罐区油气收集系统主要设备的选用
杜学斌
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杜学斌 ,. 罐区油气收集系统主要设备的选用[J]. 天然气进展,20246. DOI:10.12721/ccn.2024.157053.
摘要: 在环境整治工作不断得到落实的过程中,要求减少大气中不达标废气的排放,进而达到保护与改善环境的目的。而在油气储运的过程中,容易出现有机组分溢出的情况,为此,需要重视对油气收集系统主要设备的选择,重点考量经济性、可操作性、节能性以及安全性,保证设备安装的规范性、科学性,突显主要设备选用工作的实际价值。
关键词: 油气收集系统;主要设备;安全节能
DOI:10.12721/ccn.2024.157053
基金资助:

现代化发展背景下,各行业逐渐提高对污染治理的重视,尤其对于石化行业来说,不断加强对罐区储罐无组织排放的关注,需要针对性落实集中收集和处理工作。因此,应该增强罐区油气收集系统优化意识,保证主要设备选择的合理性、科学性。

1.合理设计油气收集系统工艺流程

通常情况下,罐区油气收集系统工艺流程主要包含两种方案,即压力调节阀控制、单呼阀控制。针对多个储罐储存同种油品的情况,一般以压力调节阀控制方案为主,有利于实现多个储罐灌顶收集油气的各支管汇集,将压力调节阀设置在油气联通管道的末端,进而强化同种油品储罐内气相的平衡性。而对于单呼阀控制方案来说,则主要针对单个储罐灌顶的油气收集进行落实,确保不同支管的油气能够汇集到油气收集总管中,将单呼阀色绘制在储罐油气收集支管上。此时,单呼阀仅对外部呼气,而不向内部吸气,有助于规避不同油品储罐之间的串气问题。

2.油气收集系统控制阀设置的基本规范要求

2.1罐顶控制阀的设置要点

通常情况下,会针对每座储罐设定独立的旁路及氮封阀组,目的是为了强化补气的及时性,以防储罐因形成负压而吸入空气,如果与氮封阀开启压力200Pa相比,罐内压力值较低时,氮封阀会打开将氮气补充到罐内;在罐内压力达到氮封阀关闭压力时,即500Pa,氮封阀会闭合。同时,需要重视每座储罐呼吸阀的设置,选择灌顶的位置设置呼吸阀,一旦罐内压力升高过快,容易对油气的外排形成阻碍,从而超过呼吸阀全开启压力,此时呼吸阀会打开向外部排放罐内气体;在氮封阀出现故障问题的情况下,容易出现无法开启的问题,导致罐内压力下降,当达到呼吸阀关闭压力值时,呼吸阀会打开为罐内补充空气。此外,为了保障罐区油气收集系统的安全运行,应该选择每座储罐灌顶位置设置紧急泄压人孔,一旦遇到储罐事故,可以保证罐内气体的及时排放,进一步提升综合安全防护水平,降低安全风险的发生概率。

2.2管道控制阀的设置要点

单个储罐储存一种油品的情况,在每座储罐油气收集支管上设置单呼阀,单呼阀全开启压力 1270Pa,回座压力765Pa。多个储罐储存同一品种的情况,每一个品种储罐的油气收集支管均通过各自的油气联通管道相连,在油气联通管道上设置压力调节阀,维持正常压力1150Pa,全开启压力1270Pa,全关闭压力1080Pa。

3.科学选择油气收集系统阻火器

完成灌顶油气的联通后,应该增强群罐火灾防范意识,将阻火器设置在油气收集支管临近储罐位置,目的是防止发生火灾时火焰大面积蔓延。火焰在管道上进行蔓延时,通常会经历三个阶段,即爆燃、非稳态爆轰以及稳态爆轰。相对来说,非稳态爆轰能够带来巨大破坏,且会造成严重危害,因此,应该加强对火源与阻火器之间距离的分析,以此为依据选择阻火器类型。而因为无法准确找到爆燃及稳态爆轰的具体位置,所以,应该优先选用非稳态爆轰阻火器,由于此类阻火器具备安装位置不受约束等优势,且拥有良好的阻火性能,有利于提升油气收集系统的安全保障水平。

4.合理选用油气收集系统鼓风机

对于油气收集系统来说,鼓风机是相对来说较为重要的动力设备,同时在实际运行过程中,需要消耗大量的能量,因此,鼓风机的选择不仅影响系统运行的稳定性,还与油气处理成本之间存在密切联系。开展系统设计工作时,应该加大进口温度、油气压缩量、出口压力以及进口压力等重要参数的分析力度,保证鼓风机类型选择的合理性与适用性,进一步明确轴功率、鼓风机转速以及配套电机。

4.1明确油气收集系统鼓风机压缩量

鼓风机压缩量具体指油气收集系统通气量,需要保证通气量计算的合理性,有利于强化鼓风机选型的科学性。如何确定储罐通气量,迄今为止尚无确定通气量的国家标准,经过现场调研及咨询国内资深的油气回收厂家得到的信息:夏季一天当中早晨5点—7点温升最快,约从25℃升至40℃,其余时间温升引起的油气体积膨胀量很小。各储罐正常吸气量及呼气量,包含液体进出量及因大气温度变化而引起的通气量之和。储罐因大气温升产生的最大呼气量,因大气温降产生的最大吸气量均按2h内,温度从25℃至40℃的变化计算。根据理想气体状态方程PV=nRT,温度T1=298K,对应的储罐气体体积为V1(取0.5倍的罐容),温度T2=313K,对应的体积为V2,压力P视为不变,以6000m3储罐为例,结合专业公式进行计算,V1=0.5×6000=3000m3,V2=313298×3000=3151m3,2h内储罐因温升导致的气体体积变化ΔV=V2-V1=151m3,呼气量Q=ΔV/2=76m3/h。

4.2确定油气收集系统鼓风机出口压力

油气收集后,经鼓风机增压后输送至油气处理设施。鼓风机出口压力是鼓风机选型的一个重要参数,通过Pipephase软件计算。建立简单压降模型,已知流量、终点压力、管线长度,试设定起点压力、管径。运行后,根据运行结果,调整起点压力与管径大小,计算终点压力与设定终点压力(大气压1.01Bar)基本符合的为所需要的值。

4.3正确选择油气收集系统鼓风机形式

选用鼓风机的过程中,应该重点考虑便于调节及寿命长等特点,因为鼓风机形式呈多样化,构建油气收集系统时,应该优先选择节能型罗茨鼓风机,此种鼓风机为容积式,具备覆盖范围广、流量分档密的特点,且在压力方面体现出很强的自适性。鼓风机的叶轮采用新型线,拥有良好的密封性能,同时,能够在实际应用过程中做到高效节能,不同的类型可以满足多元化介质需求。

结语:文章介绍了油气收集系统工艺流程,针对罐顶控制阀、管道控制阀对油气收集的控制作用进行分析,详实描述了阻火器的选用依据,给出了鼓风机压缩量、出口压力确定方法及选型依据。从控制、安全、节能等多个方面出发,较全面地总结了油气收集系统主要设备的设置及选用要点。

参考文献:

[1]王洪萍.罐区油气收集系统主要设备选用[J].化工管理,2020(06):146-147.

[2]宫中昊,于辉,张卫华.油气回收系统在芳烃罐区的应用[J].安全、健康和环境,2016,16(02):33-37.