天然氣放空立管的設計說明

1、放空系統(tǒng)設計1輸氣管道的放空a）線路截斷閥上下游均宜設置放空管。放空管應能迅速放空兩截斷閥之間 管段內的氣體，放空閥直徑與放空管直徑應相等。放空立管應設在閥室圍墻內。b）應根據(jù)下游用戶最低用氣壓力要求確定管道放空壓力，有壓氣站的管道 應經(jīng)壓縮機抽氣，將壓力降至壓縮機最低允許壓力后再放空，放空時間宜滿足12h放完的要求。c）閥室放空立管不設點火設施。d）閥室旁通管線宜采用管卡固定。e）輸氣站放空過程：當站內設備超壓時聯(lián)鎖關閉進出站閥門（ ESD ；安全 閥放空量為站內管道及容器內氣量，按 15min內壓力降至50燦算氣體流量，且 管內流速不超過馬赫數(shù)，安全閥背壓不超過 10%+算放空管徑。2放空

2、立管的布置2.1防火規(guī)范要求“表 放空立管距離人員聚集區(qū)、相鄰廠礦企業(yè)、獨立變電所60米，距鐵路、高速路、架空電力線、一二級通信線 40m距其他公路、其他通信線30m”“放空管放空量等于或小于x 104m3/h時，距離站場不應小于10m放空 量大于x 104/h且等于或小于4x 104m3時，不應小于40m”“天然氣密閉隔氧水罐和天然氣放空管排放口與明火或散發(fā)火花地點的防 火間距不應小于25m與非防爆廠房之間的防火間距不應小于 12m”“進站場天然氣管道上的截斷閥前應設泄壓放空閥?！薄胺趴展艿辣仨毐３謺惩?，并應符合下列要求：1）高壓、低壓放空管宜分別設置，并應直接與火炬或放空總管連接； （高壓

3、 放空氣量較小或高、低壓放空的壓差不大（例如其壓差為）時，可只設一個放空系統(tǒng)，以簡化流程。）2）不同排放壓力的可燃氣體放空管接入同一排放系統(tǒng)時，應確保不同壓力 的放空點能同時安全排放。”注：放空管道不能設切斷閥，對可能存在的積液，及由于高壓氣體放空時壓 力驟降或環(huán)境溫度變化而形成冰堵，應采取消除措施。高低壓管道同時放空會對低壓管道造成超壓破壞。當高低壓放空管道壓差在（）時可設一個放空系統(tǒng)，并計算同時泄放各放空點的背壓。在確定放空管系 尺寸時，應使可能同時泄放的各安全閥后的累積回壓限制在該安全閥定壓的10%左右。“火炬設置應符合下列要求：1火炬的高度，應經(jīng)輻射熱計算確定，確?；鹁嫦虏考爸車藛T和

4、設備的安 全。2進入火炬的可燃氣體應經(jīng)凝液分離罐分離出氣體中直徑大于300 ym的液滴；分離出的凝液應密閉回收或送至焚燒坑焚燒。3應有防止回火的措施。4火炬應有可靠的點火設施。5距火炬筒30m范圍內，嚴禁可燃氣體放空。6液體、低熱值可燃氣體、空氣和惰性氣體，不得排入火炬系統(tǒng)?！薄翱扇細怏w放空應符合下列要求：1可能存在點火源的區(qū)域內不應形成爆炸性氣體混合物。2有害物質的濃度及排放量應符合有關污染物排放標準的規(guī)定。3放空時形成的噪聲應符合有關衛(wèi)生標準。4連續(xù)排放的可燃氣體排氣筒頂或放空管口， 應高出20m范圍內的平臺或建 筑物頂以上。對位于20m以外的平臺或建筑物頂，應滿足圖的要求， 并應高出所

