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[論文|答辯] 煉油火炬系統(tǒng)水封安全設(shè)計與運行研究_趙廣明

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發(fā)表于 2013-5-17 19:53:32 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
摘要: 水封作為煉油火炬系統(tǒng)防止回火爆炸的重要安全設(shè)施,需要考慮水封罐的設(shè)計
壓力、水封量和水封高度。采用數(shù)值模擬技術(shù),模擬計算水封罐典型氣體爆炸,提出水封罐
的設(shè)計壓力,并通過建立水封高度的計算模型,得出水封高度與氣體種類、火炬筒體和環(huán)境
溫度的關(guān)系,提出水封高度的設(shè)計原則。
關(guān)鍵詞: 火炬系統(tǒng)水封水封罐設(shè)計壓力水封高度計算模型
火炬系統(tǒng)是煉油廠重要的安全環(huán)保設(shè)施,主
要用于處理工藝裝置在開停工和停電、停水、停
汽、火災(zāi)等事故狀態(tài)下排放的可燃氣體[1]。隨著
煉油裝置規(guī)模日益大型化,緊急情況下進入火炬
系統(tǒng)的燃料氣量大幅度提高,煉油火炬系統(tǒng)運行
風險加大。目前煉油企業(yè)多采用高架火炬,如果
空氣從火炬頭進入火炬筒體或泄放管網(wǎng),與筒體
或管網(wǎng)內(nèi)存在的可燃氣體混合,就會形成爆炸性
混合氣體,遇點火源極易發(fā)生回火或爆炸。為了
防止空氣進入火炬系統(tǒng)而產(chǎn)生回火或爆炸危險,
火炬系統(tǒng)常設(shè)有火炬氣密封系統(tǒng),包括水( 液) 封
和氣體密封[2]。水封是在火炬筒體前的火炬氣總
管上設(shè)水封罐,防止氣體反竄進入火炬氣管網(wǎng),
從而起到保護火炬氣泄放管網(wǎng)和上游設(shè)備的作
用。氣體密封是用一定量的吹掃氣通過火炬,使
火炬在無火炬氣排放時維持正壓,防止空氣從火
炬頭進入火炬筒體,常在火炬筒體頂部設(shè)置氣體
密封器以便減少吹掃氣體用量。近年來火炬系統(tǒng)
因防回火設(shè)施故障,頻繁發(fā)生回火爆炸事故:
2002 年某煉油企業(yè)因火炬分子密封器腐蝕穿孔,
空氣進入火炬筒體內(nèi)引發(fā)閃爆[3]; 2008 年4 月某
煉油企業(yè)在進行柴油加氫裝置緊急泄壓試驗時,
發(fā)生火炬系統(tǒng)回火爆炸事故,造成水封罐損
壞[4]; 2008 年6 月某石化企業(yè)因分子封設(shè)備質(zhì)量
引起火炬堵塞,造成裝置停車時憋壓,最終導(dǎo)致
裂解爐裂解氣管線發(fā)生火災(zāi)事故。
水封罐作為保護上游泄放管道和裝置設(shè)備的
重要設(shè)施,是防止回火和爆炸的一項常用安全措
施。水封罐設(shè)計應(yīng)能保證在發(fā)生回火爆炸事故時
不被破壞,此外由于煉油系統(tǒng)裝置種類多,排放
氣體組成復(fù)雜,不同的排放氣體所要求的水封高
度也應(yīng)該是不同的。以下將對火炬系統(tǒng)中水封罐
的設(shè)計壓力和水封高度的安全設(shè)計進行探討。
1 水封罐設(shè)計壓力
水封罐的設(shè)計應(yīng)采用本質(zhì)安全設(shè)計,即水封
罐的安全設(shè)計壓力需要考慮受限空間氣體爆炸產(chǎn)
生的最大壓力,保障容器內(nèi)氣體爆炸不破壞水封
罐。目前對受限空間氣體爆炸,主要采用實驗和
數(shù)值模擬方法。實驗研究為分析氣體爆炸所產(chǎn)生
的破壞效應(yīng)和威力提供了有用的信息,但實驗
研究耗資大,時間長。隨著計算流體力學(xué)的飛
速發(fā)展,數(shù)值模擬方法越來越多地用來求解氣
體爆炸問題。國外的多家研究機構(gòu)在氣體爆炸
的數(shù)值模擬方面進行了較深入的研究[5,6],并開
發(fā)了許多工具,如CFX、FLACS 和AutoReaGas
等,其中FLACS 是由挪威的GEXCON ( CMR/
CMI) 公司研發(fā)的氣體爆炸軟件,它采用基于笛
卡爾網(wǎng)格的有限體積法,提供湍流模型、燃燒
模型等多種模型,能夠模擬各種情況的氣體爆

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沙發(fā)
發(fā)表于 2022-4-18 11:55:24 | 只看該作者
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