本發(fā)明屬于氫氣站場安全管控，尤其涉及一種氫氣站場放空系統(tǒng)爆燃防治系統(tǒng)與方法。
背景技術：
1、氫氣輸送管道總體工藝流程與常規(guī)的天然氣輸送管道較為類似，包括首站、中間站場、末站及站間管道等，形成線性管道輸送系統(tǒng)。其中，在部分站場設置了放空系統(tǒng)，用于在計劃或非計劃工況下進行高壓管道或站場設施的氫氣介質泄放，以達到快速泄壓或泄壓后檢修的目的。
2、氫氣站場設置了放空系統(tǒng)，用于在計劃或非計劃工況下進行高壓管道或站場設施的氫氣介質泄放，以達到快速泄壓或泄壓后檢修的目的。相比于天然氣(主要成分為甲烷)，氫氣具有較寬的爆炸極限、更快的燃燒速率、更低的點火能，因此，氫氣的危害性高于天然氣，且主要體現(xiàn)在燃燒和爆炸方面。以放空管道為例，受放空管道長徑比較大、放空系統(tǒng)較易形成近似密閉空間、放空系統(tǒng)一端與大氣連通等客觀條件影響，若氫氣介質在泄放過程中發(fā)生放空管道內(nèi)意外燃燒，極有可能發(fā)育為爆燃或爆轟，由此引起較大的超壓，造成安全隱患。進一步地，燃燒轉為爆燃或爆轟主要的機理為密閉空間(或近似密閉空間)內(nèi)的預混可燃氣體-空氣(達到爆炸濃度范圍)燃燒后，火焰快速傳播，密閉空間內(nèi)壓力突然升高。為此，有必要充分重視氫氣放空管道的爆燃防治問題，避免在放空過程中誘發(fā)風險。
3、目前，現(xiàn)有技術僅有對于爆燃/爆轟的基本控制原則的介紹，但未進行深入揭示，缺少一套套合理、科學、經(jīng)濟的氫氣站場放空管道爆燃防治系統(tǒng)與方法。
技術實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于，為克服現(xiàn)有技術缺陷，提供了一種氫氣站場放空系統(tǒng)爆燃防治系統(tǒng)與方法,借助三級爆燃防治系統(tǒng)，實現(xiàn)氫氣站場放空系統(tǒng)爆燃防治，確保放空安全。
2、本發(fā)明目的通過下述技術方案來實現(xiàn)：
3、一種氫氣站場放空系統(tǒng)爆燃防治系統(tǒng)，所述放空系統(tǒng)包括常規(guī)站場工藝系統(tǒng)，所述常規(guī)站場工藝系統(tǒng)包括放空管道，其特征在于，所述防治系統(tǒng)包括：
4、氫氣濃度檢測與控制系統(tǒng)，所述氫氣濃度檢測與控制系統(tǒng)對所述放空管道提供氫氣濃度檢測和周期性氫氣濃度控制；
5、爆燃演變限制系統(tǒng)，所述爆燃演變限制系統(tǒng)包括設于所述放空管道起始端的阻火器和設于所述放空管道出口的放空立管，通過阻火器限制爆燃的持續(xù)發(fā)育；
6、所述放空管道的設計壓力不低于4mpa。
7、進一步的，所述氫氣濃度檢測與控制系統(tǒng)包括氮氣裝置、前段檢測截斷閥和后段檢測截斷閥，氮氣裝置通過氮氣注入截斷閥與所述放空管道連通，前段檢測截斷閥設于所述放空管道前段且位于所述阻火器之后，后段檢測截斷閥設于所述放空管道尾端。
8、進一步的，所述氮氣裝置與所述放空管道可拆卸連通。
9、進一步的，所述放空管道在彎管段采用45°彎管，且彎管的曲率半徑不小于4倍直徑。
10、進一步的，所述放空立管的管徑與所述放空管道的管徑一致，按照最大馬赫數(shù)0.3作為管徑確定標準。
11、另一方面，本發(fā)明還提供了一種氫氣站場放空系統(tǒng)爆燃防治方法，所述方法基于前述任一種的氫氣站場放空系統(tǒng)爆燃防治系統(tǒng)實現(xiàn)，所述方法包括：
12、步驟a：對常規(guī)站場工藝系統(tǒng)進行工況分析，確定最大氫氣泄放體積流量，根據(jù)最大氫氣泄放體積流量確定放空管道和放空立管的外徑；
