出 口处 马 赫 数 为
；根 据 临 界 流 率 压 力 比 许 的最小 阀前管 径 ，但 最终 选 取管 径不 得小 于 安全 计 算 限 流 孔 板 的孔 径 ｄ （，） ） 、绝 热 指数 （ ） ｋ 、孔 径／ 径 （ 。Ｄ ） 系表 查 管 ｄ／ 关 阀入 口 口径 。
ｐ／ 与 ， （ ）阀后 管 径 的计算 。安 全 阀阀后 管径 的计 算 得 ；判 断孔 板前 、后 压力 之 比（ 。ｐ ） ） 的相 ３ 主 要 受 安 全 阀可 允 许 背 压 大 小 的 限 制 。计 算 思 路 对 大 小 （ ｐ／ ｌ ，则 可使 流量 限定在 一 定 数 若 。ｐ ≤
（ ）限流 孔板 计算 。限流 孑 板 设置 在 管道 中用 ２ Ｌ
于 限制流 体 流量或 降低 流 体压 力 。油气 田生产 中将
安全 阀泄放时 ，由于气体速率极高 ，该管段会产生 限流孔 板 组放 置 于调 节 阀后 ，既可 缩短 安装 距 离又 部分 压损 。为 了 防止 过 大 的压 损产 生震 动 ，造 成对 可延 长 调 节 阀 的使 用 寿命 ，现 在 被 普遍 应 用 。选 同 泄 放 装 置 的危 害 ，需 要 限制 该 压 损 的 大 小 。按 照 型计 算 思 路 为 ：安 装 位 置 最 大 泄 放 量 的 确 定 （
为 ：阀后 允许 背 压大 小 的确 定 ；阀至放 空终 端 间管 值 ，说 明 计 算 值 ｄ 有 效 ，否 则 需 调 整 压 降 或 管 。 线 的允 许 压 降 ；求 得 阀后 管 线允 许最 小 管径 ；圆整 径 ，重新 计 算 ） ；圆整孑 径计 算值 。 Ｌ 计 算 管径 并校 核选 用 管径 在 管线 放空 时 阀后 背压 的 实际 值 。工程 实 际 中往 往采 用 总放 空汇 管 ，各放 空 支线 在接 人放 空 终端 前 就 已汇入 总 管 ，此 时可将 支 （ ）限流孑 板后 管 径计 算 。影 响限 流孑板 后 管 ３ Ｌ Ｌ 径 尺寸 主要 因素是 孔板 后 的压 力 、最大 泄放 量 和管
天然气长输管道站场 放空 系统计算
赵 立 丹 大庆油田 设计院
摘 要 ：站 场放 空 系统 主要 作 用是 在检 修 、发 生 意 外 、进 出站 的压 力超 压 时进 行放 空 ，为 减 少对 环境 的危 害需 点 火燃 烧后 排 放 。准 确计 算放 空 系统 不仅 可 以 实现 对 站场 内设 备 、 管线 的 泄 压 保 护 ，还 可节 省 工程 建 设 费用 ，方便 日后 运 营管 理 。在 完成计 算 后 ，建 立整 个 站场 放 空 系统 计 算模 型 ，在 可能 产 生的 ＿况 中比选 出最 恶劣 的工 况进 行核 算 ，核 算 系统 是 否满足 放 空要 求。 ７ － 关 键词 ：天 然气 ；站场 ；放 空 系统 ；计算 ；安全 阀 ；限流 孔板
采 用波 纹 管式 安全 阀 时 ，站 场 内高 、低 压放 空一 般 可共用 一 套 系统 。此 时需对 两种 方案 （ 采用 普通 弹
