CN211344795U - 一种液态乙烷管道阀室泄放*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液态乙烷管道阀室泄放***，包括阀室干线***、阀室旁路***、旁路延长支管***、可移动放空***和干线管道温度检测***。与现有技术相比，本实用新型的积极效果是：本实用新型根据液态乙烷管道停输后泄放过程容易在管道本体和放空***中产生较低温度的特点，根据操作安全和选材经济性，通过设置干线温度检测***、旁路延长支管***和可移动放空***等措施，对乙烷管道阀室的计划性放空工艺进行优化，达到安全、经济操作的效果。

Description

一种液态乙烷管道阀室泄放***

技术领域

本实用新型涉及一种液态乙烷管道阀室泄放***。

背景技术

随着天然气处理工艺发展和天然气高效利用技术开发，天然气中乙烷回收能力不断提高，其长距离输送技术亟待大力发展。乙烷产品作为天然气附属产品中摩尔质量较轻的一类，饱和蒸气压较高，临界温度约为32℃，临界压力约为4.5MPa，因此有条件以气相或液相状态进行单相输送。相比气态乙烷管道输送方式，液态输送具有管径小、输送效率高的显著特点，适合乙烷产品规模化、管网化输送。

为了保证管道分段维护、检修便利，减少维检过程的泄放量，长输管道均要求设置阀室。目前，长输天然气、原油、成品油、LPG等管道的阀室设置工艺基本成熟，主要功能为截断管道和介质放空(放散)或回收，且阀室站场和放空***材质选择基本为碳钢。对于液态乙烷，其具有较高的汽化潜热和焦耳-汤普森效应，管道中液相介质快速泄压至大气压力后，下游绝热泄放温度可达-80℃，且管道内部也因降压可能出现低于-40℃的工况，因此在阀室泄放过程中必须考虑泄压过程介质相变和降压对长输管道本体和放空***材质的影响，保证在低温工况下***的安全性；同时，液态乙烷的摩尔质量约为30g/mol，微重于空气，泄放到大气后，将出现大范围悬浮、低处积聚等问题，必须考虑合适的放空介质处理方式。

虽然液态乙烷管道前景巨大，但目前国内尚未开展液态乙烷长输管道建设。同时，相关研究主要集中于液态乙烷管道输送工艺，尚未报道详细的阀室设计与研究进展。

因此有必要积极开展研究，积极采取措施，保障液态乙烷管道阀室放空安全，形成一套可行、经济的解决方案。

发明内容

为了克服现有技术的缺点，本实用新型提供了一种液态乙烷管道阀室泄放***，旨在进一步推动液态乙烷管道输送技术发展，保障运行安全。本实用新型基于液态乙烷长输管道阀室设置基本功能需求，结合液态乙烷在阀室泄放过程中的介质相态、压力、温度变化规律，采取高压支管延长、干线温度压力检测、低温放空***撬装化等方式，有效控制液态乙烷管道阀室放空可能引起的干线低温、放空***低温和低温材料投资等问题，实现液态乙烷管道的安全、经济阀室泄放。

本实用新型所采用的技术方案是：一种液态乙烷管道阀室泄放***，包括阀室干线***、阀室旁路***、旁路延长支管***、可移动放空***和干线管道温度检测***，其中：

所述阀室干线***包括阀室干线管道和设置在阀室干线管道上的干线截断阀，阀室干线管道连接上游埋地干线和下游埋地干线；

所述阀室旁路***包括形成闭环的上游旁路管道和下游旁路管道，以及分别设置在上、下游旁路管道上的压力变送器、温度变送器和旁路截断阀；

所述旁路延长支管***包括旁路支管和设置在旁路支管上的支管截断阀和支管法兰；

所述可移动放空***包括放空管道和依次设置在放空管道上的高压软管、放空调节阀、大小头和放空火炬，在高压软管前端安装对接法兰；

所述干线管道温度检测***为沿干线管道设置的分布式测温光纤***和设置在阀室的温度测量***。

与现有技术相比，本实用新型的积极效果是：

本实用新型根据液态乙烷管道停输后泄放过程容易在管道本体和放空***中产生较低温度的特点，根据操作安全和选材经济性，通过设置干线温度检测***、旁路延长支管***和可移动放空***等措施，对乙烷管道阀室的计划性放空工艺进行优化，达到安全、经济操作的效果。具体表现为：

(1)设置科学

本***根据液态乙烷管道阀室放空特点，针对阀室放空易引起上游干线管道和下游放空***出现低温的问题，对上游管道设置干线温度压力检测***，实现放空过程中的干线管道保护；设置不锈钢材质的可移动式放空***，相比于全线阀室均设置固定式放空***的模式，总体降低了工程总投资，且亦满足全线阀室计划性放空的要求；设置高压延长旁路支管，进一步降低了放空***的管道长度，大幅缩减了可移动式放空***的现场安装工作。

(2)经济合理

本***在管道停输后且需要放空时安装，替代了传统各处阀室预先配置固定式放空***的模式，在保障***功能性的基础上，有效控制了工程投资，具有良好的经济性。

(3)推动技术发展

鉴于液态乙烷管道在我国发展尚处于起步阶段，本实用新型在充分研究液态乙烷管道阀室计划性放空技术的基础上，提出了相关保障措施，可对我国液态乙烷输送管道的技术发展提供支持和参考，有助于推动该项技术进一步发展。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为本实用新型的一种液态乙烷管道阀室泄放***的示意图。

具体实施方式

一种液态乙烷管道阀室泄放***，如图1所示，主要包括：上游埋地干线1、干线截断阀2、下游埋地干线3、压力变送器4/6、温度变送器5/7、旁路截断阀8/9、旁路置换阀10/11、上游旁路管道12、下游旁路管道13、旁路延长支管14、支管截断阀15、支管置换阀16、支管法兰17、对接法兰18、高压软管19、放空调节阀20、大小头21、放空管道23、阻火器24、放空火炬25。

其中，上游埋地干线1、干线截断阀2、下游埋地干线3组成阀室干线***，负责连接上下游管道，形成液态乙烷输送通道；干线截断阀2负责管道连通或截断。

具体地，上游埋地干线1和下游埋地干线3均设置并行的光纤测温***，用于正常运行时的沿程温度检测，亦用于干线放空过程中的温度检测。干线截断阀2为电动控制全通径球阀，常开，在上游埋地干线1或下游埋地干线2需要检修时关闭。

其中，压力变送器4/6、温度变送器5/7、旁路截断阀8/9、旁路置换阀10/11、上游旁路管道12、下游旁路管道13等组成阀室旁路***，用于干线管道停输后进行泄放控制和泄放管段选择，亦为干线管道放空过程提供定点温度、压力检测。

具体地，上游旁路管道12和下游旁路管道13形成闭环，材质均为碳钢，露空安装，上、下游旁路管道分别连接干线截断阀上游和下游的阀室干线管道，用于干线管道停输后进行泄放管段选择，也用于干线重新投产时的建立开阀背压；压力变送器4/6具备压力检测与上传功能，安装位置紧靠上游/下游干线管道，用于监测管道运行、停输和泄放等工况下的压力。温度变送器5/7具有温度检测与上传功能，安装位置紧靠上游/下游干线管道，用于监测管道运行、停输和泄放等工况下的温度；旁路截断阀8/9为手动球阀，碳钢材质，常关，分别安装于上、下游旁路管道上，分别靠近旁路管道与干线截断阀上游干线和干线截断阀下游干线，起到控制旁路开闭和管道停输后选择泄放管段的作用；旁路置换阀10/11为手动球阀，碳钢材质，常关，通过短节管连接于上游旁路管道12和下游旁路管道13，并紧邻旁路截断阀8/9下游。

其中，旁路延长支管14、支管截断阀15、支管置换阀16、支管法兰17等组成旁路延长支管***，用于提供并延长干线带压介质泄放通道，一方面使泄压点远离干线，避免泄压介质引起的低温影响上游干线，另一方面在满足放空火炬与阀室间距的前提下，减小放空低压不锈钢管道的用量，另外，还便于实施放空***橇装化，免于现场长距离管道连接。

具体地，旁路延长支管14与所述上游旁路管道12和下游旁路管道13设计压力、管径、材质相同，埋地敷设，其起末点距离不小于50m，并满足阀室操作人员在可移动放空***点火热辐射的安全范围内，旁路延长支管14上游连接阀室旁路管道，下游预留连接所述可移动放空***，用于提供并延长干线带压介质泄放通道，一方面使泄压点远离干线，避免泄压介质引起的低温影响上游干线，另一方面在满足放空火炬与阀室间距的前提下，减小放空低压不锈钢管道的用量，另外，还便于实施放空***橇装化，免于现场长距离管道连接。支管截断阀15安装于埋地旁路支管下游末段，用于日常封堵，配合旁路截断阀形成双截断***，为球阀，手动控制，常关，在阀室泄放时开启。支管置换阀16为手动球阀，碳钢材质，常关，通过短节管连接于旁路延长支管14末端，用于埋地旁路支管投用时注入高压氮气，亦在停运后进行可燃气体置换。支管法兰17为碳钢材质，日常通过盲法兰连接，以封堵旁路延长支管14，在放空前对接可移动放空***的对接法兰18。

