Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Лекции по экологии нефтегазодобывающих комплексов - файл ЭКОЛОГИЯ НЕФТЕГАЗОДОБЫВАЮЩИХ КОМПЛЕКСОВ.doc


Лекции по экологии нефтегазодобывающих комплексов
скачать (695.3 kb.)

Доступные файлы (1):

ЭКОЛОГИЯ НЕФТЕГАЗОДОБЫВАЮЩИХ КОМПЛЕКСОВ.doc2183kb.13.03.2004 00:14скачать

содержание

ЭКОЛОГИЯ НЕФТЕГАЗОДОБЫВАЮЩИХ КОМПЛЕКСОВ.doc

1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   18
^

8.2. ЭЛЕМЕНТЫ ФАКЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ



Факельные установки предназначены для сжигания некондиционных газов, образующихся при пуске, продувке оборудования или в процессе работы, дальнейшая переработка которых экономически нецелесообразна или невозможна.

Сжигание сбросных газов на факельной установке позволяет значительно уменьшить загрязнение окружающей среды токсичными и горючими веществами.

^

8.2.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ФАКЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК



По месту расположения факельной горелки факельные установки разделяют на высотные и наземные. В высотных факельных установках факельная горелка расположена в верхней части факельной трубы; продукты сгорания поступают сразу в атмосферу. В наземных установках горелка расположена на небольшом расстоянии от земли, а продукты сгорания отводятся в атмосферу через дымовую трубу.

Особые меры безопасности требуется принимать при сжигании углеводородов в наземных факельных установках. В этом случае факельную горелку устанавливают в чашу высотой около 2 м и постоянно контролируют состав, содержащегося в ней газа, чтобы предотвратить вытекание углеводородов в окружающую среду.

Для исключения опасности воспламенения газов и паров, выделяющихся из предохранительных клапанов и технологических установок, а также вредного воздействия на персонал теплового излучения пламени, вокруг факельных установок предусматривают свободную зону. Обычно для наземных факельных установок требуется зона радиусом не менее 50 м, а для высотных – радиусом 30-40 м.

Высотные факельные установки можно разделить на средние (4-25 м) и высокие (более 25 м). В некоторых факельных установках высота факельной трубы составляет 80-120 м.

На объектах нефтяной и газовой промышленности применяют факельные установки:

- низкого давления – для обслуживания цехов и установок, работающих под давлением до 0,2 МПа;

- высокого давления – для обслуживания цехов и установок, работающих под давлением выше 0,2 МПа.

Ф

Рис.1, А. Факельная установка
акельные газы из систем низкого и высокого давления могут (по возможности) собираться в газгольдер для дальнейшего целевого использования (на химическом предприятии).

К факельным установкам предъявляются следующие требования:

- полнота сжигания, исключающая образование альдегидов, кислот , дыма, сажи и других вредных промежуточных продуктов;

- устойчивость факела при изменении расхода и состава сбрасываемых газов;

- безопасное воспламенение, бесшумность и отсутствие яркого свечения.

На практие применяют различные системы факельных установок. Рассмотрим две из них:

1) система со сбросом газов в факельную трубу;

2) система для газов высокого давления с отбором факельных газов на переработку или для сжигания в котельных установках.
^ А) 1 -сепаратор, 2- факельная труба, 3-дежурная горелка, 4- запальная горелка.I - сбросный (факельный) газ, II- азот для продувки, III- топливный газ, IV- воздух, V- конденсат.


Рис.1, Б. Факельная установка




^ Б) 1-сепаратор, 2- факельная труба, 3-дежурная горелка, 4- запальная горелка,

5- регулирующий клапан.

I-сбросный газ, II- газ потребителю, III-конденсат
Сбрасываемые газы перед попаданием в факельную трубу проходят сепаратор. Конденсат из сепаратора возвращают в производство или утилизируют другим способом или сливают в канализацию. Факельная труба оснащается дежурными и запальными горелками. Такую систему применяют, когда газы не утилизируются (или не подлежат утилизации) или когда давление на технологических установках не достаточно для подачи сбросного (факельного) газа в газгольдер.

В системах второго типа газы поступают в сепаратор, где отделяются от конденсата. Основная масса газа направляется потребителю, а избыток сбрасывается в факельную трубу через регулирующий клапан.
В


^

Рис.2. Условия стабильного горения

L – длина пламени, d – диаметр факельной трубы




оздействие теплового облучения от факелов чрезвычайно опасно для людей, животных и всей окружающей среды. В радиусе 50-100 м от факела погибает растительность.

Безопасность эксплуатации факельных установок зависит от правильного выбора режимных параметров:

- диаметра ствола факела, который должен обеспечить стабильное пламя в условиях переменной по составу и расходу нагрузке;

- высоты ствола и

- расстояния вокруг ствола, на котором тепловое излучение будет безопасным.