5、在地面5m5間歇排放的可燃氣體排氣筒頂或放空管口， 應高出10m范圍內的平臺或建 筑物頂以上。對位于10m以外的平臺或建筑物頂，應滿足圖的要求， 并應高出所 在地面5m ”火炬和與石油天然氣站場的防火間距，應經(jīng)輻射熱計算確定，可能攜帶可燃 液體的高架火炬與外部設施的防火間距要求是：距人口密度大于100人的居民區(qū)、村鎮(zhèn)、公共福利設施、相鄰廠礦企業(yè)、100人以下散居房屋、35kV及以上獨立變電所120m；距鐵路、高速公路、架空電力線路、國家I、U級架空通信 線80m；距其它一般公路、一般架空通信線60m,距離爆破作業(yè)場地（如采石場） 300m>2.2輸氣管道規(guī)范“安全閥泄放管直徑要求：安全閥

6、背壓不大于泄放壓力的10%且不小于安全閥出口直徑。連接多個安全閥泄放管直徑：所有安全閥同時泄放，產生的背壓不大于其中任何一個安全閥泄放壓力的10%泄放管截面積不小于各安全閥泄放面積之和?！薄拜敋庹痉趴展軕O在圍墻外，總高度不應小于 10米”“放空豎管滿足最大放空量要求， 豎管頂部嚴禁設彎管，埋地管設錨固，豎 管設加固措施”放空豎管之間要大于最大放空引管的直徑2.3城鎮(zhèn)燃氣規(guī)范2.4石油化工企業(yè)可燃性氣體排放系統(tǒng)設計規(guī)范SH3009-20101）廠外居民區(qū)、公共福利設施、村莊等公眾人員活動區(qū)域，允許熱輻射強 度小于等于m2;2）相鄰同類企業(yè)及油庫的人員密集區(qū)域、石油化工廠內的行政管理區(qū)域， 允許

7、熱輻射強度小于等于m2 ；3）相鄰同類企業(yè)及油庫的人員稀少區(qū)域、廠外樹木植被的允許熱輻射強度 小于等于m2;4） 石油化工廠內部的各生產裝置的允許熱輻射強度小于等于m25）對于分別布置且不同時檢修的火炬塔架頂部平臺的允許熱輻射強度（來 自于另一個火炬的熱輻射）應小于等于 m2;6）火炬設施的分液罐、水封罐、泵等布置區(qū)域允許熱輻射強度小于等于 m2, 當該區(qū)域的熱輻射強度大于 kW/m2時，應設置操作或檢修人員安全躲避場所2.5大氣污染物綜合排放標準（GB16297-1996）規(guī)定了非甲烷總烴（使用溶劑汽油或其他混合烴類物質）的排放限值。最高 允許排放濃度120mg/m3最高允許排放速率1015

8、0kg/h，無組織排放監(jiān)控濃度 （周界外濃度最高點）mg/m3。2.6防火規(guī)范改進意見261放空立管考慮到天然氣密度較空氣輕，經(jīng)理論分析，在不考慮空氣氣流對放空天然氣 向下作用的影響、放空立管周圍地勢平坦等情況下冷放空時天然氣僅在放空口水 平面以上部分與空氣混合，放空口以下無天然氣聚集，因此可縮短閥室與放空立 管間的距離。放空立管應設置在閥室圍墻內，其高度應高出放空管周圍25m范圍內建（構）筑物高度2m以上。站場放空的特點是持續(xù)時間短、放空初期瞬時放空速率很大，是平均值的5 倍左右，但是很快就降下來了，短時的大速率放空，遇到火源引發(fā)噴射火或者爆 炸的概率比較小。采用平均放空速率 20 x 10

9、4 m 3 /h作為點火界限。建議GB50183修訂為，放空立管與站場內部和外部的間距計算后確定。在某計算條件下，當放空速率為 20 x 104 m 3 /h時，可爆云團半徑3m，甲 烷濃度的半徑為。因此，當站場平均放空速率w 20x 104 m 3 /h時，建議設 獨立放空立管，設置獨立放空區(qū)域，放空立管與站場內部、外部防火間距計算后 確定。放空立管與站內其它設施的防火間距，宜按高濃度氣體擴散模型進行計算，擴散區(qū)邊界空氣中的可燃氣體濃度不應超過其爆炸下限的50%。站場放空立管距離要求主要是考慮噪聲影響。實際運行中幾家管道運營公司均是直接放空，但放空立管距設備、廠房距離較遠（30m左右）。典型