１ ／ ０ ｍ。 ｈ时 ， 间 距 不 得 小 于 ４ 可 使 用 Ｄ Ｖ ０ｍ 。 Ｎ 簧式安 全 阀 ，分设 高 、低压 放 空系统 ；低压 放 空 阀 Ｐ ａｔ 件 模 拟放 空立 管 放 空 时 出 口周 围及 下 风 向 采 用 波 纹 管 式 安 全 阀 ，高 、低 压 放 空共 用 一 套 系 ｈｓ软 的扩散范围，根据模拟结果选取合理的高度 ，以保 统 ）进 行经 济 比选 。
的压力 需根 据最 不利 工 况来计 算 。
作 用 是在 检 修 、发生 意 外 、进 出站 的压 力超 压 时进 行放空 ，为减少对环境的危 害需点火燃烧后排 ” 。准
２ 站场事故放 空
（ ）Ｂ Ｖ阀选 型 计 算 。Ｂ Ｖ阀选 型 计 算 的 关 １ Ｄ Ｄ 键 在于 阀 口径 的计算 ，而厂 家在 确定 口径时需 要 知
Ｄ ；根 据 限流孔 板 前 后 压差 选 择 Ａ Ｉ Ｐ５ ０ Ｐ ２ 规定 ，该段 压 损不 得 高 于安 全 阀设定 压 Ｂ Ｖ阀最 大 泄 放量 ） Ｒ 孑 板 的形式 （ 板 还是 多板 ） Ｌ 单 ；按 照 孔 径计 算 公 式 力 的 ３ ，以此 为 边 界 条件 反 算 最 大 泄 放 量 时可 允 ％
并 以此 最终 校验 整个 放 空系 统 。 （ ）筒径 （ １ 火炬头 ）计算 。计算思路为 ：放空 参考 文献 １赵 系统 最 大 泄 放 量 的 确 定 （ 取 放 空 汇管 最 大排 放 ［］ 淑珍．西 气东输 放空 系统的设计 与研究 可
４ 放 空汇管尺 寸
有关 规 定 确 定 ） ；按 规 范 中火 炬 高度 的计 算公 式 进
放空汇管尺寸的计算主要受以下因素的影响：放 行计 算 ，并 予 以圆整 ；以圆整 后 的高度 计算 火 炬 的 地面 围，进而确定火炬放空区需要的征地面积 。 空汇管所要承担 的最大泄放量 ；放空 汇管在 同一放空
证在规范要求的最小 间距范围内天然气浓度落于爆
炸 极 限之外 。
（ ）计 算 时将 放空 汇管 尺寸 计算 步骤 提前 ，预 ４ 先 求得 站 场系 统最 大放 空量 。需 对不 同的可 能 同时
．
６ 放 空 火 炬
放 空 的工 况进 行 匹 配 ，寻找 最 大 泄放 量 发 生 工况 ，
于 １ 当放 空 量 大 于 １ ０ ｍ。 且 小 于 ４０Ｘ ０ｍ； ． Ｘ １ ／ ２ ｈ ． 进 行泄 放 。 （ ）安 全 阀背 压大小 对 其放 空 时 的泄放量 影 响 ３
很 小 （ 响安 全 阀起 跳 时 的灵 敏度 ） 影 ，所 以建 议 选 用 波纹 管式 安全 阀 （ 允许 背压 为设 定压 力 的 ５ ％） ０ 。
型 ；校 核采 用 所选 安 全 阀时 的最 大泄 放量 和 出 口马 赫数 是 否满 足要 求 。 （ ）阀前管 径计 算 。配管 安装 时通 常 在被 保护 ２ 设备 、容 器 或管 线 与安 全 阀之 问加 一直 管 段 ，但在
规定 ：在事 故工 况下 要求 １ ｍｉ ，容器 的压 力将 ５ ｎ内 为原 ］况 的 ５ ％。具 体计 算思 路 为 ：站场 有效 容 积 二 ０ 的 估 算 ；利 用 Ｈ Ｓ Ｓ建 立 Ｄ ｐｅｓ ｇ 态 泄 放 模 ＹＹ ｅｒｓｉ 动 ｎ 型 ；计算 得 出满 足规 范要求 的最大 泄放 量 和 Ｃ 值 ；选 取 满 足 要 求 的 Ｂ Ｖ阀 ；根 据所 选 阀 门 的 Ｃ Ｄ 值校 核 阀的最 大流 通量 。
