呂永輝

（浙江醫(yī)藥股份有限公司，浙江 紹興 312000）

0 前言

在化工醫(yī)藥的裝置中，廢氣收集系統(tǒng)用來集中無法利用的可燃、有毒氣體送燃燒設施處理，是保證裝置正常安全生產(chǎn)和減少污染環(huán)境的重要措施[1－4]。尾氣系統(tǒng)的設計計算，主要包括排放負荷的計算和廢氣管網(wǎng)壓力降的計算。前者主要依據(jù)一些設計規(guī)范 （美國石油協(xié)會的API RP521等）和設計經(jīng)驗，后者目前缺乏比較成熟的做法。

廢氣管網(wǎng)的壓力降計算是一個相對復雜的問題，由于排放廢氣的可壓縮性，密度及流速在管道流動中是變化的，壓力降和流速的關系不能用簡單的函數(shù)關系進行計算。近年來，隨著計算機計算的進步，國內外模擬計算軟件發(fā)展得非?？欤呀?jīng)成為工程設計的重要輔助工具。在廢氣管網(wǎng)壓力降計算工具中，目前國內外使用最廣泛的是Aspen Flare System Analyzer軟件。在該軟件中，提供三種計算模式。第一種是設計模式，用于設計新的火炬管網(wǎng)系統(tǒng)，根據(jù)約束條件（例如管道流速、安全閥的最大允許背壓等）來確定系統(tǒng)中所用的管道尺寸。第二種是核算模式，根據(jù)現(xiàn)有管徑和泄放量核算該主管系統(tǒng)。第三種是消除瓶頸模式，對于指定網(wǎng)絡區(qū)域，進行管徑的重新計算以解決在網(wǎng)絡中出現(xiàn)的背離設計原則的瓶頸問題。本文主要涉及其中的核算模式。

1 計算過程

本文提供了一種尾氣管網(wǎng)壓力降的計算方法，使管網(wǎng)壓力降的計算困難度大大降低，提供了工藝技術方案，廢氣管網(wǎng)壓力降計算方法可延伸至其他復雜管網(wǎng)壓力降的計算。

計算的基本原則是物料不能相互反應，不能混合后有特殊風險。廢氣流速根據(jù) 《化工工藝設計手冊》（第4版下冊）第61～62頁設定。廢氣量計算是基于各車間的最大排放量，然后進行疊加。

計算過程確定廢氣成分和最大排放量，計算管網(wǎng)的相應管徑。對廢氣數(shù)據(jù)進行分析，將廢氣管網(wǎng)分成普通廢氣系統(tǒng)和含腐蝕性廢氣系統(tǒng)兩類，對每個廢氣系統(tǒng)統(tǒng)計最大排放量，按照最大排放量計算管網(wǎng)所有管道的管徑。本文以普通廢氣系統(tǒng)計算為例，過程如下。

1.1 建立管網(wǎng)模型

根據(jù)總體布局和連接管道的資料，在Aspen Flare System Analyzer建立管網(wǎng)的模型，輸入各個車間的廢氣排放量，再輸入所有管道的長度、高度差、粗糙度、閥門數(shù)量和管徑。整理后的系統(tǒng)圖如圖1所示。

圖1 管網(wǎng)模型系統(tǒng)圖

1.2 選擇合適的數(shù)學模型

Aspen Flare System Analyzer管網(wǎng)模型數(shù)據(jù)輸

入完成界面如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)數(shù)學模型

1.3 進行模擬計算

運用1.1章節(jié)建立的管網(wǎng)模型和1.2章節(jié)選擇的數(shù)學模型即可進行系統(tǒng)計算，計算結果如圖3所示。各個車間的壓力降統(tǒng)計如表1所示。

圖3 模擬計算結果

表1 各個車間的壓力降統(tǒng)計

1.4 模型優(yōu)化

對管道直徑進行優(yōu)化，使壓力降一致，在管道網(wǎng)絡內壓力得到平衡分配，優(yōu)化后的數(shù)學模型計算結果如圖4所示。

圖4 優(yōu)化模擬計算結果

這樣各個車間之間的壓力的差異就可以減少，廢氣回流到其他車間的風險就可以降低。按照上面計算結果，將101車間出口尾氣管網(wǎng)管徑變大優(yōu)化，重新模擬計算。最后計算出的管道壓力降如表2所示。

從圖4和表2中可以看到，模型優(yōu)化后各個車間的壓力降比較一致，降低了廢氣在各車間內發(fā)生“串氣”的風險。

表2 模型優(yōu)化后各個車間的壓力降統(tǒng)計

2 結語

通過Aspen Flare System Analyzer軟件模擬，廢氣管網(wǎng)的壓力降數(shù)據(jù)直觀易懂，為廢氣管網(wǎng)的管道設計提供了依據(jù)，降低了廢氣在各車間內發(fā)生“串氣”的風險，保證裝置安全生產(chǎn)。

[1] 陳金輝，龔道坤，李云.醫(yī)藥化工原料藥生產(chǎn)尾氣處理設計技術探討[J].醫(yī)藥工程設計，2012，33（4）： 9-12.

[2] 黃鋒，呂鴻鳴.淺談醫(yī)藥化工行業(yè)的有機廢氣處理[J].科技信息，2013，19：436-436.

[3] 陳伶俐.醫(yī)藥化工行業(yè)的有機廢氣控制及處理 [J].化工管理，2014，（24）：209-209.

[4] 李佳，繆偉.醫(yī)藥車間廢氣的凈化處理[J].化工與醫(yī)藥工程，2016，37（3）： 58-62.