逸散性介質是通過油氣處理裝置中的設備或管道排放或泄漏到大氣中的物質。煉油廠及石油天然氣發(fā)電廠中的閥門和填料密封圈已被確定為這類介質的主要來源。
最好的情況下，通過工藝設備意外泄漏及隨后排放到大氣中的逸散性泄漏物質“僅”會在工廠內外產生一股難聞的氣味，抑或擾亂工廠周圍社區(qū)居民生活。
然而更危險的情況是，無明顯異味的泄漏氣體會對現(xiàn)場人員和當?shù)鼐用癞a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)。盡管這類介質可能符合規(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)，但其長期影響尚不清楚。即使氣體的濃度值位于5至10 ppm(百萬分之5至10)之間也可能直接對人體造成嚴重的影響，有關數(shù)據已證明持續(xù)暴露在遠低于1ppm限制值的H2S環(huán)境下會導致工人和附近居民患嚴重的慢性疾病。
據南加州大學的研究顯示，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、意識混亂等癥狀和呼吸道疾病。限制導致大氣污染的介質排放的重要性是顯而易見的，這不僅是出于健康和安全考慮，同時也降低了個人、工會和附近居民向出現(xiàn)泄露問題的工廠提出法律訴訟的可能性。
歐洲密封協(xié)會對煉油廠泄漏物的主要來源進行了調查，發(fā)現(xiàn)高達70%的排放物是由于閥門控制不到位或泄露導致。
基于這個發(fā)現(xiàn)，嚴苛工況控制閥在生產過程中至關重要，因為角行程類閥和關斷類閥在使用過程中受到填料的沖擊和磨損較小，因此對這些閥門進行連續(xù)泄漏檢測至關重要。
泄漏檢測技術
目前減少介質排放的維護技術建立在采用嗅探器、紅外熱像儀和超聲波泄漏檢測進行定期檢查(“故障維修”)的基礎上。然而，這些技術并非100%的可靠和客觀。
例如，嗅探器可以檢測空氣中濃度相近的特定污染物，但這一濃度測量會受到風力、質譜儀類型、嗅探器位置和外界溫度等因素的嚴重影響。這些因素使得嗅探器幾乎無法精確地測量濃度值低于10ppm的物質，在某些情況下，甚至無法檢測泄露的源頭。為此，嗅探器通常與紅外LDAR(泄漏檢測及修復)熱像儀相結合使用。超聲波檢漏儀和紅外熱像儀不能作為測量的定量方法，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，在人員資格認證和培訓方面也會耗費大量時間，這使得該解決方案的吸引力大大降低。
盡管存在這些不足，但實際上連續(xù)兩個泄漏檢測環(huán)節(jié)之間的間隔可以很長，這意味著中間發(fā)生任何泄漏都會對現(xiàn)場造成嚴重的安全問題。正因如此，有些工廠的限制區(qū)在工人進入前需要戴呼吸裝置并接受培訓。
延長密封圈的使用壽命并監(jiān)測狀態(tài)
一旦確定了泄漏源，通常需要停機并采取安全補救措施。最大限度地延長填料密封圈的使用壽命是減少停機次數(shù)的關鍵，至少有助于采用預測性維護措施。正因如此，許多終端用戶在關鍵閥門上串聯(lián)了主密封圈和次級密封圈(圖1)。
圖1
主密封圈可以防止閥門泄漏，當主密封圈失效時，次級密封圈將作為備用解決方案。套環(huán)和檢漏端口將兩個密封圈隔開，可以嗅探并檢測排氣孔排放出的介質。
然而，這種配置有兩大限制。首先，如果檢漏端口沒有塞住(圖2)，閥門會繼續(xù)將有害的揮發(fā)性有機化合物(VOC)排放到大氣中，直到問題被發(fā)現(xiàn)。如果泄露情況嚴重，可塞住端口啟用次級密封圈。采用這種方式控制介質排放非常昂貴，因為需要有資質的工作人員定期檢查整個工廠的數(shù)百個閥門。即使系統(tǒng)只是部分運行，嚴重的安全問題也會迫使工作人員進行手動泄漏檢測。此外，檢測過程很大程度上受閥門運動、速度、方向和傳感器位置的影響，這意味著操作者會因嗅探器是插在端口或遠距離使用而得到不同的測量結果。
圖2
通常端口會一直塞住，只有在檢查泄漏時會被拔掉。然而，如果泄漏端口一直塞住(圖3)，主密封圈的介質會擠壓兩個密封圈之間的空間，同時壓力積聚在套環(huán)內會導致次級密封圈持續(xù)運行，這意味著它在主密封圈破損之前就會造致?lián)p壞。常用于應急的次級密封圈會在未知情況下持續(xù)運行，因此會將更多的介質排放到大氣中。
圖3
然而主要的問題在于，在LDAR(泄漏檢測及修復)期間，在端口未被塞住的情況下探測套環(huán)的容量時，只檢查主密封圈的狀態(tài)，這意味著LDAR(泄漏檢測及修復)并不起作用。
最后但同樣重要的是，如果不是每天進行LDAR(泄漏檢測及修復)，那么污染物的排放量將會非常高而且無法預測。
解決方案
最新的系統(tǒng)由一個智能化大規(guī)格的微流量計組成。該系統(tǒng)通過測量流經閥門的主密封圈的有效泄漏物可以連續(xù)地自動監(jiān)測控制閥密封圈的性能。測量大流量非常精確，每秒可測量1-50立方毫米的標準量，相當于5至500ppm或每秒0.5至5毫米的氣泡大小。
如果超過預設的可置入定位器的限制值，該系統(tǒng)會發(fā)送命令至泄漏端口，關閉排氣口，并自動切換到次級密封圈進行密封操作。
該系統(tǒng)還能關聯(lián)泄漏來源的運動方向和速度值，這樣可以真正地理解數(shù)據測量，避免產生假警報。它還能實現(xiàn)密封圈狀態(tài)和操作員之間的通信，對于簡單的報警模式可以通過HART、Foundation Fieldbus或 Profibus通信協(xié)議控制整個控制室。這意味著它在降低密封圈泄漏危害方面能發(fā)揮關鍵作用，并能大大提高工廠內外的安全性。
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