海洋石油工艺设计手册12-泄放系统与火炬.doc

PAGE  PAGE 22 第二节 泄放系统和火炬 一、概述 在海上油田开采过程中，通常伴随有大量的伴生气产生。这些气体是可燃、有毒或带腐蚀性的烃类气体，如果不及时将这些气体处理掉而直接排放大气，可能造成火灾和严重的污染事故。 对海上油田而言，火炬燃烧气的气源主要有两种：一是油田伴生气；二是平台设施在故障状态下由泄压阀泄放出来的气体。设计火炬系统的目的就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烧掉，以确保平台的安全。 火炬放空系统是海洋生产平台上非常重要的安全系统，但其设计又是很复杂的。目前，国内外推荐的设计方法主要是以API RP 521为依据的。API RP 521上所介绍的方法侧重于炼油厂内的火炬，而对于海上油田，无论是在工艺还是设施上都有很大不同，因此，在设计海洋平台火炬时，需要有不同的考虑。 炼厂火炬与海洋平台火炬主要有下述两点不同： 1．炼厂火炬都采用直立塔式，而海洋平台火炬多数采用悬臂式（少数也用直立塔式），火炬臂通常100到200英尺（约30~60米），超过250英尺（约76米）则考虑单独的火炬平台结构。 2．所处位置不同 炼厂火炬距离厂区较远，并且其附近通常无人员走动，而平台火炬是沿平台边缘某位置悬伸出去，并且与水平方向成一定角度（一般15o~45o）。火炬周围还可能常有人员走动。 海洋石油生产设施除前面提到的海上平台（固定式）外，还有浮式生产装置，如浮式生产储油装置（FPSO）、浮式储油装置（FSU）等，这些浮式生产装置上由于本身带有“不稳定性”，通常设在其上面的火炬在支撑结构设计上有比较高的要求，火炬可直接垂直安装或倾斜在船体主甲板上。这种火炬系统的设计原理与海上平台火炬是相同的。 对于浮式储油装置（FSU）也有采用无焰燃烧式（地面式）火炬。这种火炬的火焰完全封闭在一镀有耐火材料的钢室中，因此，看不见一点火炬燃烧的迹象，辐射强度可以减少到最低水平，操作人员工作条件较好。无火燃烧式火炬系统的设计属于特殊的或专有设备，需要在火炬系统设计时与制造商进行紧密联系。在本指南中，不对该种火炬的设计作论述。 目前，海上平台火炬系统的设计方法除了API RP 521上推荐的方法外，还有雪夫龙实用设计手册DP17.17-1上推荐的方法。雪夫龙设计手册上介绍的方法也是API RP521上的方法为基础，并增加诸多海上平台火炬系统设计的经验和推荐作法，具有相当的实用价值。因此，作为海上平台火炬系统的整体设计而言，建议将两者结合起来使用。 需要特别说明的是，本节中所使用的公式图表，除特别指明外，其余均取自于API RP 521。 二、泄放系统和火炬设计 1．泄放系统流程简介 泄放系统是海洋生产平台上非常重要的安全系统，其设计是否合理，将直接影响平台的生产和安全。具体而言，泄放系统和火炬在海上生产设施中有如下用途： 1）为调节工艺过程中不正常状态，对某一容器或设备（如压缩机）在正确动作开始以前，可能有气体需要处理。 2）处理不能经济利用的多余的生产气。 3）处理紧急条件下的气体，如由于误操作或火灾引起的设备过压而产生的气体。 4）处理容器、设备和管线的放空。 图2-4-5给出了火炬系统的流程示意图，其流程描述大致如下：从平台相关设施生产或泄放出来的气体，经由各自的泄放管线，流入火炬系统的主泄放管并于其中汇合，汇合后的气体随后进入分液罐。在分液中，气体脱去其中携带的直径为300至600微米的液滴，而后流入火炬筒体。在火炬头，气体经长明灯引燃后，烧掉。脱出的液体则由泵输出，进行回收。 图2-4-5 火炬系统流程示意图 2．火炬系统的主要组成 火炬系统主要由下列部件组成： 1）火炬筒体 2）火炬头 3）长明灯 4）密封 5）点火盘 6）分液罐 下面分别介绍各部件的功用： 1）火炬筒体：火炬筒体是一根管线，前端接火炬头，后端与压力泄放系统相连。火炬筒体尺寸通常与集管尺寸相同，并通常使用工业化标准尺寸制造。 2）火炬头：火炬头直接安装在火炬筒体上，是火炬系统中气体进行实际燃烧的部件。在火炬头的设计中，主要考虑的是稳定的火焰，使它不会被吹离或被吹灭。火炬头根据燃烧工况的不同，将采用不同的型式。由于火炬头的设计是属于专利产品，本指南不对其结构和设计做详细讨论。 3）长明灯：火炬长明灯用于点燃离开火炬头的气体。为了保证最大的可靠性，长明灯必须保持一直燃烧着。海上火炬的长明灯必须有独特的档风板，以保护在风速高达67m/s时，长明灯不会被吹灭。在实际生产过程，必须使用自动长明灯故障检测系统，因为即使在晴天，也很难看见长明灯的火焰。自动检测系统是由一根专用电缆（由火炬制造商提供）将长明灯与点火盘相连，长明灯内有适应于高温的热电偶。当热电偶检测出长明灯出故障时，它将发出一个信号，接着再发出长明灯重新点火