廠區(qū)高架火炬安全距離探討

張旭蕊

（山西亞樂士環(huán)保技術(shù)股份有限公司，山西晉中 030600）

廠區(qū)高架火炬安全距離探討

張旭蕊

（山西亞樂士環(huán)保技術(shù)股份有限公司，山西晉中 030600）

高架火炬安全距離能夠?qū)ν恋刭Y源利用及安全問題產(chǎn)生直接影響，其值的確定關(guān)鍵在于能夠?qū)⒏呒芑鹁嫔淞骰鹧娈a(chǎn)生的熱輻射準(zhǔn)確計(jì)算出來。在工廠總圖布置當(dāng)中，高架火炬十分關(guān)鍵與重要。以某膠粘劑及系列產(chǎn)品生產(chǎn)廠為例，在設(shè)計(jì)總圖布置過程中，因受占地限制，在對(duì)其高架火炬進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，不可依據(jù)相關(guān)防火設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先詳細(xì)分析了該廠可燃性氣體排放系統(tǒng)，經(jīng)計(jì)算得出高架火炬高及安全距離。

廠區(qū)；高架火炬；安全距離

火炬系統(tǒng)乃是廠區(qū)一種較為常用的安全設(shè)施。當(dāng)工藝裝置在正常的生產(chǎn)、開車及停車時(shí)或設(shè)備出現(xiàn)停電、停水及故障時(shí)，均會(huì)向外界排放不等量蒸汽及可燃性氣體，特別是裝置出現(xiàn)諸如爆炸及火災(zāi)等重大災(zāi)害時(shí)，要排放大量的蒸氣與液化烴氣體，其它可燃性氣體及蒸氣均需送入火炬系統(tǒng)，并于火炬頂端處燒除，防止這些氣體進(jìn)入大氣，而造成公害及環(huán)境污染。

只有保證其可燃性氣體排放系統(tǒng)不攜帶有可燃液，方能實(shí)現(xiàn)高架火炬在安全距離上的縮減，為將此問題較好解決，依據(jù)此廠區(qū)工藝特點(diǎn)，依據(jù)美國(guó)石油協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)及中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)可燃性氣體排放系統(tǒng)展開設(shè)計(jì)，此可燃性氣體排放系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要由三部分構(gòu)成。

1 分液罐設(shè)計(jì)

為達(dá)到盡可能避免火炬燃燒所產(chǎn)生的廢氣形成火雨?duì)顩r，全部接入至火炬燃燒的廢氣，均需要通過分液罐移，將液體移除，分液罐依據(jù)如下內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)：（1）SHJ9—1989。。在公式中，P表示壓力（kPa）；K1表示系數(shù)（2.5～3）；T表示溫度（K）；Q表示體積流量（m2/h）；D1表示分液罐直徑（m）；Vs表示滴沉降速度（m/s）。（2） APIRP521。在公式當(dāng)中，ρL表示液體密度（kg/m3）；D表示分液罐直徑（ft）；Uc表示臨界速度（ft/s）；ρV表示氣體密度（kg/m3）。在設(shè)計(jì)分液罐時(shí)，其排放量選取安全閥設(shè)計(jì)之后最為嚴(yán)重狀況外加設(shè)計(jì)裕度，將其作為最后分液罐設(shè)計(jì)容量。

2 安全閥設(shè)計(jì)

可燃?xì)怏w燃燒排放系統(tǒng)乃是根據(jù)未來此廠區(qū)可能會(huì)出現(xiàn)的最大排放量為2 000m3×2的丁二烯球罐相應(yīng)火災(zāi)情況而設(shè)計(jì)，其主要依據(jù)如下公式來設(shè)計(jì)：（1）壓力容器安全技術(shù)檢查規(guī)程。，在公式當(dāng)中，Ar表示潤(rùn)濕面積（m2）；q潛熱（kJ/kg）；Ws表示排放量（kg/h）。依據(jù)石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范相關(guān)要求，此球罐需要采用固定式的消防冷卻水系統(tǒng)，并且若此消防系統(tǒng)的噴淋裝置超過10L/（m2·min）時(shí)，環(huán)境因子為F=0.6。（2）API RP521。Q=21 000FA0.82，在公式當(dāng)中，Q表示吸收熱（Btu/h）；A表示潤(rùn)濕面積（ft2）；F表示環(huán)境因子（1.0）。在采用上述兩個(gè)公式進(jìn)行計(jì)算時(shí)，需要充分考慮可能發(fā)生的大火狀況，如若出現(xiàn)火災(zāi)，則丁二烯就會(huì)被完全氣化，然后增加安全閥排放量。而根據(jù)丁二烯球罐相應(yīng)工藝要求，需保證儲(chǔ)存溫度穩(wěn)定，即使之始終小于15℃，所以現(xiàn)實(shí)排放量相比于上述兩公式的計(jì)算值，存在小于后者狀況，且可燃?xì)怏w排放系統(tǒng)不會(huì)帶有可燃液。

