天然氣放空立管的設計說明

1、放空系統(tǒng)設計1 輸氣管道的放空a) 線路截斷閥上下游均宜設置放空管。放空管應能迅速放空兩截斷閥之間管段內(nèi)的氣體，放空閥直徑與放空管直徑應相等。放空立管應設在閥室圍墻內(nèi)。b) 應根據(jù)下游用戶最低用氣壓力要求確定管道放空壓力，有壓氣站的管道應經(jīng)壓縮機抽氣，將壓力降至壓縮機最低允許壓力后再放空，放空時間宜滿足 12h 放完的要求。c) 閥室放空立管不設點火設施。d) 閥室旁通管線宜采用管卡固定。e) 輸氣站放空過程：當站內(nèi)設備超壓時聯(lián)鎖關閉進出站閥門（ESD）；安全閥放空量為站內(nèi)管道及容器內(nèi)氣量，按15min內(nèi)壓力降至50%計算氣體流量，且管內(nèi)流速不超過0.2馬赫數(shù)，安全閥背壓不超過10%計算放空管

2、徑。2 放空立管的布置2.1 防火規(guī)范要求“表4.0.4 放空立管距離人員聚集區(qū)、相鄰廠礦企業(yè)、獨立變電所60米，距鐵路、高速路、架空電力線、一二級通信線40m，距其他公路、其他通信線30m?！薄?.0.8 放空管放空量等于或小于1.2×104m3/h時，距離站場不應小于10m；放空量大于1.2×104/h 且等于或小于4×104m3時，不應小于40m。”天然氣密閉隔氧水罐和天然氣放空管排放口與明火或散發(fā)火花地點的防火間距不應小于25m，與非防爆廠房之間的防火間距不應小于12m?！薄?.1.1 進站場天然氣管道上的截斷閥前應設泄壓放空閥?！薄?放空管道必須保持暢通

3、，并應符合下列要求：1）高壓、低壓放空管宜分別設置，并應直接與火炬或放空總管連接；（）2）不同排放壓力的可燃氣體放空管接入同一排放系統(tǒng)時，應確保不同壓力的放空點能同時安全排放?！弊ⅲ悍趴展艿啦荒茉O切斷閥，對可能存在的積液，及由于高壓氣體放空時壓力驟降或環(huán)境溫度變化而形成冰堵，應采取消除措施。高低壓管道同時放空會對低壓管道造成超壓破壞。當高低壓放空管道壓差在（0.51.0MPa）時可設一個放空系統(tǒng)，并計算同時泄放各放空點的背壓。在確定放空管系尺寸時，應使可能同時泄放的各安全閥后的累積回壓限制在該安全閥定壓的10%左右。“ 火炬設置應符合下列要求：1 火炬的高度，應經(jīng)輻射熱計算確定，確?；鹁嫦虏考?/p>

4、周圍人員和設備的安全。2 進入火炬的可燃氣體應經(jīng)凝液分離罐分離出氣體中直徑大于300m的液滴；分離出的凝液應密閉回收或送至焚燒坑焚燒。3 應有防止回火的措施。4 火炬應有可靠的點火設施。5 距火炬筒30m范圍內(nèi)，嚴禁可燃氣體放空。6 液體、低熱值可燃氣體、空氣和惰性氣體，不得排入火炬系統(tǒng)?！薄?可燃氣體放空應符合下列要求：1 可能存在點火源的區(qū)域內(nèi)不應形成爆炸性氣體混合物。2 有害物質(zhì)的濃度及排放量應符合有關污染物排放標準的規(guī)定。3 放空時形成的噪聲應符合有關衛(wèi)生標準。4 連續(xù)排放的可燃氣體排氣筒頂或放空管口，應高出20m范圍內(nèi)的平臺或建筑物頂2.0m以上。對位于20m以外的平臺或建筑物頂，應

5、滿足圖6.8.8的要求，并應高出所在地面5m。5 間歇排放的可燃氣體排氣筒頂或放空管口，應高出10m范圍內(nèi)的平臺或建筑物頂2.0m以上。對位于10m以外的平臺或建筑物頂，應滿足圖6.8.8的要求，并應高出所在地面5m。”火炬和與石油天然氣站場的防火間距，應經(jīng)輻射熱計算確定，可能攜帶可燃液體的高架火炬與外部設施的防火間距要求是：距人口密度大于 100 人的居民區(qū)、村鎮(zhèn)、公共福利設施、相鄰廠礦企業(yè)、100 人以下散居房屋、35kV 及以上獨立變電所 120m；距鐵路、高速公路、架空電力線路、國家、級架空通信線 80m；距其它一般公路、一般架空通信線 60m，距離爆破作業(yè)場地（如采石場）300m。2

