lng改擴建項目火炬系統(tǒng)的改造與設(shè)計

lng改擴建項目火炬系統(tǒng)的改造與設(shè)計

1火炬系統(tǒng)最佳設(shè)計方案的確定由于火炬管理系統(tǒng)直接關(guān)系到系統(tǒng)的所有可靠性打開和儲存的壓力保護，因此火炬頭和火炬裝置的處理量很大增加，對設(shè)備和員工的操作和監(jiān)控需要重新評估。因此，在收站擴建項目中，最佳發(fā)射系統(tǒng)的設(shè)計方案應(yīng)盡量減少對現(xiàn)有發(fā)射系統(tǒng)的改造。然而,隨著火炬處理量的提高,火炬分液罐、火炬管網(wǎng)和火炬頭等關(guān)鍵設(shè)備都需要進行重新核算和調(diào)整,通過采用AspenHYSYS首先需要重新確定泄放源,分析各泄放源發(fā)生的組合工況,確定BOG排放系統(tǒng)的最大泄放量;根據(jù)該最大泄放量校核火炬能力,如果不能滿足,可以通過工藝設(shè)計改造降低泄放量或者增加火炬數(shù)量實現(xiàn)增量處理;待確定火炬泄放量后,對火炬系統(tǒng)噪音范圍、熱輻射范圍和無煙操作等重新校核;結(jié)合三維模型和工藝流程圖對火炬管網(wǎng)進行反復(fù)迭代及校核計算,并核算泄放源動背壓情況現(xiàn)以國內(nèi)某接收站擴建工程為例,按照上述設(shè)計流程對整個火炬系統(tǒng)做改造計算。該工程主要包括新增兩座16萬m2安全閥泄氣量計算精度新增儲罐及其相關(guān)設(shè)施以后,增加多處泄放源,其中主要包括2個16萬m為方便提高計算精度,安全閥泄放量可采用ASPENHYSYSV8.6軟件進行模擬計算,計算和選型方法采用API520和API521要求3引起bog量增大的工況組合目前LNG接收站中,引起B(yǎng)OG大量生成的主要原因包括大氣壓變化、破真空補氣閥故障、BOG壓縮機故障、卸船過程以及全廠停電事故等以及組合發(fā)生工況。根據(jù)多年LNG接收站運行經(jīng)驗分析,引起B(yǎng)OG量增大有表1中的幾種工況組合。通過表1的對比分析,火炬能力的確定應(yīng)選用工況5(最大大氣壓變化和高壓補氣閥故障同時發(fā)生)最大大氣壓變化和破真空補氣閥決定了火炬的處理能力,其中最大大氣壓變化引起的泄放量與LNG儲罐的容積和數(shù)量、大氣壓變化速率有關(guān),這些條件無法改變。另一項可變的是補氣閥故障引起的泄放量變化,該泄放量與補氣閥的流量有關(guān),為降低火炬排放量,可將原1臺補氣閥更換為3臺較小流量的,單臺能力下降1/3,再考慮只有1臺閥門出現(xiàn)故障的情況。經(jīng)過此方法,最終擴建后火炬排放量降低至90t/h。4火炬排放系統(tǒng)利用項目已有火炬頭數(shù)目、火炬煙筒高度和直徑、火炬平臺高度等數(shù)據(jù),使用火炬專業(yè)分析軟件———Flaresim核算火炬排量為90t/h下的輻射范圍、噪音范圍等。在計算中選擇的是單點源和多點源結(jié)合的火焰計算模型———Mixer模型。4.1火炬處理能力通過Flaresim仿真火炬專業(yè)分析軟件計算,項目擴建后,火炬處理能力增加到90t/h時,火炬出口流速是46.8m/s,馬赫數(shù)是0.177。滿足規(guī)范SH3009-20134.2結(jié)果表1對原火炬在90t/h泄放量下的熱輻射強度進行模擬計算,結(jié)果如表2和圖3所示。該項目中火炬分液罐等區(qū)域距離火炬的水平位置300m,根據(jù)輻射值計算結(jié)果顯示在海平面距離火炬300m處最大熱輻射值是1.116kW/m4.3火炬頭噪聲圖火炬處理量增加,Mach值隨之增加,相應(yīng)的噪聲也會增大。在正常條件時,低流量燃料氣確?；鹁嫖⒄龎?地面噪聲值非常低。但是在火炬最大量排放時,會出現(xiàn)很大噪音,通過對擴建后火炬頭的復(fù)核計算得到噪聲圖,如圖4所示。通過模擬計算發(fā)現(xiàn)在距離火炬120m(陸域裝置)位置噪音是97dB,滿足SH3009-2013中規(guī)定的“在全廠緊急事故最大排放工況時小于等于115dB”。綜上所述,在采用3臺小流量補氣閥替換原1臺大流量補氣閥的方案基礎(chǔ)上,通過對火炬處理能力、熱輻射范圍、噪聲的復(fù)核計算,原火炬可以滿足擴建工程的需要,無需再重新增加火炬設(shè)施。5火炬管網(wǎng)計算在LNG項目中,火炬管網(wǎng)主要用于收集安全閥泄放和LNG儲罐超壓排放的BOG。因此,在火炬管網(wǎng)設(shè)計時需要考慮火炬管網(wǎng)的壓降能否滿足儲罐達到設(shè)計壓力時的安全泄放。這個過程需要不斷的核算,選出成本較低且安全合適的管網(wǎng)布置,優(yōu)化火炬管網(wǎng)本擴建項目由于火炬處理量增加,火炬管網(wǎng)的阻力降需要重新計算。與傳統(tǒng)計算方法如圖5所示,擴建項目需要新增1條BOG總管和1個火炬分液罐,下面對新增BOG總管的管徑及接口方案進行對比計算,選出最佳方案確保任何一個LNG儲罐達到26kPa(G)時能安全泄放。主要對比表3中的三個方案。采用AspenFlareSystemAnalyzer火炬管網(wǎng)專業(yè)分析軟件,假設(shè)火炬頭壓力為0kPa(G),反算得到各方案下各個儲罐的壓力如表4。結(jié)合儲罐的設(shè)計壓力和操作壓力,以及管路的安全經(jīng)濟性,最終選擇的是方案三。6火炬管網(wǎng)及火炬系統(tǒng)的設(shè)計方法本文以某接收站項目為例,重點討論了擴建工程火炬處理系統(tǒng)優(yōu)化的計算方法。通過ASPENHYSYS、Flaresim和AspenFlareSystemAnalyzer專業(yè)分析軟件,結(jié)合工程經(jīng)驗在不增加火炬筒數(shù)目和改造火