浅析限流孔板在输气站场排污系统中的应用

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　　摘要：限流孔板可以用来限制流体的流量或降低流体的压力，本文针对目前输气站场部分排污设备的排污方式和存在的问题做简要分析，并通过限流孔板的工作原理计算分析，实现过滤分离器的在线排污和汇气管线的安全排污。
　　关键词：限流孔板;节流;降压;在线排污
　　 1 限流孔板的工作原理
　　限流孔板为一同心锐孔板，流体通过孔板就会产生压力降，通过孔板的流量则随压力降的增大而增大。但当压力降超过一定数值，即超过临界压力降时，不论出口压力如何降低，流量将维持一定的数值而不再增加。限流孔板就是根據这个原理用来限制流体的流量或降低流体的压力。
　　限流孔板按孔板上开孔数分为单孔板和多孔板;按板数可分为单板和多板。
　　 2 限流孔板的应用场合
　　 1工艺物料需要降压的场合;2在管道中阀门上、下游需要有较大压降时，为减少流体对阀门的冲蚀，当经孔板节流不会产生气相时，可在阀门上游串联孔板;3流体需要小流量且连续流通的地方，如泵的冲洗管道、热备用泵的旁路管道（低流量保护管道）、分析取样管等场所;4 需要降压以减少噪声或磨损的地方，如放空系统。
　　 3 目前输气站场中部分设备排污方案
　　 3.1 过滤分离器的排污方式
　　过滤分离器等带有集液包的设备均设液位变送器，当液位过高时可发出报警，运行人员根据液位显示确定排污时机，实施现场人工排污。由于操作人员无法控制排污阀出口压力，担心排污系统超压，通常采用离线排污措施，即在排污前将排污设备两端的截断阀关闭，将该设备从流程中隔离，对设备中存有的高压天然气进行放空，待设备内压力降至1.6MPa以内时，再打开排污阀进行排污操作。
　　离线排污措施的缺点是天然气放空量较大，以容积约为5m3，操作压力为8MPa的过滤分离器为例，将过滤分离器压力降至1.6MPa时进行排污操作。经AspenHYSYS软件计算，每次排污前天然气放空量约400m3，天然气损失较大，且对站场安全及周边大气环境造成一定影响。
　　 3.2 站内汇管的排污方式
　　天然气长输管道站内汇气管线因生产连续性的要求多采用在线排污，当进行排污操作时，无法直观判断汇气管线内残夜是否排净，极易造成工艺管线内的高压天然气随排污管线窜入排污系统，受排污系统设计压力通常较站内工艺管线设计压力低的影响，高压气体会对排污系统中的低压设备造成损坏，存在安全隐患。
　　 4 限流孔板在排污流程中的应用
　　 4.1 限流孔板在过滤分离器排污中的应用
　　本着节约资源和安全可靠的原则，为减少排污操作过程中天然气的放空量，本论文浅析采用在线排污方案，以容积约为5m3，操作压力为8MPa的过滤分离器为例，即在过滤分离器的的排污管线上设置限流孔板确保排污阀前压力不超过1.6MPa。
　　孔板计算过程如下：对于临界流（CriticalFlow）
　　公式
　　式中：
　　 P1-孔板上游压力kPa;P2-孔板下游压力kPa;k-绝热系数。
　　孔板截面积计算公式：
　　公式
　　式中：
　　 A-孔板截面积，mm2;W-最大泄放量，kg/h;C-气体特性系数;Kd-额定排放系数;P1-上游排放压力，kPa（绝）;Kb-背压修正系数;Kc-爆破片修正系数;M-气体摩尔质量，kg/kmol;T-排放气体温度，K;Z-气体压缩系数。
　　对于亚临界流（SubcriticalFlow）
　　公式
　　孔板截面积计算公式：
　　公式
　　式中：
　　 A-孔板截面积，mm2;F2-亚临界流系数。
　　公式
　　采用AspenHYSYS对在线排污过程进行计算，在排污管线上需串联设置2级孔板，第1级孔板孔径为6mm，第2级孔板孔径为8mm。计算结果见下表。
　　需要排污时，无需提前放空，直接打开与孔板串联的手动排污阀即可实现带压排污的功能。每次排污只产生3～5m3的天然气放空量。在线排污流程不仅节约了资源，还提高了排污的安全水平。
　　 4.2 限流孔板在汇管排污中的应用
　　在汇管排污时也可以使得多条汇管同时排放或同站内其他设备同时排放，避免了将高压天然气排入排污系统。
　　 5 结论
　　本文通过研究分析限流孔板在排污管路中的使用，得出以下结论，以供参考。文中在工况筛选和工艺计算等方面尚需进一步优化。1可以不影响设备的正常运行;2采取在线排污的方式大大减少了离线排污时放空的大量天然气，减少了不必要的经济损失;3限流孔板的作用，提高了安全水平，避免了高压气体对排污设备的冲击。
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