逸散性介質(zhì)是通過(guò)油氣處理裝置中的設(shè)備或管道排放或泄漏到大氣中的物質(zhì)。煉油廠(chǎng)及石油天然氣發(fā)電廠(chǎng)中的閥門(mén)和填料密封圈已被確定為這類(lèi)介質(zhì)的主要來(lái)源。

最好的情況下，通過(guò)工藝設(shè)備意外泄漏及隨后排放到大氣中的逸散性泄漏物質(zhì)“僅”會(huì)在工廠(chǎng)內(nèi)外產(chǎn)生一股難聞的氣味，抑或擾亂工廠(chǎng)周?chē)鐓^(qū)居民生活。

然而更危險(xiǎn)的情況是，無(wú)明顯異味的泄漏氣體會(huì)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)人員和當(dāng)?shù)鼐用癞a(chǎn)生巨大危害。

例如排放富含H2S的氣體(如酸氣，一般位于氣體提煉裝置的上游)。盡管這類(lèi)介質(zhì)可能符合規(guī)定的濃度限值(這些限值因地制宜，不同地方的限值也可能相互矛盾)，但其長(zhǎng)期影響尚不清楚。即使氣體的濃度值位于5至10 ppm(百萬(wàn)分之5至10)之間也可能直接對(duì)人體造成嚴(yán)重的影響，有關(guān)數(shù)據(jù)已證明持續(xù)暴露在遠(yuǎn)低于1 ppm限制值的H2S環(huán)境下會(huì)導(dǎo)致工人和附近居民患嚴(yán)重的慢性疾病。

據(jù)南加州大學(xué)的研究顯示，暴露在H2S環(huán)境影響下的人更容易出現(xiàn)抑郁、憤怒、疲勞、緊張、意識(shí)混亂等癥狀和呼吸道疾病。限制導(dǎo)致大氣污染的介質(zhì)排放的重要性是顯而易見(jiàn)的，這不僅是出于健康和安全考慮，同時(shí)也降低了個(gè)人、工會(huì)和附近居民向出現(xiàn)泄露問(wèn)題的工廠(chǎng)提出法律訴訟的可能性。

歐洲密封協(xié)會(huì)對(duì)煉油廠(chǎng)泄漏物的主要來(lái)源進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)高達(dá)70%的排放物是由于閥門(mén)控制不到位或泄露導(dǎo)致。

基于這個(gè)發(fā)現(xiàn)，嚴(yán)苛工況控制閥在生產(chǎn)過(guò)程中至關(guān)重要，因?yàn)榻切谐填?lèi)閥和關(guān)斷類(lèi)閥在使用過(guò)程中受到填料的沖擊和磨損較小，因此對(duì)這些閥門(mén)進(jìn)行連續(xù)泄漏檢測(cè)至關(guān)重要。

泄漏檢測(cè)技術(shù)

目前減少介質(zhì)排放的維護(hù)技術(shù)建立在采用嗅探器、紅外熱像儀和超聲波泄漏檢測(cè)進(jìn)行定期檢查(“故障維修”)的基礎(chǔ)上。然而，這些技術(shù)并非100%的可靠和客觀(guān)。

例如，嗅探器可以檢測(cè)空氣中濃度相近的特定污染物，但這一濃度測(cè)量會(huì)受到風(fēng)力、質(zhì)譜儀類(lèi)型、嗅探器位置和外界溫度等因素的嚴(yán)重影響。這些因素使得嗅探器幾乎無(wú)法精確地測(cè)量濃度值低于10ppm的物質(zhì)，在某些情況下，甚至無(wú)法檢測(cè)泄露的源頭。為此，嗅探器通常與紅外LDAR(泄漏檢測(cè)及修復(fù))熱像儀相結(jié)合使用。超聲波檢漏儀和紅外熱像儀不能作為測(cè)量的定量方法，僅能粗略地查找泄漏的源頭。

這些系統(tǒng)的資金投入成本非常高，在人員資格認(rèn)證和培訓(xùn)方面也會(huì)耗費(fèi)大量時(shí)間，這使得該解決方案的吸引力大大降低。

盡管存在這些不足，但實(shí)際上連續(xù)兩個(gè)泄漏檢測(cè)環(huán)節(jié)之間的間隔可以很長(zhǎng)，這意味著中間發(fā)生任何泄漏都會(huì)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)造成嚴(yán)重的安全問(wèn)題。正因如此，有些工廠(chǎng)的限制區(qū)在工人進(jìn)入前需要戴呼吸裝置并接受培訓(xùn)。

