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1、摘要根据查GB50350-2005油气技术设计规范和油田油气集输设计技术手册上的一些基本公式和一些原理，用的反推设计的方式，计算放空管路内的出压力降，并且设计了放空系统内合适的分离器大小和火炬直径和火炬高度。假设：气体在管线中的流动为稳定流动，即在管线的任一截面上气体质量流量不变，即流量Q不变。气体在管线中的流动过程为等温过程，即温度T不变。放空管线长度为30m。关键词：放空管线 输气 管道 火炬一、管道首先，我们要求出压力降，已知起点压力，只要我们求出终点压力，就可以求出压力降。所以一下推导可以求出终点压力。假设：气体在管线中的流动为稳定流动，即在管线的任一截面上气体质量流量不变，即流量Q不
2、变。气体在管线中的流动过程为等温过程，即温度T不变。放空管线长度为30m。、终点压力压力 P2:当输气管道沿线的相对高度时，应按下式计算：200h TLzdPPQ5222110515 . 0式中：Q-标况下气体的流量（）：dm3P1-输气管道计算段的起点压力（绝） （MPa） ；P2-输气管道计算段的终点压力（绝） （MPa） ；d-输气管道内直径（cm） ；-水力摩阻系数；z-气体的压缩系数；-气体的相对密度；T-气体的平均温度；L-输气管道计算段的长度（km） ；公式中，要求终点压力。但水力摩阻系数、压缩因子未知，所以根据以下公式求水力摩阻系数、压缩因子。、压缩因子：根据对于干气： STS
3、pSPCpc6 .1762 .923861. 0881. 4求出拟对比参数： ；。pcprpppprprTTT压缩因子,查图得prprTPZ,、水力摩阻系数：雷诺系数：公式：dQ4Re -原有运动粘度sm2Q-管内流量sm3式中：-水力摩阻系数；求得：、管道直径：vQd4Q-实际状态的流量；sm3d-管内径 mV-经济流速sm、管道壁厚计算公式：（2-1）CFpd2p管线设计的工作压力，MPad管线内径，mm焊缝系数：无缝钢管=1 刚性屈服极限，Mpa(查表 1)s优质碳素钢APIS-SL钢管材质1020碳素钢A3F低合金钢16MnX52X60X65X70，MPas20524523535335
4、8413448482表 1F设计系数（查表 2）工作环境管线野外地区居住区，油气田站内部、穿跨越铁路公路小河渠（常年枯水面宽20m）输油管线0.720.60输气管线0.600.50表 2C腐蚀余量，根据所输介质腐蚀性大小取值，当所输油、气中不含腐蚀性物质时 C=0,当所输油、气中含腐蚀性物质时 C=0.51.0mm根据公式可以求出管道的壁厚。、经济流速5 . 0pv P-入口压力-气体密度根据以上的推导，可以求出进入分离器前的压力 P2从而我们可以求出压力降。二、立式两相分离器、分离器的直径：wQD4Q-实际状态的流量；sm3w-颗粒沉降速度sm8 . 075. 0、颗粒沉降速度：29. 04
5、3. 071. 071. 014. 1153. 0ggLgdwd-液体直径，取 300m610-液体密度（kg/）L3m-气体密度（kg/）g3m-气体粘度以求出=；=；=。Lg分离器的进出口直径5 . 0785. 0 vQD三、火炬1、放空气体应经放空竖管排入大气，并应符合环境保护和安全防火要求。2、 输气干线放空竖管应设置在不致发生火灾危险和危害居民健康的地方。其高度应比附近建构筑高出 2M 以上，且总高度不应小于 10M。3、输气站放空竖管应设在围墙外，距离围墙不应小于 10M，其高度应比附近建构筑物高出 2M 及以上，且总高度不应小于 10M。4、 放空竖管的设置应符合下列规定：5、
6、放空竖管的设置应满足最大的放空量要求6、 禁止在放空竖管顶端装设弯管7、放空竖管底部弯管和相连的水平放空引出管必须埋地，弯管前的水平埋设直管段必须进行锚固8、放空竖管应有稳管加固措施火炬燃烧器的直径火炬，特别是火炬燃烧器必须有合理的直径。以保持火焰稳定及防止吹熄。实验表明，当火炬气体出口速度为该气体声速的时， 火焰会吹袭。%30%20这些结果是用小直径管子实验得到的，实践证明比用较大的直径可以达到较高的吹熄速度。但是在缺乏火炬吹熄速度的情况下，习惯做法是以 20%声速为基础作为出口速度来决定火炬尺寸。火炬燃烧器直径按下式计算：MTWd6900002d-燃烧器直径 mW-事故时气体最大排放量，k
7、g/h;T-气体温度，K；M-气体分子量分离罐直径计算：41121 0159. 0 MPTWD热辐射强度计算式：DHHxMWq12046 .22172q-热辐射强度，;2/mhKJW-最大气流量，kg/hM-气体分子量；x-计算点距火炬的平面长度，m;H-火炬高度，m；D-火炬直径，m.假定火炬底部的热辐射强度不能超过 16800kJ/(h)，则 x=0 代入上式得到2m火炬高度DDMWH60360001. 02以上是设计的放空系统中所有需要的公式，现在根据我们所设计的单井数据进行经一部的设计四、计算第一部分：高压放空第一部分：高压放空1、经济流速：smpv/1512.2275 . 01087
