Analysis of the application and sizing of pressure safety valves for fire protection on offshore oil and gas installations
Authors
Eriksen, Jacob Gram Iskov ; Bjerre, Michael Skov
Term
4. semester
Education
Publication year
2015
Submitted on
2015-06-09
Pages
118
Abstract
I dette speciale undersøges, hvor effektiv en trykaflastningsventil (PSV) dimensioneret til brand er til at beskytte offshore olie- og gasprocesudstyr under forskellige brandtyper: små og store strålebrande (flammer fra et tryksat læk) og poolbrande (brændende væske på en overflade). Industristandarden API 521 påpeger, at dele af en trykbeholder, som ikke er i kontakt med væske—de ikke‑vædede områder—kan opvarmes hurtigt i en brand og er særligt udsatte. Ved hjælp af simulationsværktøjet VessFire blev der gennemført casestudier af disse brandscenarier for at vurdere en brand-PSV's effektivitet. Simulationerne viser, at en brand-PSV alene ikke giver tilstrækkelig beskyttelse, når flammerne direkte opvarmer den ikke‑vædede del af en trykbeholder. Derfor diskuteres supplerende eller alternative tiltag, herunder hurtig trykaflastning (blowdown) og passiv brandbeskyttelse. Specialet vurderer også, hvordan en brand-PSV bør dimensioneres. API 521 beskriver en traditionel stationær metode og anbefaler at bruge en tidsafhængig (dynamisk) tilgang i brandtilfælde. Vi udviklede en dynamisk model og sammenlignede den med de stationære dimensioneringsligninger. Overordnet set har den stationære metode tendens til at overdimensionere PSV’en, men for lette kulbrinter kan den underdimensionere. Resultaterne viser, at en dynamisk dimensioneringsmetode generelt er at foretrække.
This thesis examines how well a pressure safety valve (PSV) sized for fire relief protects offshore oil and gas equipment during different fire types: small and large jet fires (flames from a pressurized leak) and pool fires (burning liquid on a surface). Industry guidance (API 521) notes that parts of a pressure vessel not in contact with liquid—the unwetted sections—can heat up rapidly in a fire and are especially vulnerable. Using the VessFire simulation tool, we ran case studies of these fire scenarios to assess the effectiveness of a fire PSV. The simulations indicate that a fire PSV alone does not provide sufficient protection when flames directly heat the unwetted part of a pressure vessel. We therefore discuss complementary or alternative measures, including rapid depressurization (blowdown) and passive fire protection. We also evaluated how to size a fire PSV. API 521 presents a traditional steady-state (stationary) method and recommends a time-dependent (dynamic) approach for fire cases. We developed a dynamic model and compared it with the steady-state sizing equations. Overall, the steady-state method tends to oversize the PSV, but for light hydrocarbons it can undersize it. The results show that a dynamic sizing method is generally preferable.
[This abstract was generated with the help of AI]
Documents