其中，对接法兰18、高压软管19、放空调节阀20、大小头21、放空管道23、阻火器24、放空火炬25组成可移动放空***，形成撬装模块，可通过常规卡车进行公路运输，在干线阀室计划性放空运抵、连接，并对放空乙烷进行安全处理。

具体地，对接法兰18为不锈钢材质，压力等级与旁路延长支管14一致，用于连接旁路延长支管***末端的支管法兰17；高压软管19为压力等级不低于旁路延长支管14的耐低温柔性管道，为对接法兰18和支管法兰17连接提供补偿，高压软管连接对接法兰和下游调节阀，并配有加热***，用于降低由于调节阀降压引起的冷量向上游传递，亦便于可移动放空***与上游固定管路对接；放空调节阀20为电动调节阀，材质为不锈钢，受前述温度变送器和管道沿程测温***的测温结果控制开度，起到控制泄放量的作用；放空调节阀下游安装的大小头21和放空管道23为不锈钢材质；放空管道带阻火器，用于防止回火，阻火器24为不锈钢材质，安装于放空管道23末端；放空火炬25设置在***末端，为不锈钢材质，带自动点火***，用于燃烧泄放出来的气态乙烷。

另外，沿干线管道设置的分布式测温光纤***和设置在阀室的温度变送器组成干线温度检测***，用于在正常运行中连续监测管道沿程温度，识别管道泄漏点，同时在泄放过程中实时检测由于干线泄压引起的介质相变和节流效应引起的温度变化，并联锁放空调节阀，控制泄放速度。

同时，本***还包括实现变送器信号传输、处理和阀门控制的逻辑控制***。

本实用新型的工作原理及工作过程为：

(1)在液态乙烷管道正常输送时，可移动放空***放置在辐射3-5座干线阀室的预留场地内，干线截断阀2保持开启，阀室旁路***保持关闭。

(2)当干线管道需要放空前，干线截断阀2起到截断放空单元的作用；与常规阀室设置固定式放空***不同，本实用新型考虑到液态乙烷泄压后的极端低温，只能采用不锈钢材质的放空***，因此提出设置成撬的、可服务多处阀室的可移动放空***，通过车辆将可移动放空***运输至需要进行泄放的阀室，与旁路延长支管***对接、调试。本实用新型在旁路延长***上设置了置换阀，目的是在可移动放空***和旁路延长***对接后，可充入与上游干线压力相等的氮气至旁路延长***，以便旁路截断阀8或9开启后，避免旁路延长支管***中发生泄压温降，也利用在放空过程中，利用该段管道中的氮气形成前端气，再次对放空***进行置换，避免乙烷放空气在放空管道中燃烧。

(3)由于在干线放空过程中，液态乙烷泄压后将出现相变温降和泄压温降这两个温降过程，其放空调节阀下游的温度将低于-80℃，因此泄放***选择为不锈钢材质；同时，放空调节阀上游的干线和阀室管路的温度也将受到留存介质泄压的影响，需要严格控制泄放速度，实时监测温度检测***的参数，以提供时间供管道内介质与周围环境充分进行热交换，避免管道温度低于管道材料允许的操作温度，保证干线和阀室***的碳钢材质安全。与常规阀室不同，本实用新型中，液态乙烷管道的阀室设置了距离较长的旁路支管***，其目的主要是提供并延长干线带压介质泄放通道，一方面使泄压点远离干线，避免泄压介质引起的低温影响上游干线，另一方面在满足放空火炬与阀室间距的前提下，减小放空低压不锈钢管道的用量，另外，还便于实施放空***橇装化，免于现场长距离管道连接。

利用本实用新型的液态乙烷管道阀室泄放***进行安全泄放的方法，包括如下主要内容：

步骤一：在液态乙烷输送管道沿途设置若干截断阀室和温度、压力检测仪表；在干线沿途设置分布式测温光纤***。在管道沿线固定区域储备可移动放空***(典型为撬装)，每套可移动放空***可机动负责周边3-5座阀室放空。

步骤二：在管道正常运行时，保持阀室干线截断阀2开启，保持阀室旁路截断阀7/8和埋地旁路延长支管截断阀15关闭，并将支管法兰17盲封堵。同时，所述可移动放空***不接入阀室***。

步骤三：在管道需要停运前，关闭对应所需放空的干线管段两端的干线截断阀(本例中表示为干线截断阀2)；关闭管道全线上游、下游生产***。运输可移动放空***至所需放空管段一端的阀室，准备与该阀室的旁路延长支管***连接。