8、5.28 5 . 03 管道直径：mvQd011. 014. 315105 . 1443 管道壁厚：m3102 . 1015 . 02452011. 0875.28 2CFpd 雷诺系数：6 .1525101386. 1011. 014. 3105 . 144Re43 dQ2000Re Q为层流水力摩阻系数：042. 06 .152564 Re64dmQ34104 aPQTLzdPP25.01MPP03. 03237 . 083. 0042. 01 . 1)875.28(105152221105125 . 052 225 . 0 求得压力降就为：MPa865. 301.25875.282、分离
9、器设计颗粒沉降速度： smgdwggL/12. 012.2271002586. 08 . 912.22775110300153. 0153. 029. 043. 0371. 071. 014. 1629. 043. 071. 071. 014. 1分离器的直径：mwQD15. 014. 375. 012. 0105 . 1443 分离器进口直径：mvQ012. 015785. 0105 . 1 785. 0D5 . 035 . 0 进进mvQ014. 010785. 0105 . 1 785. 0D5 . 035 . 0 出出分离器的长度：mADL6 . 015. 043.火炬燃烧器直径按下式
10、计算：mdMTWd08. 025.2027350 6900002 .1169 6900002分离罐直径计算：mMPTWD093. 001.2525.207513232 .11690159. 00159. 025. 0 5 . 041121 上式适用于单流式分离。立式分离直径是其 1.4 倍分离罐的直径又是火炬直径的 34.5 倍则：火炬的直径m033. 0093. 0414 . 1D414 . 1D火炬火炬高度:mDDMWH54. 5033. 060033. 0360025.202 .116901. 060360001. 022第二部分第二部分 低压放空低压放空同样根据上述分析方式求出1、经济
11、流速：smpv/9 .1456.625 . 01093. 65 . 03 管道直径：mvQd021. 014. 39 .14102 . 5443 管道壁厚：m41094. 5015 . 02452021. 093. 62CFpd 雷诺系数：7 .158610988. 1021. 014. 3102 . 544Re43 dQ2000Re Q为层流水力摩阻系数：040. 07 .158664 Re64dmQ34107 . 3 aPQTLzdPPMP47. 6P03. 02927 . 083. 0040. 01 . 2)93. 6(105152221105125 . 052 225 . 0 求得压力
12、降就为：MPa5 . 043. 693. 63、分离器设计颗粒沉降速度： smgdwggL/1 . 056.621001206. 08 . 956.6298.20610300153. 0153. 029. 043. 0371. 071. 014. 1629. 043. 071. 071. 014. 1分离器的直径：mwQD3 . 014. 375. 01 . 0 102 . 5443 分离器进口直径：mvQ021. 015785. 0102 . 5 785. 0D5 . 035 . 0 进进mvQ025. 010785. 0102 . 5 785. 0D5 . 035 . 0 出出分离器的长度
13、：mADL2 . 10343.火炬燃烧器直径按下式计算：mdMTWd08. 025.2027319 6900002 .1169 6900002分离罐直径计算：mMPTWD175. 043. 625.2098.2062922 .11690159. 00159. 025. 05 . 041121 火炬的直径m061. 0175. 0414 . 1D414 . 1D火炬火炬高度:mDDMWH46. 4061. 060061. 0360025.202 .116901. 060360001. 022总结高压放空系统中：管道内径，终点压力 25.01MPa,压差为m0012. 00122. 03.865M
14、Pa。两相立式分离器的直径为 0.15m，进口直径为 0.012m,出口直径为0.014m，分离器的长度为 0.6m。火炬的直径为 0.033m，高度为 5.54m。低压放空系统中：管道内径，终点压力 6.47MPa,压差为m000594. 0021594. 00.5MPa。两相立式分离器的直径为 0.3m，进口直径为 0.021m,出口直径为0.025m，分离器的长度为 1.2m。火炬的直径为 0.061m，高度为 4.46m。参考文献1、GB50350-2005 油气技术设计规范 。北京：中国计划出版社2、 油田油气集输设计技术手册 。石油工业出版社3、 天然气集输技术 。石油工业出版社 4、 工程流体力学 。石油工业出版社