延長(zhǎng)密封圈的使用壽命并監(jiān)測(cè)狀態(tài)

一旦確定了泄漏源，通常需要停機(jī)并采取安全補(bǔ)救措施。最大限度地延長(zhǎng)填料密封圈的使用壽命是減少停機(jī)次數(shù)的關(guān)鍵，至少有助于采用預(yù)測(cè)性維護(hù)措施。正因如此，許多終端用戶(hù)在關(guān)鍵閥門(mén)上串聯(lián)了主密封圈和次級(jí)密封圈(圖1)。

主密封圈可以防止閥門(mén)泄漏，當(dāng)主密封圈失效時(shí)，次級(jí)密封圈將作為備用解決方案。套環(huán)和檢漏端口將兩個(gè)密封圈隔開(kāi)，可以嗅探并檢測(cè)排氣孔排放出的介質(zhì)。

然而，這種配置有兩大限制。首先，如果檢漏端口沒(méi)有塞住(圖2)，閥門(mén)會(huì)繼續(xù)將有害的揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)排放到大氣中，直到問(wèn)題被發(fā)現(xiàn)。如果泄露情況嚴(yán)重，可塞住端口啟用次級(jí)密封圈。采用這種方式控制介質(zhì)排放非常昂貴，因?yàn)樾枰匈Y質(zhì)的工作人員定期檢查整個(gè)工廠(chǎng)的數(shù)百個(gè)閥門(mén)。即使系統(tǒng)只是部分運(yùn)行，嚴(yán)重的安全問(wèn)題也會(huì)迫使工作人員進(jìn)行手動(dòng)泄漏檢測(cè)。此外，檢測(cè)過(guò)程很大程度上受閥門(mén)運(yùn)動(dòng)、速度、方向和傳感器位置的影響，這意味著操作者會(huì)因嗅探器是插在端口或遠(yuǎn)距離使用而得到不同的測(cè)量結(jié)果。

通常端口會(huì)一直塞住，只有在檢查泄漏時(shí)會(huì)被拔掉。然而，如果泄漏端口一直塞住(圖3)，主密封圈的介質(zhì)會(huì)擠壓兩個(gè)密封圈之間的空間，同時(shí)壓力積聚在套環(huán)內(nèi)會(huì)導(dǎo)致次級(jí)密封圈持續(xù)運(yùn)行，這意味著它在主密封圈破損之前就會(huì)造致?lián)p壞。常用于應(yīng)急的次級(jí)密封圈會(huì)在未知情況下持續(xù)運(yùn)行，因此會(huì)將更多的介質(zhì)排放到大氣中。

然而主要的問(wèn)題在于，在LDAR(泄漏檢測(cè)及修復(fù))期間，在端口未被塞住的情況下探測(cè)套環(huán)的容量時(shí)，只檢查主密封圈的狀態(tài)，這意味著LDAR(泄漏檢測(cè)及修復(fù))并不起作用。

最后但同樣重要的是，如果不是每天進(jìn)行LDAR(泄漏檢測(cè)及修復(fù))，那么污染物的排放量將會(huì)非常高而且無(wú)法預(yù)測(cè)。

解決方案

最新的系統(tǒng)由一個(gè)智能化大規(guī)格的微流量計(jì)組成。該系統(tǒng)通過(guò)測(cè)量流經(jīng)閥門(mén)的主密封圈的有效泄漏物可以連續(xù)地自動(dòng)監(jiān)測(cè)控制閥密封圈的性能。測(cè)量大流量非常精確，每秒可測(cè)量1-50立方毫米的標(biāo)準(zhǔn)量，相當(dāng)于5至500 ppm或每秒0.5至5毫米的氣泡大小。

如果超過(guò)預(yù)設(shè)的可置入定位器的限制值，該系統(tǒng)會(huì)發(fā)送命令至泄漏端口，關(guān)閉排氣口，并自動(dòng)切換到次級(jí)密封圈進(jìn)行密封操作。

該系統(tǒng)還能關(guān)聯(lián)泄漏來(lái)源的運(yùn)動(dòng)方向和速度值，這樣可以真正地理解數(shù)據(jù)測(cè)量，避免產(chǎn)生假警報(bào)。它還能實(shí)現(xiàn)密封圈狀態(tài)和操作員之間的通信，對(duì)于簡(jiǎn)單的報(bào)警模式可以通過(guò)HART、Foundation Fieldbus或Profibus通信協(xié)議控制整個(gè)控制室。這意味著它在降低密封圈泄漏危害方面能發(fā)揮關(guān)鍵作用，并能大大提高工廠(chǎng)內(nèi)外的安全性。

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