劉 臘

(中石化節(jié)能環(huán)保工程科技有限公司，湖北 武漢 430000)

運用傳統(tǒng)手工方法在計算有害氣體落地濃度時，不僅計算繁瑣、耗時長而且容易出錯。而Flaresim是一款專業(yè)火炬頭設(shè)計軟件，廣泛用于海洋石油平臺、石油天然氣戰(zhàn)場放空系統(tǒng)的設(shè)計，不僅可以計算燃燒后氣體產(chǎn)物和冷放空氣體在地面的濃度分布情況，還可以分析火炬噪音場、溫度場、熱輻射場等分布情況。

1 放空管現(xiàn)狀

該油田位于南蘇丹西北部，油田常年平均風(fēng)速18 km/h，年平均氣溫為39.1℃，夏季以南風(fēng)為主，冬季以北風(fēng)為主，油田生產(chǎn)設(shè)施于2005年開始運行，放空氣體組分檢測一直持續(xù)至2009年，2009年后未對放空氣體組分進行檢測。直到有現(xiàn)場操作人員反映，在放空管南側(cè)普通控制室附近有臭雞蛋味氣體存在，并懷疑是H2S氣體。因此對放空管氣體組分進行重新檢測分析，放空天然氣組成見表1。

表1 放空氣體組成

2 技術(shù)參數(shù)

該冷放空氣體中含有H2S并且高含CO2，當(dāng)H2S和CO2濃度達到一定時會對人體健康產(chǎn)生危害。硫化氫是可燃性無色氣體，具有典型的臭雞蛋味，濃度較低時，即可引起呼吸道及眼粘膜的局部刺激作用，當(dāng)濃度達到一定程度時，表現(xiàn)為中樞神經(jīng)癥狀和窒息癥狀。硫化氫對人體的危害見表2[1]。

表2 硫化氫對人體的危害

根據(jù)美國職業(yè)安全與健康管理局(OSHA)規(guī)定，H2S的落地濃度≤15 mg/m3，CO2的落地濃度≤9×103mg/m3[2]。

3 模型建立與分析

3.1 模型建立

在物流選項卡輸入放空管外排氣體的基礎(chǔ)參數(shù)，主要包括溫度、壓力、流量、組成，在環(huán)境選項卡中輸入風(fēng)速、風(fēng)向、溫度及壓力等參數(shù)，最后依次輸入放空管位置及高度尺寸參數(shù)，軟件根據(jù)所輸入的參數(shù)計算出H2S及CO2氣體落地濃度分布圖及表格。

3.2 計算結(jié)果分析

軟件根據(jù)所輸參數(shù)計算出的H2S和CO2氣體落地濃度分布如圖1、2所示。

圖1 H2S落地濃度分布圖

圖2 CO2落地濃度分布圖

當(dāng)空氣中濃度為0.04 mg/m3時，可以感覺到臭味，而普通控制室在放空管正南方220 m處，此時H2S的落地濃度為0.378 mg/m3，在此處H2S濃度大于0.04 mg/m3的橫向?qū)挾葹?50 m，因此考慮將放空管向正西方向至少移75 m，此時，普通控制室附近H2S的落地濃度小于0.04 mg/m3。

同理對CO2氣體擴散進行分析，由圖可知，CO2的最大落地濃度為60 mg/m3，符合美國職業(yè)安全與健康管理局(OSHA)規(guī)定要求。

4 結(jié)論

通過Flaresim軟件建立南蘇丹某油田放空管模型，分析有害氣體落地濃度的分布情況，根據(jù)計算結(jié)果為移除普通控制室的臭雞蛋氣味，可考慮放空管向西側(cè)移動至少75 m，此時H2S的落地濃度小于0.04 mg/m3，CO2的最大落地濃度為60 mg/m3，均符合美國職業(yè)安全與健康管理局(OSHA)規(guī)定要求。

對比利用手工計算有害氣體落地濃度的分布情況，F(xiàn)laresim軟件能夠節(jié)省大量的時間和人力，并且能夠同時計算熱輻射、噪音、溫度的分布情況，給工程設(shè)計帶來了極大的便利。