CN113982532B - 一种海上平台火炬气回收系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种海上平台火炬气回收系统，其特征在于，包括其包括火炬气回收管汇、火炬分液罐、气体回收系统、液体回收系统、安全调压系统和火炬系统；所述火炬气回收管汇与所述火炬分液罐的入口之间通过管线连接；所述火炬分液罐将火炬气分离为气相和液相，所述液相通过液相出口管线与所述液体回收系统之间相连，所述气相通过气相出口管线与所述气体回收系统以及安全调压系统相连，所述气相出口管线的出口分别通过第一支管线和第二支管线与所述气体回收系统和安全调压系统相连；所述安全调压系统的输出端与所述火炬之间通过管线相连；所述气相出口管线上设有第一分支阀门。所述海上平台火炬气回收系统可以提高对油气资源的利用率，减小碳排放。
Description
技术领域
本发明涉及海上平台火炬气回收领域，尤其涉及一种海上平台火炬气回收系统及方法。
背景技术
碳减排是当今油气工业的重要研究方向之一。在油气集输过程中，通过对采出油气的处理，不可避免会出现大量的烃类气体。对于压力较高的烃类气体，海上平台通常可通过海管外输至下游平台或陆上终端、采用透平发电等方式加以利用。而对于压力较低的烃类气体，海上平台通常采用火炬燃烧的方式。这部分通过火炬燃烧的气体常称为火炬气。
火炬气的燃烧一方面造成了部分油气资源的浪费，另一方面会向环境中排放出大量温室气体。为了进一步减少海上平台的碳排放和提高油气资源的使用程度，亟需一套行之有效的火炬气回收系统。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种海上平台火炬气回收系统及方法，以提高对油气资源的利用率，减少碳排放。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种海上平台火炬气回收系统，包括火炬气回收管汇、火炬分液罐、气体回收系统、液体回收系统、安全调压系统和火炬系统；
所述火炬气回收管汇与所述火炬分液罐的入口之间通过管线连接；
所述火炬分液罐将火炬气分离为气相和液相，所述火炬分液罐的液相出口通过液相出口管线与所述液体回收系统相连，所述火炬分液罐的气相出口通过气相出口管线与所述气体回收系统以及安全调压系统相连，所述气相出口管线的出口分别通过第一支管线和第二支管线与所述气体回收系统和安全调压系统相连；
所述安全调压系统的输出端与所述火炬系统之间通过管线相连；
所述第一支管线上设有第一分支阀门。
进一步地，所述气体回收系统包括射流增压器以及低压气压缩机，所述气相出口管线通过所述第一支管线与所述射流增压器的入口相连，所述射流增压器的出口与所述低压气压缩机相连。
进一步地，所述液体回收系统包括凝析液增压泵，所述火炬分液罐的液相出口通过所述液相出口管线与所述凝析液增压泵的入口相连，所述凝析液增压泵的出口通过管线与下游的生产分离器相连。
进一步地，所述气相出口管线上还设有流量计量装置，所述射流增压器根据所述流量计量装置调节气体的压力。
进一步地，所述安全调压系统包括并联的压力调节阀、快速开关阀和爆破膜；
所述压力调节阀、快速开关阀和所述爆破膜的入口各自通过分支管线与所述第二分支管线连接；所述压力调节阀、所述快速开关阀和所述爆破膜的出口各自通过分支管线与所述火炬系统的相连；
所述压力调节阀用于控制所述火炬分液罐的压力，且将气体引至火炬系统；所述快速开关阀用于当气体压力超出所述压力调节阀的调节范围或者压力调节阀失灵时，快速打开且将气体引至火炬系统；所述爆破膜用于当所述快速开关阀失效时，自动起跳并将气体引至火炬系统。
进一步地，所述火炬系统包括火炬臂和火炬头，所述火炬头用于点燃所述火炬臂内的火炬气，所述火炬头为等离子自动点火火炬头，当所述压力调节阀和快速开关阀关闭时，所述火炬系统处于熄灭状态；当所述压力调节阀或快速开关阀动作时，所述等离子自动点火火炬头点火。
一种海上平台火炬气回收方法，基于所述的海上平台火炬气回收系统，包括步骤：
当处于正常工况时，打开所述第一分支阀门，关闭所述安全调压系统，以使火炬分液罐分离出的气体进入至气体回收系统进行回收，火炬分液罐分离出的液体进入至所述液体回收系统进行回收；
当处于紧急工况时，关闭所述第一分支阀门，打开所述安全调压系统，以使火炬气通过所述安全调压系统进入至火炬系统进行燃烧，火炬分液罐分离出的液体进入至所述液体回收系统进行回收。
进一步地，处于正常工况时，关闭所述安全调压系统的压力调节阀、快速开关阀和爆破膜；
处于紧急工况时，当上游火炬分液罐分离的气体压力在压力调节阀的压力调节范围内时，关闭快速开关阀和所述爆破膜，气体通过所述压力调节阀后进入至所述火炬系统燃烧；
当上游火炬分液罐的气体压力超出压力调节阀的调节范围时或压力调节阀失灵时，打开快速开关阀，使得气体进入火炬系统燃烧；
当上游火炬分液罐的气体压力超出压力调节阀的调节范围时或压力调节阀失灵时，若快速开关阀失效未能及时打开，导致火炬分液罐内憋压压力升高，压力升高至一定程度后，爆破膜起跳，使得火炬分液罐内的高压气体进入所述火炬系统燃烧。
进一步地，所述安全调压系统与所述火炬系统的之间的管线上还连接有氮气吹扫管线和含氧分析仪，用于防止火炬管线倒罐空气，所述氮气吹扫管线上还设有阀门，所述阀门用于根据所述含氧分析仪检测的结果确定所述阀门的开启和关闭，当安全调压系统和火炬系统之间管线内含氧量时，打开所述阀门用氮气吹扫。
进一步地，所述火炬系统包括火炬臂和火炬头，所述火炬头用于点燃所述火炬系统内的火炬气，所述火炬头为等离子自动点火火炬头，当所述压力调节阀和快速开关阀关闭时，所述火炬系统处于熄灭状态；当所述压力调节阀或快速开关阀动作时，所述等离子自动点火火炬头点火。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
本发明提供的海上平台火炬气回收系统及方法，通过气液回收系统的设置以提高对油气资源的利用率，减小碳排放；通过安全调节系统以及火炬系统的设置能够应对紧急工况火炬气量超过回收系统处理能力的情况，将气体进行引至火炬系统燃烧。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的海上平台火炬气回收系统的结构示意图；
附图标记说明：
1-火炬气回收管汇、2-火炬分液罐、3-液体收系统、4-气体回收系统、5-安全调压系统、6-火炬系统、7-含氧分析仪、8-流量计量装置、9-第一分支阀门、10-液相出口管线、11-气相出口管线、12-第一支线管、13-第二支线管、14-氮气吹扫管线、15-阀门、31-凝析液增压泵、41-射流增压器、42-低压气压缩机、51-爆破膜、52-快速开关阀、53-压力调节阀、61-火炬头、62-火炬臂。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，使用术语“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对上述零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本发明提供的海上平台火炬气回收系统，包括火炬气回收管汇1、火炬分液罐2、气体回收系统4、液体回收系统3、安全调压系统5和火炬系统6。所述火炬气回收管汇1用于汇集火炬气；所述火炬分液罐2用于将火炬气进行气液分离，火炬气分离为气相和液相，其中气相主要包括天然气等可燃烧气体。所述气体回收系统4用于对其中的天然气等气体进行回收，并供用户使用。所述安全调系统5，用于在紧急工况条件下，对气体进行压力调节并燃烧。所述火炬系统6用于在紧急情况下，对气体进行燃烧。
本发明中将火炬分液罐2中的气体进行回收，节约能源，减少污染，同时也能确保在紧急情况下将气体排放至火炬头61上进行燃烧。
更进一步地，所述火炬气回收管汇1与所述火炬分液罐2的入口之间通过管线连接；所述火炬分液罐2将火炬气分离为气相和液相，所述液相通过液相出口管线10与所述液体回收系统3之间相连，所述气相通过气相出口管线11与所述气体回收系统4以及安全调压系统5相连，所述气相出口管线11的出口分别通过第一支管线12和第二支管线13与所述气体回收系统4和安全调压系统5相连。所述安全调压系统5的输出端与所述火炬系统6之间通过管线相连。所述第一支管线12上设有第一分支阀门9。
气体进入至所述火炬分液罐2分离为气相和液相，当处于正常工况时，打开所述第一分支阀门9，关闭所述安全调压系统5，以使火炬分液罐2分离出的气体进入至气体回收系统4进行回收，火炬分液罐2分离出的液体进入至所述液体回收系3统进行回收；
当处于紧急工况时，关闭所述第一分支阀门9，打开所述安全调压系统5，以使火炬气通过所述安全调压系统5进入至火炬系统6进行燃烧，火炬分液罐2分离出的液体进入至所述液体回收系统3进行回收。
所述安全调压系统5与所述火炬系统6的之间的管线上还设有氮气吹扫管线14和含氧分析仪7，目的是为了防止火炬管线倒罐空气，始终保持惰化。所述氮气吹扫管线14上还设有阀门15，所述阀门15用于根据所述含氧分析仪7检测的结果确定所述阀门15的开启和关闭。当安全调压系统5和火炬系统6之间管线内含氧量超标大于6％时，打开所述阀门15用氮气吹扫。
所述气体回收系统4包括射流增压器41以及低压气压缩机42，所述气相出口管线11通过所述第一支管线12与所述射流增压器41的入口相连，所述射流增压器41的出口与所述低压气压缩机42相连。打开所述第一分支阀门9，关闭所述安全调压系统5，以使火炬分液罐2分离出的气体进入至所述射流增压器41进行增压，经过增压后的气体再经过所述低压气压缩机42进一步增压用户使用，本发明中通过先采用射流增压器41进行增压，后使用低压气压缩机42增压确保提供给用户的始终是气体，没有液化天然气。
所述液体回收系统3包括凝析液增压泵31，所述液相的通过所述液相出口管线10与所述凝析液增压泵31的入口相连，所述凝析液增压泵31的出口通过与下游的生产分离器相连，用于下游的分离工艺处理系统。
所述气相出口管线11上还设有流量计量装置8，所述射流增压器41根据所述流量计量装置8调节气体的压力。
所述安全调压系统5包括压力调节阀53、快速开关阀52和爆破膜51。所述压力调节阀53、快速开关阀52和爆破膜51并联运行。所述压力调节阀53、快速开关阀52和所述爆破膜53的入口各自通过分支管线与所述第二分支管线13连接，所述压力调节阀53、所述快速开关阀52和所述爆破膜51的出口各自通过分支管线与所述火炬系统6的相连。所述调压阀53，用于稳定火炬分液罐的压力，当来气压力过高时将超压的火炬气引至火炬系统，自动控制，也可人为手动调整阀门开度。所述快速开关阀52，当气体压力超出压力调节阀53的范围或者压力调节阀53失灵时，可以手动打开快速开关阀52。所述爆破膜51，用于当上游火炬分液罐2的气体压力超出压力调节阀53的调节范围时或压力调节阀53失灵，若快速开关阀52失效未能及时打开用于自动起跳，是火炬气回收超压保护的最后一道屏障。
所述火炬系统6包括火炬臂62、火炬头61。传统火炬系统6通常带有长明灯，需要连续使用的火炬气作为燃料，确保长明灯始终处于点燃状态。当有火炬气需要燃烧时，长明灯作为点火源引燃火炬头的气体进行燃烧。本发明所述一种海上平台火炬气回收系统，采用了等离子自动点火火炬头。相比于传统火炬，等离子自动点火火炬头可实现即时点火功能，避免了长明灯持续燃烧火炬气造成的资源浪费问题。所述火炬头71采用等离子自动点火火炬头。
所述海上平台火炬气回收系统的回收方法，包括以下步骤：
1)处于正常工况时，打开火炬分液罐2与射流增压器41之间的第一分支阀门9，所述安全调压系统5的压力调节阀53、快速开关阀52和爆破膜51均处于关闭状态；使得火炬分液罐2分离出的气体经射流增压器41增压，火炬分液罐2分离出的液体输送至下游凝析液增压泵31入口；
2)处于紧急工况时，关闭火炬分液罐2与射流增压器41之间的第一分支阀门9，打开安全调压系统5的压力调节阀53，使得火炬分液罐2分离出的气体进入安全调压系统5，火炬分液罐2分离出的液体输送至下游凝析液增压泵31入口。具体地，当上游火炬分液罐2来的气体压力在压力调节阀53的压力调节范围内时，所述快速开关阀52和所述爆破膜53均处于关闭状态，气体经过所述压力调节阀53进入至火炬系统6燃烧；当上游火炬分液罐2来的气体压力超出压力调节阀53的调节范围或压力调节阀53失灵时，所述快速开关阀52打开，使得气体进入火炬系统6燃烧；当上游火炬分液罐2来的气体压力超出压力调节阀53的调节范围或压力调节阀53失灵时，若所述快速开关阀52失效未能及时打开，导致火炬分液罐2内憋压压力升高；压力升高至一定程度后，所述爆破膜53起跳，使得火炬分液罐2内的高压气体引至火炬系统6燃烧，爆破膜53起跳是火炬气回收系统4超压保护的最后一道屏障。
本发明的目的是提供一种海上平台火炬气回收系统及方法，以提高对油气资源的利用率，减小碳排放。
