火炬计算书

项目名称：伴生气回收及综合利用工程记录编号：
火炬计算书
项目号：DD11002
专业：工艺
编制：
校对：
审核：
审定：
中国石化集团*****设计研究院
20** 年**月**日
目录
1 计算依据 (2)
2 基础数据 (2)
3 火炬高度和直径的计算 (2)
4 结论 (4)
1 计算依据
《油田油气集输设计技术手册》
2 基础数据
火炬系统排放气体的基础数据如下表：
气体分子量M = 36 kg/kmol
气体密度ρ= 1.6 kg/m3
排向火炬的气体流量Wv = 1250 Nm3/h
气体排放量W = 2000 kg/h
气体的温度T = 313 K
3 火炬高度和直径的计算
以在最大排放量时操作人员有时间从火炬底部撤离为火炬的设计基础，根据操作人员和设备的安全来选择火炬的位置和高度。

为了求得火炬底部位于地坪上任一点P处的热强度，其关系图如下图所示：
P点的热强度计算公式如下：
q=ε·Q/(4πR2)
由上面的关系图可知，R2= x2+H(H+120D)
因此P点的热强度可用下面的公式进行计算：
q=ε·Q/[4π(x2+H(H+120D))]
热辐射强度为22680kJ/(h·m2)时，人在8s后开始感到灼痛，因此当发生事故排除大量可燃气体到火炬时，应给操作人员提供撤离到安全地带的时间，并使其不致收到约高于16800kJ/( h·m2)的热强度。

假定火炬底部的热辐射强度不超过16800kJ/( h·m2)，即16800≥ε·Q/[4π(x2+H(H+120D))]
其中：H--火炬高度，m；
D--火炬直径，m；
q--热辐射强度，kJ/(h·m2)；
ε--火焰辐射率；
Q--火炬释放的总热量。

（1）火炬的火焰辐射率
ε=0.048·M1/2
其中：M--气体分子量
代入分子量数值，计算得ε=0.288
（2）火炬释放的总热量
Q=46200·W
其中：W--事故时气体最大排放量,kg/h；
代入气体排放量值，计算得Q= 9.24×107kJ/h
（3）火炬燃烧器直径
D2=W/690000·(T/M)1/2
其中：M--气体分子量
W--事故时气体最大排放量，kg/h；
T--气体温度,K；
D--燃烧器直径，m；
代入各项数值，计算得出D=0.092 m。

（3）火炬高度的计算
将以上ε，Q及D的数值代入公式：
16800≥ε·Q/[4π(x2+H(H+120D))] 中，
当x=0时，计算得出：
H≥6.58 m
4 结论
通过以上的计算得出，火炬直径为0.092m，火炬高度不小于6.58m。

因此选择直径为DN100，高度为10m的火炬满足要求。