Скорость движения газа в факельной трубе независимо от колебаний нагрузки всегда должна быть больше скорости распространения пламени, но меньше некоторой предельной величины, при которой возможен отрыв пламени. Экспериментальные данные о скоростях отрыва пламени для факельных труб отсутствуют. На практике принимают, что пламя будет устойчивым при скорости газа на выходе из трубы не превышающей 20-30% скорости звука в этом же газе.

Эта зависимость (рис.2) характеризует высоту пламени для различных скоростей потока. Начиная с 0,2 высота пламени становится постоянной.

^

8.2.2. РАСЧЕТ ДИАМЕТРА ФАКЕЛЬНОЙ ТРУБЫ



Расход сбрасываемого газа определяется по формуле
G = 3600·ρ·U·S, кг/ч (1)

где G - расход газа, кг/ч;

ρ - плотность газа, кг/м3;

U - скорость газа на выходе из факельной трубы (скорость истечения газа), м/с;

S - площадь поперечного сечения трубы, м2.

Плотность газа

(2)

где М– молекулярная масса газа, кг/кмоль;

Р - абсолютное давление, Па;

T - температура, К;

R - универсальная газовая постоянная, 8314,8 Па*м3/ (кмоль*К).

^ Скорость звука в идеальном газе:

(3)

где - показатель адиабаты.

Тогда скорость газа на выходе из факельной трубы принимается равной 20% от UЗ:

(4)

(4)

Площадь поперечного сечения факельной трубы:

(5)

где d– диаметр факельной трубы.

Подставив 2, 3, 4 и 5 уравнения в (1) и, выразив d, получим:

(6)

Если задан объемный расход газа V (м3/ч), то

(7)

Если сжигаются газы, не выделяющие дыма, то расчетный диаметр может уменьшиться на 15%.

Длина факела рассчитывается по формуле:

(8)

^

8.2.3. РАСЧЕТ ВЫСОТЫ ФАКЕЛЬНОЙ ТРУБЫ



Интенсивность теплоизлучения пламени определяется уравнением:

(9)

где y– коэффициент светового излучения;

Q-количество тепла, выделяемого пламенем, МДж/г;

l- расстояние от центра пламени, при котором интенсивность теплоизлучения снижается до безопасной величины: q = 5 МДж/(м2*ч).

Коэффициент излучения y выражается эмпирическим уравнением:

(10)

где QH – низшая теплота сгорания факельного газа, МДж/м3.

(11)

где M – молекулярная масса газа.

Для газовых смесей:

(12)

где Ni – мольная доля компонента в смеси;

Qi - низшая теплота сгорания компонента.

^ Количество тепла выделяемого пламенем:

(13)

где VФГ – расход факельного (сбросного) газа, м3/ч.

^ Максимальную интенсивность теплоизлучения определяем по формуле:

(14)

где l1 – расстояние от центра пламени до основания факельной трубы, м, равное

, (15)

где H – высота факельной трубы, м.

Подставим формулу (15) в (14) и решим относительно H:

(16)

Высота факельной трубы должна обеспечить безопасность радиационно-теплового воздействия на персонал. Максимальная величина qM, которую может выдержать человек в течение некоторого времени, составляет 17 МДж/(м2·ч). Подставив эту величину в (16) получим:

(17)
Высоту факельной трубы рекомендуется принимать не менее ^ 35 d.

Представляет интерес рассчитать расстояние от основания факельной трубы до безопасной зоны, которую можно вычислить как длину катета l2 в прямоугольном треугольнике:

или (18)
Эта зависимость справедлива для случая, когда сброс газа производится в неподвижную атмосферу.

При ветре пламя будет отклонено под углом a к оси трубы. Площадь у основания трубы, на которой интенсивность излучения будет выше допустимого предела, имеет форму эллипса. Поэтому расстояние от факельной трубы до безопасной зоны увеличивается. Как следует из рис.:

(19)

где UB – скорость ветра, м/с;

U - скорость сброса газов, м/с;

a - угол наклона пламени.

. (20)
По данным Деткова и др. в нашей стране не проводились экспериментальные исследования на промышленных факелах с целью определения интенсивности теплоизлучения, мощности тепловыделения, полноты сгорания газа (флюида), уровня шума, длины и отклонения пламени в зависимости от направления ветра и других параметров.

Обширный экспериментальный материал собран американскими исследователями: факельные трубы газо- и нефтеперерабатывающих заводов, d= 390 мм, Н= 22,9 м.

В частности, относительно шума при факельном сжигании газа.

1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   18



Скачать файл (695.3 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации