降低高压放空系统天然气漏失量

2022-05-09宁炳丞康宇航

石油石化节能 2022年4期

关键词：火炬阀门火焰

宁炳丞康宇航

（1.塔里木油田公司克拉油气开发部；2.塔里木油田信息与通讯技术中心）

1 概述

火炬是石油、化工行业为处理生产和紧急事故时排放的可燃气体、保证装置和人身安全、减少环境污染的安全设施，其作用是将正常生产排放的尾气及事故状态下排放的可燃气体引至高架火炬头燃

烧[1-3]。

克拉处理站共设有两套高压火炬放空系统，每套放空量为1 800×104m3/d，主要用于紧急情况下天然气的放空。火炬的火焰大小在一定程度上能够反映放空量的大小。自2016年开始，克拉处理站2套高压火炬的火焰明显增大。

经测算，当装置停产泄压后，正常高压火炬火焰高度约为1.9 m，此时分子封消耗天然气量约5 000 m3/d。据统计，2018年高压放空平均火焰高度约为4.7 m，火焰大大超过1.9 m，说明生产装置中有大量的天然气漏失到高压火炬。

从计算结果来看，生产状态下的高压火炬火焰高度要远高于正常高压火炬火焰高度，由此判断高压放空系统存在天然气漏失。大量天然气的漏失不仅浪费了大量的优质天然气，而且天然气在燃烧过程中会产生大量二氧化碳而污染环境，不符合节能环保的相关要求。

2 现状调查

2.1 火炬火焰高度与放空量的关系

由于火炬系统未设置流量计，所以无法准确计算天然气漏失量。为较为精确地估算出高压火炬系统漏失量，小组决定在全厂停产时制作火焰高度-流量对照表来估算漏失量。具体方法如下：在全厂停产泄压时，对第1套脱水脱烃装置保压6.5 MPa，将其它装置内的天然气全部泄放至0。然后通过缓慢手动打开PV调节放空阀后手阀对第1套脱水脱烃装置进行泄压。由于此时只有一个放空点，火炬火焰高度与第1套脱水脱烃装置进口孔板流量呈一一对应关系。不同火焰高度对应流量见表1。

表1中两个相邻的数据构成的直线方程为

表1 不同火焰高度对应流量

式中：x1、x2分别为两个相邻的火焰高度，m；y1、y2为放空量，m3/d；x为测量得到的火焰高度，m。

所以在已知火焰高度的前提下，可以通过公式来计算天然气漏失量。其中：5 000为正常消耗量。

2.2 高压放空系统天然气漏失源排查

通过排查了1月高压放空系统天然气漏失位置见表2。

表2 1月高压放空系统天然气漏失位置

最终得到如下结论：45个高压放空系统安全阀及均未发现明显天然气漏失现象。6个PV调节放空阀均存在天然气漏失现象。6个BDV阀均存在不同程度的天然气漏失。BDV2108、BDV2109放空阀均存在不同程度天然气漏失，且漏失量较大。高压火炬系统燃料气消耗正常。集气汇管紧急放空阀无天然气漏失。

2.3 测算各漏失源的漏失量

经上述漏失源排查发现，各套PV调节放空阀、BDV放空阀及BDV2108、BDV2109为天然气主要漏失位置。为较为准确掌握各阀门天然气漏失量大小，对各漏失源的漏失量分别进行测试，分别关闭每组后（前）手阀来测试火炬火焰变化，并用公式（1）、（2）来计算得到漏失量大小。各组阀门天然气漏失量测试见表3。

表3 各组阀门天然气漏失量测试

2.4 分析目标调查依据

有上述测算结果可判断，6套PV调节放空阀及BDV2108、BDV2019是主要的天然气漏失位置，占总漏失量的92%。这三部分的天然气漏失量总和为38 305 m3/d。

2.5 要因分析

根据上述各漏失源阀门的结构类型和工况，分为PV调节放空阀漏失及BDV放空阀漏失两类，并对相关的7项末端因素制定了要因确认表，如表4所示。最终按计划对7项因素进行逐一确认后，认定阀芯磨损为造成漏失的要因。

表4 造成漏失源阀门末端因素要因确认表

3 降低高压放空系统天然气漏失量措施

3.1 方案制定及实施

针对阀芯磨损这一要因，QC小组通过整理资料从而探索、总结出了三个方案：维修阀门、更换阀门内组件以及双阀控制[6]。

通过从有效性、可实施性和经济性上进行对比，维修阀门效果有限且在实施时会影响装置投产；更换阀门内组件虽然能完全解决漏失问题，但更换费用和最后一种方案相比太高。

故最终选用双阀控制的方案，将BDV2108、BDV2109及单套PV调节放空阀前手阀按照“双阀管控”的思路进行改造，增加气动执行机构，在SM系统中增加控制逻辑，实现了正常状态下关闭，紧急情况下开启的功能。在方案确定后，小组立即与各方商讨方案细节，进行执行机构的选型等环节，最终确定方案完成时间为7月10日SM系统程序下装PV放空阀前手阀执行机构，7月28日开始安装执行机构，8月20日安装完成，8月25日调试合格，8月26日全部投用。