放空火炬系统的计算与安全因素.docx

放空火炬系统的计算与安全因素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非常重要的。火炬是长输管道站场、库区的安全设施。放空火炬系统能快速进行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、安全运转。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APIRP521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测、修理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。APIRP521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／m2；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：HL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APIRP521相关章节。