10、烴類泄放氣流被稀釋到可燃極限下限（質量含量約3%）的距離，出現(xiàn)在沿尾管軸線距離排出管末端的約 120倍管直徑處。一般工業(yè)上恰當?shù)淖龇ㄊ?使安全泄壓閥排氣的放空管，至少要比放空排出點高的所有結構物和設備有相距 約15m （50ft，水平距離）的間隔。在大多數(shù)情況下，這樣做將足以防止可燃氣 體達到高結構物。對于這些噴射泄放，無須擔心在放空管的泄放高度以下位置存 在可燃蒸氣云團或可燃條件。根據(jù)美國石油協(xié)會標準，可燃氣體直接排入大氣時，當排放口速度大于 150m/s時，可燃氣體與空氣迅速混合并稀釋至可燃氣體爆炸下限是安全的。262放空火炬站場放空一般做法：1）壓氣站均設置帶固定點火裝置的火炬；2）分輸

11、站、清管站等其余站場大多數(shù)設帶點火裝置的放空管；3）設點火裝置的放空立管與站場間距按輻射熱計算，放空立管與站場的間 距多在80m以上，放空管高度多為25m。4）設火炬的按照熱輻射計算后確定內部、外部防火間距。5 ）火炬直徑應按氣體排入大氣的最大允許流速 （等于80m/s，但不能大于 馬赫數(shù)）加以確定。火炬高度應根據(jù)50 m距離上（火炬圍欄線上）允許的熱流表 面密度通過計算確定。3放空操作說明在需要將某段管道內的天然氣放空時若簡單地將前后截斷閥關閉、打開放空閥放空是既不環(huán)保也不節(jié)能的， 在管道的設計、運行中應充分考慮減少放空量的 措施。通常的做法是盡量降低管道內天然氣壓力，在下游有壓氣站時利用管

12、道上的壓縮機進行抽氣，在下游無壓氣站時可讓用戶盡量用氣， 在無法繼續(xù)降低壓力 的情況下再進行放空。根據(jù)我國輸氣管道維搶修現(xiàn)狀，在通過各種方法對管內天然氣實施降壓完成 后，一般要求在12h內從開始放空到放空結束。輸氣站場，每個排放系統(tǒng)在同一事故中的最大排放量， 按排放量最大裝置排 放量的100%與其余裝置排放量的30%+算（體積流量）。應根據(jù)下游用戶最低用氣壓力要求確定管道開始放空初始壓力，放空管管徑一般取主管管徑的1/21/3。旁通管管徑應與放空管管徑一致。具體應根據(jù)工程 情況進行選用表閥室放空管徑設置表序號主管公稱直徑（mm旁通管公稱直徑（mm放空管公稱直徑（mr）1300400100、 1

13、50100、1502450500150、 200150、200:3550600200、 250200、2504 :700800250、 300250、30059001000350350611001200400400表站場放空管徑設置表序號放空氣量（m3/h （ SC）放空管公稱直徑（mn）1w 187510021876375015033751 562520045626750025057501120003004放空立管安裝要求在部分工程中曾出現(xiàn)閥室管道由于僅設置了垂直支撐、無管卡固定造成干線放空時產生較大振動的情況，故要求設計時對旁通管道應考慮管卡固定。4.1放空立管a）宜選用自立式放空立管。b

14、）自立式放空立管的計算應綜合考慮地震載荷、風載荷、放空流速等，并 參照JB/T4710鋼制塔式容器。c）放空立管的材質選擇應考慮環(huán)境溫度和節(jié)流后氣體溫降的影響。d）放空立管底部宜設置DN50排液口。4.2放空閥a）放空閥應選用具有節(jié)流截止功能的閥門。b）公稱直徑DN300的放空用閥宜采用旋塞閥，公稱直徑w DN250的放空 用閥宜采用節(jié)流截止放空閥。c）閥門選型應考慮在啟/閉全壓差條件下穩(wěn)定操作，操作扭矩小，耐氣流 沖刷，耐磨損5埋地放空管道敷設要求：壓力在的管道，距建筑物外墻不小于；壁厚不小于時，距建筑物外墻不小于;壁厚不小于時，距建筑物外墻不小于 3m6放空計算: 6.1線路截斷閥（室）起

