Flaresim软件在放空管设计中的应用

刘 腊

(中石化节能环保工程科技有限公司，湖北 武汉 430000)

运用传统手工方法在计算有害气体落地浓度时，不仅计算繁琐、耗时长而且容易出错。而Flaresim是一款专业火炬头设计软件，广泛用于海洋石油平台、石油天然气战场放空系统的设计，不仅可以计算燃烧后气体产物和冷放空气体在地面的浓度分布情况，还可以分析火炬噪音场、温度场、热辐射场等分布情况。

1 放空管现状

该油田位于南苏丹西北部，油田常年平均风速18 km/h，年平均气温为39.1℃，夏季以南风为主，冬季以北风为主，油田生产设施于2005年开始运行，放空气体组分检测一直持续至2009年，2009年后未对放空气体组分进行检测。直到有现场操作人员反映，在放空管南侧普通控制室附近有臭鸡蛋味气体存在，并怀疑是H2S气体。因此对放空管气体组分进行重新检测分析，放空天然气组成见表1。

表1 放空气体组成

2 技术参数

该冷放空气体中含有H2S并且高含CO2，当H2S和CO2浓度达到一定时会对人体健康产生危害。硫化氢是可燃性无色气体，具有典型的臭鸡蛋味，浓度较低时，即可引起呼吸道及眼粘膜的局部刺激作用，当浓度达到一定程度时，表现为中枢神经症状和窒息症状。硫化氢对人体的危害见表2[1]。

表2 硫化氢对人体的危害

根据美国职业安全与健康管理局(OSHA)规定，H2S的落地浓度≤15 mg/m3，CO2的落地浓度≤9×103mg/m3[2]。

3 模型建立与分析

3.1 模型建立

在物流选项卡输入放空管外排气体的基础参数，主要包括温度、压力、流量、组成，在环境选项卡中输入风速、风向、温度及压力等参数，最后依次输入放空管位置及高度尺寸参数，软件根据所输入的参数计算出H2S及CO2气体落地浓度分布图及表格。

3.2 计算结果分析

软件根据所输参数计算出的H2S和CO2气体落地浓度分布如图1、2所示。

图1 H2S落地浓度分布图

图2 CO2落地浓度分布图

当空气中浓度为0.04 mg/m3时，可以感觉到臭味，而普通控制室在放空管正南方220 m处，此时H2S的落地浓度为0.378 mg/m3，在此处H2S浓度大于0.04 mg/m3的横向宽度为150 m，因此考虑将放空管向正西方向至少移75 m，此时，普通控制室附近H2S的落地浓度小于0.04 mg/m3。

同理对CO2气体扩散进行分析，由图可知，CO2的最大落地浓度为60 mg/m3，符合美国职业安全与健康管理局(OSHA)规定要求。

4 结论

通过Flaresim软件建立南苏丹某油田放空管模型，分析有害气体落地浓度的分布情况，根据计算结果为移除普通控制室的臭鸡蛋气味，可考虑放空管向西侧移动至少75 m，此时H2S的落地浓度小于0.04 mg/m3，CO2的最大落地浓度为60 mg/m3，均符合美国职业安全与健康管理局(OSHA)规定要求。

对比利用手工计算有害气体落地浓度的分布情况，Flaresim软件能够节省大量的时间和人力，并且能够同时计算热辐射、噪音、温度的分布情况，给工程设计带来了极大的便利。