6、.2 輸氣管道規(guī)范“3.4.5 安全閥泄放管直徑要求：安全閥背壓不大于泄放壓力的10%，且不小于安全閥出口直徑。連接多個安全閥泄放管直徑：所有安全閥同時泄放，產(chǎn)生的背壓不大于其中任何一個安全閥泄放壓力的10%，泄放管截面積不小于各安全閥泄放面積之和。”“3.4.8 輸氣站放空管應設在圍墻外，總高度不應小于10米”“3.4.9,放空豎管滿足最大放空量要求，豎管頂部嚴禁設彎管，埋地管設錨固，豎管設加固措施”放空豎管之間要大于最大放空引管的直徑。2.3 城鎮(zhèn)燃氣規(guī)范2.4 石油化工企業(yè)可燃性氣體排放系統(tǒng)設計規(guī)范SH3009-20102.5 大氣污染物綜合排放標準（ GB16297-1996）2.6

7、防火規(guī)范改進意見2.6.1 放空立管考慮到天然氣密度較空氣輕，經(jīng)理論分析，在不考慮空氣氣流對放空天然氣向下作用的影響、放空立管周圍地勢平坦等情況下冷放空時天然氣僅在放空口水平面以上部分與空氣混合，放空口以下無天然氣聚集，因此可縮短閥室與放空立管間的距離。放空立管應設置在閥室圍墻內(nèi)，其高度應高出放空管周圍 25m 范圍內(nèi)建（構）筑物高度2m 以上。站場放空的特點是持續(xù)時間短、放空初期瞬時放空速率很大，是平均值的 5 倍左右，但是很快就降下來了，短時的大速率放空，遇到火源引發(fā)噴射火或者爆炸的概率比較小。采用平均放空速率 20×104 m 3 /h 作為點火界限。建議 GB50183 修訂

8、為，放空立管與站場內(nèi)部和外部的間距計算后確定。在某計算條件下，當放空速率為 20×104 m 3 /h 時，可爆云團半徑 3m，甲烷濃度 2.5%的半徑為 7.5m。因此，當站場平均放空速率20×104 m 3 /h 時，建議設獨立放空立管，設置獨立放空區(qū)域，放空立管與站場內(nèi)部、外部防火間距計算后確定。放空立管與站內(nèi)其它設施的防火間距，宜按高濃度氣體擴散模型進行計算，擴散區(qū)邊界空氣中的可燃氣體濃度不應超過其爆炸下限的 50%。站場放空立管距離要求主要是考慮噪聲影響。實際運行中幾家管道運營公司均是直接放空，但放空立管距設備、廠房距離較遠（30m 左右）。典型烴類泄放氣流被稀釋

9、到可燃極限下限（質(zhì)量含量約 3%）的距離，出現(xiàn)在沿尾管軸線距離排出管末端的約 120 倍管直徑處。一般工業(yè)上恰當?shù)淖龇ㄊ鞘拱踩箟洪y排氣的放空管，至少要比放空排出點高的所有結(jié)構物和設備有相距約 15m（50ft，水平距離）的間隔。在大多數(shù)情況下，這樣做將足以防止可燃氣體達到高結(jié)構物。對于這些噴射泄放，無須擔心在放空管的泄放高度以下位置存在可燃蒸氣云團或可燃條件。根據(jù)美國石油協(xié)會標準，可燃氣體直接排入大氣時，當排放口速度大于150m/s時，可燃氣體與空氣迅速混合并稀釋至可燃氣體爆炸下限是安全的。2.6.2 放空火炬站場放空一般做法：1）壓氣站均設置帶固定點火裝置的火炬；2）分輸站、清管站等其余站

10、場大多數(shù)設帶點火裝置的放空管；3）設點火裝置的放空立管與站場間距按輻射熱計算，放空立管與站場的間距多在 80m 以上，放空管高度多為 25m。4）設火炬的按照熱輻射計算后確定內(nèi)部、外部防火間距。5）火炬直徑應按氣體排入大氣的最大允許流速(等于 80m/s，但不能大于 0.3 馬赫數(shù))加以確定?；鹁娓叨葢鶕?jù) 50 m 距離上(火炬圍欄線上)允許的熱流表面密度通過計算確定。3 放空操作說明在需要將某段管道內(nèi)的天然氣放空時若簡單地將前后截斷閥關閉、打開放空閥放空是既不環(huán)保也不節(jié)能的，在管道的設計、運行中應充分考慮減少放空量的措施。通常的做法是盡量降低管道內(nèi)天然氣壓力，在下游有壓氣站時利用管道上的壓

11、縮機進行抽氣，在下游無壓氣站時可讓用戶盡量用氣，在無法繼續(xù)降低壓力的情況下再進行放空。根據(jù)我國輸氣管道維搶修現(xiàn)狀，在通過各種方法對管內(nèi)天然氣實施降壓完成后，一般要求在 12h 內(nèi)從開始放空到放空結(jié)束。輸氣站場，每個排放系統(tǒng)在同一事故中的最大排放量，按排放量最大裝置排放量的100%與其余裝置排放量的30%計算（體積流量）。應根據(jù)下游用戶最低用氣壓力要求確定管道開始放空初始壓力，放空管管徑一般取主管管徑的 1/21/3。旁通管管徑應與放空管管徑一致。具體應根據(jù)工程情況進行選用。表 B.1 閥室放空管徑設置表序號主管公稱直徑（mm）旁通管公稱直徑（mm）放空管公稱直徑（mm）1300400100、1

