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HAZOP分析—紧急放空问题

2020-01-18人已围观

HAZOP分析—紧急放空问题

作者: 李奇

对于化工企业来说，什么情况下需要设置紧急放空?紧急放空还不同于安全阀放空，安全阀只是在紧急情况下将压力上升限制在设定值，而紧急放空实在给定的时间内将系统内的压力全部泄放。近几年，输气管道工程项目的HAZOP分析时，输气站场的紧急放空问题经常令我发生困惑。

按照我们国家GB50251-2015《输气管道工程设计规范》中规定“当输气站设置紧急放空系统时，设计应满足在15min内将站场内设备及管道内压力从最初的压力降到设计压力的50%”。但是对于设计压力为10.0MPa输气站场，当15min泄放降到设计压力的50%的时候，此时容器或管道内的残留压力仍为5.0MPa，站场还是处于危险状态。

压力5.0MPa的设备4cm泄漏的喷火热辐射模拟情况（康安保工艺安全提供）

从图中可以看出，当经过15min泄放后设备压力达到5.0MPa后，如果是喷射火，火焰长度为32.5m，热辐射强度为37.7kw/㎡的影响距离约为35m。如果这样的喷射火焰喷到设备上，破坏还是比较大的。

按照API521《Pressure-relieving and Depressuring Systems》（2014版）的要求，泄放系统可用于通过紧急泄放来减少容器的泄漏速率和/或容器内的储存量来降低由于泄漏或失效引发后果严重程度。更多情况下，泄放系统用于降低由于火灾加热引发容器失效的场景。当金属温度因火灾、放热或反应失控升高时，金属温度可达到容器发生应力断裂的水平。由于容器金属温度的升高，即使系统压力不超过最大允许工作压力时，这种情况也是有可能发生的的。在这种情况下，泄放可以降低内部应力，从而延长容器在给定温度下的寿命。

通常，紧急泄放应用于在1700KPa（表压）或更高压力运行的大型工艺设备；或应用在火灾、泄漏或密封失效情况下的压缩机系统泄放。

在保护暴露于火灾中的容器的情况下，泄放系统应具有足够的泄放能力使容器应力降低到应力破裂水平之下。对于池火工况，通常在15分钟之内将设备压力从初始条件降低容器设计压力的50%，这是基于容器壁温度与破裂应力的对应关系，一般适用于壁厚约为25.4mm(1in)或更厚的碳钢容器。

当泄放系统用于减少容器泄漏或失效的后果时，通常考虑在15分钟内将容器内的压力泄放至690KPa作为设计标准。这个标准也通常适用于火灾工况。泄放减压还可以减少向火灾中持续泄放可燃物料的可能性，从而减少火灾持续时间或严重程度。泄放使的可以更快的设备的火灾泄漏源头进行有效的控制。

压力690KPa的设备4cm泄漏的喷火热辐射模拟情况（康安保工艺安全提供）

从图中可以看出，当经过15min泄放后设备压力达到690KPa后，如果是喷射火，热辐射强度为37.7kw/㎡的影响距离约为13m。相对于压力为5.0MPa的泄漏场景，喷射火的破坏力减少了很多。

对于设计压力为10MPa输气站场来说，主要的泄漏物质是天然气，所以基本不存在池火破坏的可能性，天然气泄漏主要是喷火破坏。所以在选在泄放速率标准的时候应选择的是喷火工况，也就是15分钟内将容器内的压力泄放至690KPa作为设计标准，而不是按照池火工况15分钟之内将设备压力从初始条件降低容器设计压力的50%作为设计标准。

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