所述安全调压系统5与所述火炬系统6的之间的管线上还连接有氮气吹扫管线14和含氧分析仪7，用于防止火炬管线倒罐空气，所述氮气吹扫管线14上还设有阀门15，所述阀门15用于根据所述含氧分析仪7检测的结果确定所述阀门15的开启和关闭，当安全调压系统5和火炬系统6之间管线内含氧量超标大于6％时，打开所述阀门15用氮气吹扫。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一种海上平台火炬气回收系统，其特征在于，包括火炬气回收管汇、火炬分液罐、气体回收系统、液体回收系统、安全调压系统和火炬系统；
所述火炬气回收管汇与所述火炬分液罐的入口之间通过管线连接；
所述火炬分液罐将火炬气分离为气相和液相，所述火炬分液罐的液相出口通过液相出口管线与所述液体回收系统相连，所述火炬分液罐的气相出口通过气相出口管线与所述气体回收系统以及安全调压系统相连，所述气相出口管线的出口分别通过第一支管线和第二支管线与所述气体回收系统和安全调压系统相连；
所述安全调压系统的输出端与所述火炬系统之间通过管线相连；
所述第一支管线上设有第一分支阀门；
所述气体回收系统包括射流增压器以及低压气压缩机，所述气相出口管线通过所述第一支管线与所述射流增压器的入口相连，所述射流增压器的出口与所述低压气压缩机相连；
所述液体回收系统包括凝析液增压泵，所述火炬分液罐的液相出口通过所述液相出口管线与所述凝析液增压泵的入口相连，所述凝析液增压泵的出口通过管线与下游的生产分离器相连；
所述气相出口管线上还设有流量计量装置，所述射流增压器根据所述流量计量装置调节气体的压力；
所述安全调压系统包括并联的压力调节阀、快速开关阀和爆破膜；
所述压力调节阀、快速开关阀和爆破膜的入口各自通过分支管线与所述第二支管线连接；所述压力调节阀、所述快速开关阀和所述爆破膜的出口各自通过分支管线与所述火炬系统的相连；
所述压力调节阀用于控制所述火炬分液罐的压力，且将气体引至火炬系统，所述快速开关阀用于当气体压力超出所述压力调节阀的调节范围或者压力调节阀失灵时，快速打开且将气体引至火炬系统；所述爆破膜用于当所述快速开关阀失效时，自动起跳并将气体引至火炬系统；
所述火炬系统包括火炬臂和火炬头，所述火炬头用于点燃所述火炬臂内的火炬气，所述火炬头为等离子自动点火火炬头，当所述压力调节阀和快速开关阀关闭时，所述火炬系统处于熄灭状态；当所述压力调节阀或快速开关阀动作时，所述等离子自动点火火炬头点火。
2.一种海上平台火炬气回收方法，基于权利要求1所述的海上平台火炬气回收系统，包括步骤：
当处于正常工况时，打开所述第一分支阀门，关闭所述安全调压系统，以使火炬分液罐分离出的气体进入至气体回收系统进行回收，火炬分液罐分离出的液体进入至所述液体回收系统进行回收；
当处于紧急工况时，关闭所述第一分支阀门，打开所述安全调压系统，以使火炬气通过所述安全调压系统进入至火炬系统进行燃烧，火炬分液罐分离出的液体进入至所述液体回收系统进行回收。
3.根据权利要求2所述的海上平台火炬气回收方法，其特征在于，处于正常工况时，关闭所述安全调压系统的压力调节阀、快速开关阀和爆破膜；
处于紧急工况时，当上游火炬分液罐分离的气体压力在压力调节阀的压力调节范围内时，关闭快速开关阀和爆破膜，气体通过所述压力调节阀后进入至所述火炬系统燃烧；
当上游火炬分液罐的气体压力超出压力调节阀的调节范围时或压力调节阀失灵时，打开快速开关阀，使得气体进入火炬系统燃烧；
当上游火炬分液罐的气体压力超出压力调节阀的调节范围时或压力调节阀失灵时，若快速开关阀失效未能及时打开，导致火炬分液罐内憋压压力升高，压力升高至一定程度后，爆破膜起跳，使得火炬分液罐内的高压气体进入所述火炬系统燃烧。
4.根据权利要求3所述的海上平台火炬气回收方法，其特征在于，所述安全调压系统与所述火炬系统之间的管线上还连接有氮气吹扫管线和含氧分析仪，用于防止火炬管线倒罐空气，所述氮气吹扫管线上还设有阀门，所述阀门用于根据所述含氧分析仪检测的结果确定所述阀门的开启和关闭，当安全调压系统和火炬系统之间管线内含氧时，打开所述阀门用氮气吹扫。
5.根据权利要求4所述的海上平台火炬气回收方法，其特征在于，所述火炬头用于点燃所述火炬系统内的火炬气，所述火炬头为等离子自动点火火炬头，当所述压力调节阀和快速开关阀关闭时，所述火炬系统处于熄灭状态；当所述压力调节阀或快速开关阀动作时，所述等离子自动点火火炬头点火。
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