12、50100、1502450500150、200150、2003550600200、250200、2504700800250、300250、30059001000350350611001200400400表 B.2 站場放空管徑設置表序號放空氣量（m3/h（SC）放空管公稱直徑（mm）1187510021876375015033751562520045626750025057501120003004 放空立管安裝要求在部分工程中曾出現(xiàn)閥室管道由于僅設置了垂直支撐、無管卡固定造成干線放空時產(chǎn)生較大振動的情況，故要求設計時對旁通管道應考慮管卡固定。4.1 放空立管a) 宜選用自立式放空立管。b) 自

13、立式放空立管的計算應綜合考慮地震載荷、風載荷、放空流速等，并參照 JB/T4710鋼制塔式容器。c) 放空立管的材質(zhì)選擇應考慮環(huán)境溫度和節(jié)流后氣體溫降的影響。d) 放空立管底部宜設置 DN50 排液口。4.2 放空閥a) 放空閥應選用具有節(jié)流截止功能的閥門。b) 公稱直徑DN300 的放空用閥宜采用旋塞閥，公稱直徑DN250 的放空用閥宜采用節(jié)流截止放空閥。c) 閥門選型應考慮在啟/閉全壓差條件下穩(wěn)定操作，操作扭矩小，耐氣流沖刷，耐磨損。5 埋地放空管道敷設要求：壓力在1.6MPa的管道，距建筑物外墻不小于13.5m；壁厚不小于9.5mm時，距建筑物外墻不小于6.5m；壁厚不小于11.9mm時

14、，距建筑物外墻不小于3m。6 放空計算：6.1 線路截斷閥（室）起始泄放壓力：6.2 爆炸下限：6.3 放空時間式中 t放空時間/min；F選擇系數(shù)：理想孔 F = 1.0， 直通閘閥F = 1.6， 普通閘閥 F = 1.8， 涂潤滑脂旋塞閥 F = 2.0。P管道放空初始壓力/MPa；D管道內(nèi)徑/mm；G天然氣相對密度； L截斷閥的間距/km；d放空管內(nèi)徑/mm。6.4 放空管徑1）放空管管徑一般為干線直徑的 1/3 1/2。2）為了確保管內(nèi)流速不超過 0.5 馬赫， 放空總管管徑不應小于火炬筒出口最低允許直徑 （即計算直徑）。參考 SH 3009-2005 石油化工企業(yè)燃料氣系統(tǒng)和可燃性

15、氣體排放系統(tǒng)設計規(guī)范 附錄 A的放空管道壓力降計算公式反算放空管管徑。7 放空或火炬位置7.1 站場放空的習慣做法：7.2 宜設置獨立放空區(qū)。7.3 火炬與站場距離：式中 R 受熱點至火炬筒的水平距離/m； 輻射系數(shù)；F 氣體擴散焰輻射率；Q 火炬釋放的總熱量/kW；q 允許熱輻射強度/（kW/m2）；H 火炬筒高度/m； Yc 火焰中心至火炬筒頂?shù)拇怪本嚯x/m；h 受熱點至火炬筒下地面的垂直高差/m；Xc 火焰中心至火炬筒頂?shù)乃骄嚯x/m。任意給定一個D（火焰中心至受熱點的距離）值， 根據(jù)輻射系數(shù)的計算公式， 有：式中 r 大氣相對濕度/%；D 火焰中心至受熱點的距離/m。7.4 放空過程：

16、8 放空流程示例表1 天然氣放空規(guī)范對比表表 2 站場的火炬、放空管設置位置表3 是否點火放空表4.0.4 放空立管距離人員聚集區(qū)、相鄰廠礦企業(yè)、獨立變電所60米，距鐵路、高速路、架空電力線、一二級通信線40m，距其他公路、其他通信線30m。4.0.8 放空管放空量等于或小于1.2×104m3/h時，距離站場不應小于10m；放空量大于1.2×104/h 且等于或小于4×104m3時，不應小于40m。天然氣密閉隔氧水罐和天然氣放空管排放口與明火或散發(fā)火花地點的防火間距不應小于25m，與非防爆廠房之間的防火間距不應小于12m6.1.1 進站場天然氣管道上的截斷閥前應設泄壓放空閥。 放空管道必須保持暢通，并應符合下列要求：1）高壓、低壓放空管宜分別設置，并應直接與火炬或放空總管連接；2）不同排放壓力的可燃氣體放空管接入同一排放系統(tǒng)時，應確保不同壓力的放空點能同時安全排放?！?.8.8.4 連續(xù)排放的可燃氣體排氣筒頂或放空管口，應高出20m范圍