高含硫天然气田集气站火灾事故应急响应技术研究

【摘要】： 目前国内外正在广泛开发高含硫气田,然而天然气中高浓度的H2S对气田的钻井设备、集输管线等有强烈的腐蚀作用,易导致泄漏从而引发火灾爆炸事故,造成人员伤亡和重大财产损失。集气站是天然气集输系统的重要组成部分,站内设备林立,管道密集,研究站内关键设备火灾事故的发生、发展规律,预测其危险性,提出针对高含硫集气站火灾事故的应急响应技术具有重要意义。本文结合国家科技重大专项——大型油气田及煤层气开发(项目编号2008ZX05017)“高含硫气田集输工艺与安全控制技术”课题的部分相关内容进行研究。 通过详细调研我国川东某气田集输工艺流程及设备装置,分析得出该气田集气站存在的主要危险为站内卧式气液分离器、生产汇管泄漏引发的火灾事故。基于大涡模拟(Large Eddy Simulation)数值方法,针对站内分离器、生产汇管内介质成分、相态等参数特殊性,采用火灾动力学模拟软件FDS分别建立集气站卧式气液分离器、生产汇管的喷射火模型,对其典型泄漏孔径下的喷射火进行数值仿真,研究其火焰几何特性、火场温度分布及热辐射变化规律;模拟结果表明分离器及生产汇管的喷射火对乙二醇柱塞泵、生产汇管上方管架以及甲醇撬块具有较大的危险性;同时根据数值模拟结果对集气站火灾探测器优化布置,将集气站工艺装置区划分为5个火灾探测区域并根据设备、管道的构造及内容介质特性合理布置感温探测器;模拟站内消防联动系统的干预效果,在生产汇管雨淋系统及撬块水幕系统保护下,火灾最高温度下降约500℃,甲醇撬块的安全性提高。建立集气站应急资源储备方案,主要为消防联动系统的设计及集气站移动灭火器的配置;提出高含硫集气站灭火技术,并依据事故仿真结果确定消防救援人员的安全距离、估算事故时间及采取的相应措施;根据ESD设计原则设置集气站应急关断系统级别。 【关键词】：高含硫集气站 喷射火 FDS仿真 火灾探测系统 消防联动系统 应急响应技术
【学位授予单位】：中国石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TE89
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题的研究来源及意义9-10
• 1.2 国内外相关研究情况10-12
• 1.3 本文的主要研究内容12-14
• 第2章 高含硫天然气集气站火灾事故危险性分析14-20
• 2.1 国内主要气田地面集输工艺现状14
• 2.2 高含硫气田地面集输工艺14-15
• 2.3 集气站工艺流程及设备15
• 2.4 天然气燃烧反应机理15-16
• 2.5 集气站火灾事故危险性分析16-19
• 2.6 本章小结19-20
• 第3章 集气站关键设备火灾事故模拟及后果分析20-48
• 3.1 集气站火灾数值模拟的模型选取与分析20
• 3.2 FDS 基本理论与模型20-21
• 3.3 集气站气液分离器数学模型21-24
• 3.4 气液分离器喷射火数值计算24-27
• 3.5 气液分离器喷射火事故后果分析27-36
• 3.6 生产汇管数学物理模型与初始、边界条件36-38
• 3.7 生产汇管喷射火事故后果分析38-46
• 3.8 本章小结46-48
• 第4章 集气站火灾探测优化布置及消防干预仿真48-59
• 4.1 集气站火灾探测系统的设置48-49
• 4.2 集气站探测器测点优化布置49-52
• 4.3 水喷淋系统控制分析52-53
• 4.4 喷淋与火羽流作用的数值模拟53-58
• 4.5 本章小结58-59
• 第5章 高含硫天然气集气站火灾应急响应技术59-66
• 5.1 集气站火灾应急资源配置方案59-61
• 5.2 集气站消防救援技术61-63
• 5.3 集气站应急救援时间估算63-64
• 5.4 集气站ESD 紧急关断系统64-65
• 5.5 本章小结65-66
• 第6章 结论与展望66-68
• 6.1 主要结论66
• 6.2 主要创新点66-67
• 6.3 今后研究展望67-68
• 参考文献68-71
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果71-72
• 致谢72

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