15、始泄放壓力：一般情況下，在放空之前會通過下游壓縮機抽氣或者向下游低壓天然氣用戶 供氣等方式盡可能降低管道內的壓力至設定值，再關閉上下游截斷閥、打開放空 閥放空。多數(shù)情況下，起始泄放壓力為設計壓力的一半左右。6.2爆炸下限：甲烷的爆炸下限為5% （ V），爆炸上限為% （ V），即空氣中天然氣濃度 為5%寸可能引起爆炸。6.3放空時間式中t 放空時間/min ；F選擇系數(shù)：理想孔F =，直通閘閥F =，普通閘閥F =，涂潤滑脂旋塞閥F = P管道放空初始壓力/MPa；D管道內徑/mmG-天然氣相對密度；L截斷閥的間距/km ；d放空管內徑/mm6.4放空管徑1）放空管管徑一般為干線直徑的1/3

16、1/2。2） 為了確保管內流速不超過馬赫，放空總管管徑不應小于火炬筒出口最 低允許直徑（即計算直徑）。3）參考SH 3009-2005石油化工企業(yè)燃料氣系統(tǒng)和可燃性氣體排放系統(tǒng) 設計規(guī)范附錄A的放空管道壓力降計算公式反算放空管管徑。7 放空或火炬位置7.1站場放空的習慣做法：壓氣站均設置火炬，未設長明燈；分輸站、清管站等站場大多數(shù)設火炬，火 炬與站場間距按熱輻射計算，間距多在 80m以上，火炬管高度多為25m=放空管 距離線路截斷閥（室）原則上不低于 40m，放空立管高度多為15m以上。部分 閥室的放空立管與閥室合并在一個圍墻內，放空立管距離閥室圍墻距離為12m7.2宜設置獨立放空區(qū)。7.3火

17、炬與站場距離：式中R受熱點至火炬筒的水平距離/m；T輻射系數(shù)；F氣體擴散焰輻射率；Q火炬釋放的總熱量/kW；q允許熱輻射強度/ （kW/m2 ；H火炬筒高度/m；Y火焰中心至火炬筒頂?shù)拇怪本嚯x/m ；h受熱點至火炬筒下地面的垂直高差/m；X火焰中心至火炬筒頂?shù)乃骄嚯x/m。根據(jù)輻射系數(shù)的計算公任意給定一個D （火焰中心至受熱點的距離）值, 式，有：式中r大氣相對濕度/%;D火焰中心至受熱點的距離/m。7.4放空過程：天然氣放空時先向上再向下風側擴散，放空初期采取限流泄放限制放空量， 后期再全開放空閥門。放空影響范圍：放空后的天然氣濃度在 時全部位于放空管口上方，擴散范圍在 以內。采 取點火放空

18、，m的范圍可達203m,影響范圍大。放空速率26X 104m/h，只會閃火不會爆炸。站場放空速率大于 20X 104nVh 時考慮點火放空。在某計算條件下， 當放空速率為20X 104nVh時，可爆云團 半徑3m,甲烷濃度的半徑為。8放空流程示例表1天然氣放空規(guī)范對比表序 號規(guī)范名稱主要內容備注1石油天然氣工 程設計防火規(guī) 范GB50183-20041）第條，火炬和放空管宜布置在場外地勢較咼處。放空管 與石油天然氣站場的間距：放空管放空量W h時，不應小于10m； >h 且W 4x104m3/h 時，不應小于 40m。2）放空管與外部設施的防火間距按照可能攜帶可燃液體的火 炬間距減少50

19、%。3）經(jīng)熱輻射計算確定火炬與石油天然氣站場的防火間距。4）條，連續(xù)排放的可燃氣體排氣筒頂或放空管口，應咼出20m范圍內的平臺或建筑物頂以上。間歇排放的，咼出10m范圍內的平臺或建筑物定以上。有間 距要 求、高度 要求2石油化工企業(yè) 設計防火規(guī)范GB50160-2008第條，高架火炬的防火間距應根據(jù)人或設備允許的熱輻射 強度計算確疋。對可能攜帶可燃液體的咼架火炬，規(guī)疋了外 部和內部間距。3城鎮(zhèn)燃氣設計 規(guī)范GB50028-2006規(guī)定了門站設集中放散管，設在站內，并規(guī)定了與站內、站 外相關設施的防火間距有間 距要 求4輸氣管道工程 設計規(guī)范GB50251-20031）第 條，放空氣體應經(jīng)放空豎