3 液封罐

設(shè)計(jì)分液罐，不僅要考慮安全因素，而且在設(shè)計(jì)火炬底部時(shí)，采取的液封罐方式，能夠?qū)⒖扇細(xì)怏w排放過程中所產(chǎn)生的少量可燃液進(jìn)行清洗。依據(jù)上述設(shè)計(jì)要點(diǎn)，確定其可燃?xì)怏w排放系統(tǒng)不會(huì)帶有可燃液，根據(jù)SHJ9—1989，能夠?qū)⒏呒芑鹁娴陌踩嚯x進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算過程如下：

氣體性質(zhì)：熱輻射率ε為0.20；氣體常數(shù)為R/（N·m/kg· n·°K）為8 314；氣體低發(fā)熱值Hv/（J/kg）為4.46E+0.6；氣體絕熱指數(shù)K/（Cp/CV）為1.187 8；氣體溫度T/°K為338.14；馬赫數(shù)m為0.5；氣體分子量M為54；氣體密度ρ為2.286kg/m3；氣體質(zhì)量流率G為14 297kg/h。其它參數(shù)：（1）火炬底部：最大受熱點(diǎn)至火炬筒中心水平距離X1/m為1；熱輻射強(qiáng)度qI (kW·m-2)為9。（2）火炬出口處的平均最大風(fēng)速Vw/(m·s-1)為23。（3）無須防護(hù)設(shè)施點(diǎn)。熱輻射強(qiáng)度Q2為4.5kW/m2；最大受熱點(diǎn)至火炬筒中心水平距離X2/m為55；最大受熱點(diǎn)到地面之間的垂直距離ht/m為2；火炬筒體出口處的直徑Df/m為Df(mm)=1.128=0.42，其中火炬出口氣體允許線速度為Va=mVs=124.34m/s；筒體出口截面積為A=G/3 600ρVa=0.14m2；在排放氣體當(dāng)中聲波的傳播速度為火炬高度為h=120Df=50.47m；有風(fēng)時(shí)火炬所存在的傾斜角度為火炬總發(fā)熱量為Q=2.78e-7HvG=1.76E+0.6 (kW·h)。在此廠區(qū)的總圖布置當(dāng)中，其高架火炬相應(yīng)安全距離可依據(jù)55m進(jìn)行設(shè)計(jì)，不僅能夠減少占地面積，而且還能使得總圖布置更趨合理化。

4 結(jié)束語

總而言之，高架火炬在整個(gè)工廠總圖布置當(dāng)中具有十分重要的意義與作用，本文分別從分液罐設(shè)計(jì)、安全閥設(shè)計(jì)及液封罐三方面開展設(shè)計(jì)探究，從中找尋更為合理的高架火炬安全距離。經(jīng)最終結(jié)算結(jié)果可知，針對(duì)此廠區(qū)而言，當(dāng)其距離控制在55m時(shí)，具有最佳的安全距離。

[1] 張杰東，于安峰，黨文義.高架火炬泄漏后果模擬研究[J].安全、健康和環(huán)境，2016，16（2）：45-47.

[2] 承奇，張禮敬，陶剛，等.高架火炬事故狀態(tài)火焰熱輻射危險(xiǎn)性分析[J].石油化工高等學(xué)校學(xué)報(bào)，2009，22（1）：69-72.

To Discuss the Safety Distance of the Overhead Torch in the Plant

Zhang Xu-rui

elevated torch safety distance can have a direct impact on the use of land resources and security problems，the key is to determine the value of the thermal radiation generated by elevated torch jet flame accurately calculated.In the factory layout，elevated torch is very critical and important.A series of adhesive and products factory as an example，in the design of the layout process，due to restrictions in the design of the floor，the elevated torch，not according to the relevant fire design code design，the author firstly analyzes the slender combustible gas emission system in the factory，by calculating the torch high and elevated safe distance.

plant；elevated torch；safe distance

TQ08

A

1003–6490（2016）09–0098–01

2016–08–26

張旭蕊（1989—），女，山西晉中人，助理工程師，主要研究方向?yàn)楣I(yè)廢氣治理技術(shù)研究與應(yīng)用。