海上平臺燃冒黑煙的成因分析及控制措施

在海上平臺的消防系統(tǒng)中，由于通風(fēng)氣體中存在重組分量，燃燒期間會出現(xiàn)黑煙。根據(jù)文獻，黑煙泄漏平臺的生氣成分測試結(jié)果表明，c。結(jié)合現(xiàn)場實施工藝,海上平臺放空火炬燃冒黑煙的原因可以歸納為以下幾點:(1)重組分含量高,燃燒不充分,C(2)流程分離器捕液能力差,天然氣攜帶原油和重?zé)N液滴進入火炬放空系統(tǒng);(3)火炬分液罐溫度高,除液效果差也會導(dǎo)致黑煙;(4)火炬放空管線或者火炬分液罐積液多也會導(dǎo)致產(chǎn)生黑煙;(5)放空量超過火炬放空設(shè)計能力導(dǎo)致攜液量增大。1釋放火炬和黑煙的一般方法1.1增設(shè)液烴回收流程從前期設(shè)計角度出發(fā),如果油田伴生氣中重組分含量高,流程分離效果不佳,火炬放空罐中積液太多,都會造成天然氣攜帶原油和重?zé)N液滴進入火炬放空系統(tǒng)從而造成黑煙現(xiàn)象,其本質(zhì)原因來自于液烴的累計,為此可設(shè)置液烴回收流程來將氣體中夾帶的液烴分離出來。液體回收流程主要是單獨回收液烴的壓力容器及轉(zhuǎn)液系統(tǒng)。液烴的主要來源為天然氣低壓、中壓、高壓壓縮機、天然氣外輸洗滌器、天然氣生產(chǎn)分離器、燃料氣洗滌器、燃料氣過濾器、高壓火炬分液罐以及氣系統(tǒng)各流量計低點集液管。將上述容器、設(shè)備至閉排的排放點匯集成另一條總管線至液烴回收系統(tǒng),進而通過轉(zhuǎn)輸泵轉(zhuǎn)液至海管輸進行外輸,或者容器罐儲存再由船舶送至陸地1.2安裝煤壓機輔助設(shè)備從處理角度考慮,可以通過改進火炬頭,提高火炬頭供氧能力,或者采取措施提高火炬頭除煙能力來解決火炬燃冒黑煙問題1.3中心蒸汽噴嘴蒸汽消煙的主要原理是利用蒸汽與游離碳發(fā)生水煤反應(yīng):蒸汽消煙火炬頭主要由穩(wěn)焰器、火炬中心蒸汽噴嘴以及頂部環(huán)形消煙噴嘴三部分構(gòu)成。火炬中心蒸汽噴嘴將蒸汽噴射至火焰中部,在表面附著力的作用下將自身10～30倍的空氣引入放空氣體中使之充分混合。中心蒸汽噴嘴的具體作用主要有兩點,一是通過噴射作用增大了易產(chǎn)生黑煙的重組分氣體的擾動,使可燃氣和空氣充分接觸,促進燃燒充分;二是蒸汽可以使火焰的燃燒溫度維持在一個較低的溫度,不僅可以降低火炬頭溫度,提高其使用壽命,同時也降低了重組分氣體裂解成碳的可能性。頂部環(huán)形消煙噴嘴噴射蒸汽的主要作用是卷吸周圍的空氣,從而提高放空氣體的燃燼率,與此同時,環(huán)形噴射的蒸汽可以攪拌并提高火焰高度、降低火炬頭溫度,延長火炬頭使用壽命1.4生燃冒黑煙現(xiàn)象實際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)在放空量低的情況下也會發(fā)生燃冒黑煙現(xiàn)象。對這個現(xiàn)象,一種解釋是因為放空氣量小、流速慢,導(dǎo)致放空氣與空氣混合不充分,導(dǎo)致不充分燃燒;文獻2案例分析2.1氣系統(tǒng)排放至閉排渤海某油田的天然氣處理系統(tǒng)主要分為伴生氣處理和天然氣處理兩部分。該油田在燃料氣系統(tǒng)和天然氣壓縮機系統(tǒng)相繼啟動后,有大量的液烴從天然氣系統(tǒng)中析出。