20、管排入大氣，并應符合環(huán)境 保護和安全防火要求。2 ）第 條，輸氣干線放空豎管應設置在不致發(fā)生火災危險和危害居民健康的地方，其高度應比附近建（構）筑物高出2m以上，且總咼度不應小于 10m。3 ）第 條，輸氣站放空立管應設置在圍墻外，與站場及其他 建構筑物距離符合 GB50183的規(guī)定，高度比附近建構筑物高 出2m以上，且總咼度不小于 10m。要求 集 中、 有咼 度要 求5泄壓和減壓系 統(tǒng)指南SY/T10043-2002API RP521 1997版1）如果環(huán)境允許，壓力泄放所產生的蒸汽流可以直接安全地 排放到大氣中。2）氣體排放流速越高越有利于可燃氣體在空氣中擴散。3）對于流速30m/s以上

21、的噴射泄放，無需擔心放空管泄放 高度以下位置存在可燃氣體云團或可燃條件。無集中、間距 要求6石油化工氣液 燃料氣系統(tǒng)和可 燃性氣體排放系 統(tǒng)設計規(guī)范SH3009-2001第4章可燃性氣體排放系統(tǒng)工程設計，規(guī)定了排放量計算、火炬選擇、火炬工藝計算等。7大氣污染物綜 合排放標GB16297-1996該標準適用于正常工業(yè)生產中大氣污染物的排放，不論是連 續(xù)排放還是間歇排放，對于特殊工況需要排放的大氣污染物， 不執(zhí)行該標準。不適 用8石油和天然氣 工業(yè)-管道輸送系統(tǒng)ISO13623-20091 ）向大氣排放的管線應延長到可以安全排放的位置。2）對與放空和火炬系統(tǒng)，宜考慮的危險及約束條件有：被放 空氣體

22、的窒息效應；氣體被雜散電流、靜電或其他潛在點火 源點燃著火的危險性；噪聲水平極限；對飛行器運動的危害，特別是近海；水合物的形成；閥門凍結；對鋼管的脆性斷裂 效應。安全 排放 地點表2 站場的火炬、放空管設置位置序 號規(guī)范名稱主要要求1石油天然氣工程設計防火規(guī)范GB50183-2004火炬和放空管宜布置在場外地勢較高處。最小風頻的上風側。2輸氣管道工程設計規(guī)范GB50251-2003輸氣站放空立管應設置在圍墻外。3城鎮(zhèn)燃氣設計規(guī)范GB50028-2006規(guī)疋門站和儲配站的集中放散裝置宜設置在站內全 年最小頻率風向的上風側。4石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范GB50160-2008全廠性的高架火炬宜位于生

23、產區(qū)全年最小頻率風向 的上風側。未明確站內還是站外。表3是否點火放空序 號規(guī)范名稱主要要求1石油天然氣工程設計防火規(guī)范GB50183-2004未規(guī)定什么條件下點火放空、放空速率4X 104m3/h時，放空管與站場的防火間距。2石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范GB50160-2008受工藝條件或介質特性所限，無法排入火炬或裝置 處理排放系統(tǒng)的可燃氣體，通過排氣筒、放空管直 接向大氣排放。3輸氣管道工程設計規(guī)范GB50251-2003放空氣體應經(jīng)放空豎管排入大氣，并應符合環(huán)境保 護和安全防火要求。無點火要求。4城鎮(zhèn)燃氣設計規(guī)范GB50028-2006門站和儲配站設集中放散裝置。無點火要求5泄壓和減壓系統(tǒng)指