13、步驟b：根據(jù)放空立管的高度確定放空管道的長度，并使得泄放全過程的落地濃度和地表預設范圍內(nèi)的熱輻射強度不超過預設閾值；
14、步驟c：當放空系統(tǒng)啟動，未發(fā)生火災時，周期性開啟前段檢測截斷閥和后段檢測截斷閥，檢測放空管道內(nèi)的氣體氫氣含量，當氫氣含量超過預設閾值后，判定常規(guī)站場工藝系統(tǒng)存在內(nèi)漏的可能，開啟氮氣注入截斷閥和氮氣裝置，向放空系統(tǒng)注入置換氮氣，通過放空立管對置換氮氣進行排放；
15、步驟d：當放空系統(tǒng)啟動，發(fā)生火災時，開啟氮氣注入截斷閥和氮氣裝置，按照放空系統(tǒng)的管徑尺寸，持續(xù)提供不低于預設閾值的吹入速度，防止放空結束前發(fā)生放空管道回火。
16、進一步的，所述注入置換氮氣的注入時間不低于5分鐘。
17、進一步的，所述方法還包括重復執(zhí)行步驟c，通過檢測結果，對站場工藝系統(tǒng)的閥門密封性進行評估及維護。
18、本發(fā)明的有益效果在于：
19、(1)本發(fā)明基于氫氣燃燒速度快、密閉空間(或近似密閉空間)易引起爆燃/爆轟等特征，以氫氣站場放空系統(tǒng)爆燃防治為目標，設置了放空系統(tǒng)氫氣濃度檢測與控制系統(tǒng)、爆燃演變限制系統(tǒng)，并加強了管道本質保護。
20、(2)本發(fā)明針對氫氣易泄漏的特點，通過直接檢測放空系統(tǒng)內(nèi)氫氣濃度，并采取周期性置換的方式，有效避免了放空管道系統(tǒng)形成氫氣-空氣混合氣體爆炸環(huán)境。
21、(3)本發(fā)明通過適度擴散放空系統(tǒng)內(nèi)徑、設置前段阻火器等手段，限制爆燃持續(xù)發(fā)育，進而降低爆燃或爆轟引起的壓力增長尺度。
22、(4)本發(fā)明提高放空管道設計壓力，以4mpa作為放空系統(tǒng)的設計壓力，用于提供放空系統(tǒng)中發(fā)生爆轟后的第三重壓力保護。
1.一種氫氣站場放空系統(tǒng)爆燃防治系統(tǒng)，所述放空系統(tǒng)包括常規(guī)站場工藝系統(tǒng)，所述常規(guī)站場工藝系統(tǒng)包括放空管道，其特征在于，所述防治系統(tǒng)包括：
2.如權利要求1所述的氫氣站場放空系統(tǒng)爆燃防治系統(tǒng)，其特征在于，所述氫氣濃度檢測與控制系統(tǒng)包括氮氣裝置、前段檢測截斷閥和后段檢測截斷閥，氮氣裝置通過氮氣注入截斷閥與所述放空管道連通，前段檢測截斷閥設于所述放空管道前段且位于所述阻火器之后，后段檢測截斷閥設于所述放空管道尾端。
3.如權利要求1所述的氫氣站場放空系統(tǒng)爆燃防治系統(tǒng)，其特征在于，所述氮氣裝置與所述放空管道可拆卸連通。
4.如權利要求1所述的氫氣站場放空系統(tǒng)爆燃防治系統(tǒng)，其特征在于，所述放空管道在彎管段采用45°彎管，且彎管的曲率半徑不小于4倍直徑。
5.如權利要求1所述的氫氣站場放空系統(tǒng)爆燃防治系統(tǒng)，其特征在于，所述放空立管的管徑與所述放空管道的管徑一致，按照最大馬赫數(shù)0.3作為管徑確定標準。
6.一種氫氣站場放空系統(tǒng)爆燃防治方法，其特征在于，所述方法基于權利要求1-5任一所述的氫氣站場放空系統(tǒng)爆燃防治系統(tǒng)實現(xiàn)，所述方法包括：
7.如權利要求6所述的氫氣站場放空系統(tǒng)爆燃防治方法，其特征在于，所述注入置換氮氣的注入時間不低于5分鐘。
8.如權利要求6所述的氫氣站場放空系統(tǒng)爆燃防治方法，其特征在于，所述方法還包括重復執(zhí)行步驟c，通過檢測結果，對站場工藝系統(tǒng)的閥門密封性進行評估及維護。