長輸天然氣管道場站放空系統設計的思考

劉小兵　汪益寧　徐濤

摘 要：文章對長輸天然氣管線的放空過程進行了簡單介紹，并以某長輸天然氣管道為例對放空系統的計算過程進行了詳細分析，最后根據計算結果對各站火炬和放空豎管進行設置。

關鍵詞：場站；放空系統；設計

中圖分類號：TE832 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）23-0007-03

1 放空過程分析

管道放空過程考慮如下步驟：

第一步：若管道工藝站場配置有壓縮機組，則優先考慮利用管道壓縮機對干線管道進行降壓；

第二步：若管道的維搶修隊伍配置有移動式壓縮機組，可利用移動式壓縮機組對放空管道進一步降壓；

第三步：線路段管道壓力降至6 MPa或更低壓力時，利用放空豎管（或放空火炬）進行放空。借鑒ILF、PENSPEN等國際咨詢公司相關設計經驗，放空設計須考慮放空過程中發生的意外點火對周邊環境和人員的影響，須對豎管周圍的熱輻射強度和范圍進行了計算。

其中第一步、第二步為降壓過程，該過程不對管道中的天然氣進行放空。該過程可通過SPS軟件對線路管道系統的降壓過程進行分析。得出管存氣體壓力-時間曲線。考慮不首先進行放空有如下原因：一方面，作業人員到達需要放空的管段需要一定的時間，另一方面，對管道降壓后再放空，可充分利用管道中的天然氣。

第三步分析又分為放空過程分析、噪音分析、熱輻射強度分析和擴散范圍分析。放空過程分析可利用TGnet軟件進行模擬，得出放空過程流量（質量流量）-時間曲線、溫度-時間曲線、壓力-時間曲線等；噪音分析是利用Flarenet軟件，根據放空的質量流量和初選的放空管、放空豎管（口徑、長度、高度），對放空所產生的噪音進行分析；熱輻射強度分析和擴散分析是利用Phast軟件，根據放空的質量流量、流速等參數，對放空豎管周邊的熱輻射強度和擴散情況進行分析，以確定合適的放空豎管高度和與周邊建筑的距離。

2 放空計算

本工程在按《石油天然氣工程設計防火規范》進行計算的基礎上，參照APIRP521相關內容，放空豎管放空的擴散過程進行了模擬計算，并對放空時發生意外點火，豎管周圍的熱輻射強度和范圍進行了定量分析。

2.1 放空流量的計算

氣體擴散焰輻射率 F，見表1。

2.4 某長輸天然氣管道主要參數取值

2.4.1 放空壓力

在放空前，可將放空管段上游線路閥門關閉，下游壓縮機繼續運行降壓，在下游壓縮機進口壓力降為5 MPa左右關閉放空管段下游端閥門。對上述放空操作進行模擬，放空管段的平均壓力約為6 MPa，放空計算中，管道平均壓力按6 MPa考慮。

2.4.2 放空立管出口速度

根據《石油天然氣工程設計防火規范》要求，在事故狀態下，放空立管出口不高于馬赫數0.5。

2.4.3 熱輻射強度半徑

依據APIRP521中相關規定，放空過程如果發生意外點火，熱輻射強度為6.31 kW/m2的區域半徑處，工作人員可以承受 10 s長的熱輻射時間，該時間內，人員可以迅速撤離該區域。因此，放空豎管周圍半徑以6.31 kW/m2來取值。

2.5 計算結果

根據以上放空過程分析和選取的放空基礎參數，利用相關模擬分析軟件，某長輸天然氣管道放空計算結果，見表2。

3 放空火炬和放空豎管設置

根據以上計算分析結果，推薦設置的放空豎管規格如下：

①油氣合建的工藝站場設置放空火炬，放空火炬僅預留手動點火接口，其它工藝站場僅設置放空豎管，干線放空火炬和放空豎管出口管徑DN350，高度25 m，離站場的距離原則上不小于70 m。

②干線閥室設置放空豎管，放空豎管出口管徑DN350，高度20 m，離站場的距離原則上不小于25 m。

③支線工藝站場。

其一，K1分輸清管站與油管道9#末站合建，設放空火炬，僅預留手動點火接口，其出口管徑DN200，高度15 m。

其二，其它各支線工藝站場設置放空豎管，各支線工藝站場放空火炬和放空豎管離站場的距離原則上不小于70m。放空豎管參數，見表3。

④支線線路閥室放空立管規格如下：

其一，LF-YX支線的LF-KMX段管線、XC-GL支線、QZ支線3條支線閥室放空立管出口管徑DN200，高度15 m；

其二，LJ支線、LF-YX支線的KX-YX段管線、DY支線、QZ-FCG支線、QN-BH支線5條支線閥室放空立管出口管徑DN100，高度15 m。

閥室放空立管距離閥室的距離原則上不小于25 m。

參考文獻：

[1] 巫雪.淺談輸氣站場放空系統設計[A].中國油氣田地面工程技術交流 大會論文集[C].2013.