步骤四：开启旁路延长支管14起始端的置换截断阀10和11、开启埋地旁路支管截断阀15，开启支管置换阀16，通入氮气置换旁路延长支管***，置换时间至少为10min；置换结束后，解除支管法兰17的盲法兰，并连接可移动放空***的连接法兰18，打通旁路支管延长***和可移动放空***。开启泄压阀20，再次从置换截断阀10和11通入氮气，关闭支管置换阀16，氮气从放空火炬25上部排出，置换时间至少为5min；关闭支路截断阀15和泄压阀20，通过置换截断阀10和11向旁路延长支管注入氮气并提升管道(旁路截断阀至可移动放空***调节阀间管道)压力等于干线压力；关闭置换截断阀10和11。

步骤五：开启干线旁路截断阀8(所需泄放管段一侧)，随后开启埋地旁路支管截断阀15，缓慢开启泄放调节阀20，干线中介质通过推动提前注入的氮气进入放空***，自动点火***持续工作，直至放空火炬燃烧。连续记录并监测所需放空管段各处的温度、压力参数，记录并监测分布式测温光纤***参数。控制放空调节阀开度，保持干线温度监控参数高于-20℃；当温度低于-20℃后，立即减小放空调节阀开度；当温度低于-25℃后，立即关闭放空调节阀，以免干线管道和埋地旁路支管出现带压低温的工况。

步骤六：当干线压力监测值接近常压后，从上游管段的阀室旁路中注入氮气，实施放空管段的整体置换，操作结束。

通过上述步骤，实现本***运行，达到液态乙烷管道阀室安全泄放的目的。

Claims (8)

1.一种液态乙烷管道阀室泄放***，其特征在于：包括阀室干线***、阀室旁路***、旁路延长支管***、可移动放空***和干线管道温度检测***，其中：

所述阀室干线***包括阀室干线管道和设置在阀室干线管道上的干线截断阀，阀室干线管道连接上游埋地干线和下游埋地干线；

所述阀室旁路***包括形成闭环的上游旁路管道和下游旁路管道，以及分别设置在上、下游旁路管道上的压力变送器、温度变送器和旁路截断阀；

所述旁路延长支管***包括旁路支管和设置在旁路支管上的支管截断阀和支管法兰；

所述可移动放空***包括放空管道和依次设置在放空管道上的高压软管、放空调节阀、大小头和放空火炬，在高压软管前端安装对接法兰；

所述干线管道温度检测***为沿干线管道设置的分布式测温光纤***和设置在阀室的温度测量***。

2.根据权利要求1所述的一种液态乙烷管道阀室泄放***，其特征在于：所述干线截断阀为电动控制全通径球阀，常开。

3.根据权利要求1所述的一种液态乙烷管道阀室泄放***，其特征在于：上游旁路管道和下游旁路管道材质均为碳钢，露空安装，分别连接干线截断阀上游和下游的阀室干线管道；所述压力变送器和温度变送器均紧靠上、下游干线管道；所述旁路截断阀为手动球阀，碳钢材质，常关。

4.根据权利要求1所述的一种液态乙烷管道阀室泄放***，其特征在于：在上游旁路管道和下游旁路管道紧邻旁路截断阀下游的位置通过短节管连接有旁路置换阀，所述旁路置换阀为手动球阀，碳钢材质，常关。

5.根据权利要求1所述的一种液态乙烷管道阀室泄放***，其特征在于：所述旁路支管与上、下游旁路管道的设计压力、管径、材质相同，埋地敷设，其起末点距离不小于50m；所述支管截断阀安装于旁路支管下游末段，为球阀，手动控制，常关；所述支管法兰为碳钢材质。

6.根据权利要求1所述的一种液态乙烷管道阀室泄放***，其特征在于：在旁路支管末端通过短节管连接有支管置换阀，所述支管置换阀为手动球阀，碳钢材质，常关。

7.根据权利要求1所述的一种液态乙烷管道阀室泄放***，其特征在于：所述对接法兰为不锈钢材质，压力等级与旁路支管一致；所述高压软管为压力等级不低于旁路支管的耐低温柔性管道，用于连接对接法兰和放空调节阀，并配有加热***；所述放空调节阀为电动调节阀，材质为不锈钢；所述大小头和放空管道为不锈钢材质；所述放空火炬为不锈钢材质，带自动点火***；所述对接法兰、高压软管、放空管道、大小头、阻火器和放空火炬组成撬装***，可移动。

8.根据权利要求1所述的一种液态乙烷管道阀室泄放***，其特征在于：在放空管道末端安装有阻火器，所述阻火器为不锈钢材质。

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