放空火炬系统的计算与安全因素

安全管理编号：LX-FS-A16040 放空火炬系统的计算与安全因素

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放空火炬系统的计算与安全因素

使用说明：本安全管理资料适用于日常工作环境中对安全相关工作进行具有统筹性，导向性的规划，并要求相关人员共同遵守对应的办事规程与行动准则，使整体行为或活动达到或超越规定的标准。资料内容可按真实状况进行条款调整，套用时请仔细阅读。

摘要放空火炬设计中火炬筒出口直径及高度的计算是按照标准APIRP521的方法进行计算的，并确定了放空火炬系统设计中应考虑的安全因素。

关键词放空火炬；计算；参数；安全因素

现代油气田地面工程中，油气处理单元的设计和操作越来越复杂。可靠、周全的压力泄放系统对这些处理单元的能量储存是十分重要的。

火炬是长输管道站场、库区的安全设施。放空火炬系统能及时处理生产装置中排放的多余、有害、不平衡的废气，以及事故时瞬间放出的大量气体，从而保证装置正常、安全运行。

火炬计算基本方法是按美国石油学会标准APIRP521《泄压和放空系统》进行计算的。火炬计算的基础参数和条件如下：

气体组分、低发热值、平均分子量、纯组分压缩性系数(压缩因子)；

放空管道设计排气压力及温度；

受热点和放空火炬的高度及其相对标高；

火炬计算地点平均大气压力及相对湿度。

1 火炬的计算

1.1 火炬筒出口直径的计算

采用标准API RP 521计算方法，火炬筒出口直径按下列公式计算：

式中：d 一一火炬筒出口直径，m；

W 一一排放气体的质量流率，kg／s；

P 一一火炬出口处排放气体压力，kPa(绝压)；

Mach一马赫数；

Tj一一操作条件下气体温度，K ；

K 一一排放气体的绝热系数，Cp /Cv；

Ni一一排放气体的平均分子量。

计算中须注意：

排放气体的质量流量应选取最大排放量,也应考虑到现场在事故状态下或计划内检修时采用多地点排放,避免火炬尺寸过大。

值为火炬筒出口处排放气体压力,即火炬所在地区的大气压力,如气象资料分别给出冬夏季平均大气压,宜取较低的大气压值。

是放空气体最大排放时的马赫数,该速度过大可导致火焰被吹熄或脱火,反之则使火炬筒口径偏大或产生回火。APIRP 521中规定；当场、站发生事故造成停工，原料或产品气体需要全部排放时，可取

0.5 马赫；单个装置事故或停产抢修时，可取0.2 马赫。天然气长输管道站、场的通常做法是以20％声速为基础作为火炬出口速度来决定火炬尺寸。

1.2 火炬筒高度计算

计算火炬高度时，允许的热辐射强度是计算的关键。

式中：H 一一火炬筒高度，m ；

Q 一一火炬释放总热量，kW ；

F 一一火炬辐射率；

q 一一允许辐射强度，kw ／m 2；

R 一一火炬筒中心至受热点水平距离，m ；

∑△x、∑△y一一受风的影响火焰长度在水平和垂直方向上有效长度变化值；

h一一受热点距地面垂直高度，m ；

一一辐射传递系数。

火炬总放热量Q ：

式中：H L一一排放气体低发热值，kJ/kg；

W 一一排放气体质量流量,kg/s。

上面简单介绍了火炬设计中的一些相关计算，其余的计算参见标准A PI RP 521 相关章节。

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