該油田液烴回收系統(tǒng)未投用之前,大量液烴產(chǎn)出后,全部排放至閉排,同流程其他排放液體混合,通過離心泵轉(zhuǎn)運至原油處理流程。由于液烴易揮發(fā),閉排泵轉(zhuǎn)液過程中不能建立壓力,氣蝕嚴重,影響了液烴收集和轉(zhuǎn)液;其中一部分揮發(fā)至火炬系統(tǒng)燃燒,產(chǎn)生黑煙,造成環(huán)境污染;另一部分進入原油處理系統(tǒng)轉(zhuǎn)運至終端,給下游終端處理廠的生產(chǎn)增加了安全隱患,同時無法對其合理利用也勢必造成液烴的浪費。2.2國外輸液回收系統(tǒng)針對伴生氣中壓壓縮機兩級壓力體系,制作兩組由兩條豎直管段組成的油水兩相分離裝置。增加單獨回收液烴的壓力容器及轉(zhuǎn)液系統(tǒng)。液體主要來源于天然氣低壓、中壓、高壓壓縮機、天然氣外輸洗滌器、天然氣生產(chǎn)分離器、燃料氣洗滌器、燃料氣過濾器、高壓火炬分液罐以及氣系統(tǒng)各流量計低點集液管。將上述容器、設(shè)備至閉排的排放點匯集成另一條總管線至液烴回收系統(tǒng),進而通過轉(zhuǎn)輸泵轉(zhuǎn)液至輸氣海管,輸送至陸地天然氣處理終端。其設(shè)計原則:(1)為防止因不同的壓力體系造成液烴的相態(tài)變化,產(chǎn)生氣液相態(tài)轉(zhuǎn)換的死循環(huán),將中壓壓縮機一級進口洗滌器和中壓壓縮機二級進口洗滌器設(shè)計為兩套回收體系(2)為液烴的油水沉降分離提供足夠時間,防止轉(zhuǎn)液時將水轉(zhuǎn)入氣海管。(3)結(jié)合現(xiàn)場實際,選擇合理空間進行改造。2.3排液管線液烴液烴回收系統(tǒng)由操作壓力分別為450kPaG(低壓系統(tǒng))和1200kPaG(高壓系統(tǒng))兩組集液管組成,每組集液管分別由混合室與油室組成。液烴從集液管混合室中部進入,經(jīng)過油水分離,凝析油從頂部連通管線溢流至油室,沉降水手動排液至閉排。油室收集到的凝析油通過高壓隔膜泵增壓至6100kPaG后輸送至天然氣外輸海管,隨外輸天然氣外輸至陸地處理廠處理。450kPaG集液管收集中壓機入口滌氣器液烴和原油一級分離器流量計低點排液,油室頂部與中壓壓縮機入口洗滌器相連;1200kPaG集液管收集高壓機入口滌氣器液烴,油室頂部與中壓壓縮機二級洗滌器頂部相連,確保液烴收集過程中壓力保持一致,避免液烴因壓力變化造成氣液相態(tài)轉(zhuǎn)換。對伴生氣外輸流量計、天然氣生產(chǎn)分離器、天然氣外輸洗滌器排液管線排液連接管線至1200kPaG集液管。方案流程簡圖(見圖1)。通過液烴回收系統(tǒng)改造,已經(jīng)成功完成了對中壓壓縮機機組及入口流量計低點排放處液烴回收處理,每天液烴產(chǎn)量約3m2.4凝析油連通系統(tǒng)系統(tǒng)投用后,壓縮機排放由閉排轉(zhuǎn)至集液系統(tǒng),而集液系統(tǒng)氣相與分離器進行連通,能夠?qū)⒛鲇驮俅位厥?避免了揮發(fā)性重組分揮發(fā)至火炬造成火炬黑煙問題;同時凝析油進入集液系統(tǒng)隨轉(zhuǎn)輸泵輸送至氣海管,避免了閉排泵轉(zhuǎn)液困難及對流程和下游的影響。該油田液烴回收裝置年回收液烴1044m3為其他類型油田引入液烴回收技術(shù)提供了參考黑煙問題是天然氣放空火炬面臨的一個普遍現(xiàn)象,通過理論以及現(xiàn)場實踐綜合收集出可