24、南SY/T10043-2002如果環(huán)境允許，壓力泄放所產生的蒸汽流可以直接 安全地排放到大氣中。無點火要求表4火炬防火間距序 號標準名稱與周邊設施與站場內部設施其他1石油天然氣工程設 計防火規(guī)范GB50183-2004火炬與周圍居住區(qū)、相鄰廠礦企業(yè)等外 部間距，經(jīng)熱輻射計算確定?？赡軘y帶 可燃液體火炬的外部間距按照表確定，距人口密度大于 100人的居民區(qū)、 村鎮(zhèn)、公共福利設施、相鄰廠礦企業(yè)、 100人以下散居房屋、35kV及以上獨立 變電所120m ;距鐵路、高速公路、架空 電力線路、國家i、n級架空通信線 80m；距其它一般公路、一般架空通信線 60m,距離爆破作業(yè)場地（如采石場） 300m

25、。一、二、三、四級石油天然氣站場內總平 面布置，火炬的防火間距應經(jīng)輻射熱計算 確定，對可能攜帶可燃液體的高架火炬還 應滿足表 的規(guī)定，與甲乙類廠房密閉工 藝裝置、甲乙類儲罐、全廠性重要設施、 輔助生產設施間距 90m。進入火炬的可燃氣體應經(jīng)凝液分離罐 分離出氣體中直徑大于 300 m的液滴； 分離出的凝液應密閉回收或送至焚燒 坑焚燒。距火炬筒30m范圍內，嚴禁可燃氣體 放空。2石油化工企業(yè)設計 防火規(guī)范GB50160-2008高架火炬區(qū)域布置的防火間距應根據(jù)人 或設備允許的熱輻射強度計算確定?？?能攜帶可燃液體的咼架火炬的外部防火 間距按照表 確定，與居民區(qū)、相鄰工廠 的間距為120m可能攜帶

26、可燃液體的咼 架火炬的內部防火間距按照表確定，與工藝裝置、全廠重要設施、地上可燃 液體儲罐的間距為 90m。高架火炬的防火間距應根據(jù)人或設備允 許的安全輻射熱強度計算確定，對可能攜 帶可燃液體的咼架火炬的防火間距不應 小于表 規(guī)定，與工藝裝置、全廠重要設 施、地上可燃液體儲罐的間距為90m。3泄壓和減壓系統(tǒng)指 南SY/T10043-2002第 節(jié)，火炬處理中，詳細規(guī)定了火炬 的相關計算方法和計算參數(shù)。4泄壓和減壓系統(tǒng)指 南API/ANSITD 521-2007詳細規(guī)定了火炬的相關計算方法和計算 參數(shù)。表5放空管、放散管的外部、內部防火間距，管口高度序 號規(guī)范名稱站外防火間距與站內防火間距立管高

27、度其他1石油天然氣 工程設計防火 規(guī)范GB50183-2004表放空立管距離人員聚 集區(qū)、相鄰廠礦企業(yè)、獨立 變電所60米，距鐵路、高 速路、架空電力線、一二級 通信線40m距其他公路、 其他通信線30m放空管放空量等于或小于X 104m3/h時，距離站場不應小于 10m 放空量大于X 104/h 且等于 或小于 4X 104m3時，不應小于 40m。天然氣密閉隔氧水罐和天然氣放 空管排放口與明火或散發(fā)火花地 點的防火間距不應小于 25m與非 防爆廠房之間的防火間距不應小于12m進站場天然氣管道上的截斷閥 前應設泄壓放空閥。放空管道必須保持暢通，并應符 合下列要求：1）高壓、低壓放空管宜分別設置， 并應直接與火炬或放空總管連接；2）不同排放壓力的可燃氣體放空 管接入同一排放系統(tǒng)時，應確保不 同壓力的放空點能同時安全排 放?！边B續(xù)排放的可燃氣體排氣筒頂 或放空管口，應咼出 20m范圍內 的平臺或建筑物頂以上。對位于 20m以外的平臺或建筑物頂， 應滿 足圖的要求，并應高出所在地面 5mo間歇排放的可燃氣體排氣筒頂 或放空管口，應咼出10m范圍內的平臺或建筑物頂以上。對位于 10m以外的平臺或建筑物頂， 應滿 足圖的要求，并應高出所在地面 5葉”補充：高低壓放空管道的劃分： 當高低壓放空管道壓差在（） 時可設一個放空系統(tǒng)，并計算 同時泄放各放空點的背壓。在 確