０５ ．马赫来 反算 放 空立 管 的管径 。 （ ）高 度计 算 。非点 火放 空 立管 高度 可根 据规 ２ 范 Ｇ ０ ８ — ０４规 定 确 定 。 当 放 空 量 不 大 于 Ｂ５ １３ ２ ０ ｌ ０ｍ。 ，放 空立 管 与 阀室 或 站 场距 离 不 小 ＿Ｘ１ ／ ２ ｈ时
力 即司 。
倾 斜 度 对 附 近构 筑 物 及生 产 装 置 的热 影 响 来 确定 ， 应 使 火 焰 的 辐射 热 不 影 响人 身 及设 备 的安 全 。其 计 算 主要 考虑火 炬 安放 位置 及 附近 地面 附属 物 的可 承受辐 射 强度 、火 炬所 处环 境 的气 象情 况 ，包括 风 速 、风 向 、大气 温 度 、相对 湿度 等 因素 。计 算可 参
内允许最大流速。已知泄放量和管内允许流速后反
管 线 与总 放 空汇 管 的连接 点作 为新 的放 空终 端 ，允 算 孔板 后压 力 ，只 要压 力不 高 于气体 的临界 流动 压 油气 田地 面 工程 （ｔｐ／ ｖ ｙ ｔ ｍｇ ． ｍ） ｈｔ ：／ ｗ．ｑｄ ｃｃ 。 一 ５ １
第 ） 第 ｝ （ ）１） ） 规 划设 计 （ 卷 ＝ （ ＿ ｛ 蚓 ｌ（ ８
尺 寸 的 Ｂ Ｖ阀 ；校 核 选 用 该 尺 寸 Ｂ Ｖ阀时 阀的 最 从 Ｇ ０ ８ — ０ ４中火 焰 长 度 和 释 放 热 量 Ｑ—Ｌ Ｄ Ｄ Ｂ５ １３ ２０ 关 大泄 放量 、出 口处 流速 和管 线泄放 所 需时 间 。
系曲线图查得 ，也可按照 《 石油化工设计手册》中
系统 中且存在 同时放空可能 的各泄放装 置的最大允许 背压 ；放 空汇管 的管路 长度 。上述 ３ 因素 确定后就 个 可 以对汇管 的尺寸进行 计算了 ，计算 时的边界条件 除 了最 大允 许背 压外 还有 汇管 内的气体 流速 。
７ 结语
（）系统 总 汇管 与放 空立 管或 火炬 的连接 采用 １ 挠 性 连接 （ 管线 活 接 头 ） 如 ，对 泄 放装 置 及 其 出 口 管 线进 行 固定 。这 样 可 以有效 地 减 小 管线 的震 动 ， 降低 噪 音 ，防止 放空 时发 生事 故 。
ｄ ｉ ０３ ６ ／ｉ ｎ１ ０ — ８ ６２ １ ．．２ ｏ： ．９ ９ｊｓ ．０ ６ ６ ９ ． ８０ ４ １ ．ｓ ０１
站 场 放 空 系 统 由放 空 立 管 和 放 空 点 火 部 分 组 许 压 降为安 全 阀背 压 减去 连接 点处 压力 ，连接点 处 成 ，是 天然 气站 场 的重 要 系统之 一 。放 空 系统 主要
道 阀所具 有 的最 大泄 放 量和 以最 大泄 放 量泄 放时 阀 的 流 量 系数 （ ） Ｃ 值 。最 大 泄 放量 和 Ｃ， 均 可 使 值 用 ＨＹ Ｙ 来 计 算 。根 据 Ａ Ｉ Ｐ５ １中有 关 泄放 的 ＳＳ Ｐ ２ Ｒ
确计算放空系统不仅可以实现对站场内设备 、管线