廠區高架火炬安全距離探討

張旭蕊

（山西亞樂士環保技術股份有限公司，山西晉中 030600）

廠區高架火炬安全距離探討

張旭蕊

（山西亞樂士環保技術股份有限公司，山西晉中 030600）

高架火炬安全距離能夠對土地資源利用及安全問題產生直接影響，其值的確定關鍵在于能夠將高架火炬射流火焰產生的熱輻射準確計算出來。在工廠總圖布置當中，高架火炬十分關鍵與重要。以某膠粘劑及系列產品生產廠為例，在設計總圖布置過程中，因受占地限制，在對其高架火炬進行設計時，不可依據相關防火設計相關規范進行設計。首先詳細分析了該廠可燃性氣體排放系統，經計算得出高架火炬高及安全距離。

廠區；高架火炬；安全距離

火炬系統乃是廠區一種較為常用的安全設施。當工藝裝置在正常的生產、開車及停車時或設備出現停電、停水及故障時，均會向外界排放不等量蒸汽及可燃性氣體，特別是裝置出現諸如爆炸及火災等重大災害時，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，并于火炬頂端處燒除，防止這些氣體進入大氣，而造成公害及環境污染。

只有保證其可燃性氣體排放系統不攜帶有可燃液，方能實現高架火炬在安全距離上的縮減，為將此問題較好解決，依據此廠區工藝特點，依據美國石油協會標準及中國國家標準，對可燃性氣體排放系統展開設計，此可燃性氣體排放系統設計主要由三部分構成。

1 分液罐設計

為達到盡可能避免火炬燃燒所產生的廢氣形成火雨狀況，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，分液罐依據如下內容進行設計：（1）SHJ9—1989。。在公式中，P表示壓力（kPa）；K1表示系數（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）。在設計分液罐時，其排放量選取安全閥設計之后最為嚴重狀況外加設計裕度，將其作為最后分液罐設計容量。

2 安全閥設計

可燃氣體燃燒排放系統乃是根據未來此廠區可能會出現的最大排放量為2 000m3×2的丁二烯球罐相應火災情況而設計，其主要依據如下公式來設計：（1）壓力容器安全技術檢查規程。，在公式當中，Ar表示潤濕面積（m2）；q潛熱（kJ/kg）；Ws表示排放量（kg/h）。依據石油化工企業設計防火規范相關要求，此球罐需要采用固定式的消防冷卻水系統，并且若此消防系統的噴淋裝置超過10L/（m2·min）時，環境因子為F=0.6。（2）API RP521。Q=21 000FA0.82，在公式當中，Q表示吸收熱（Btu/h）；A表示潤濕面積（ft2）；F表示環境因子（1.0）。在采用上述兩個公式進行計算時，需要充分考慮可能發生的大火狀況，如若出現火災，則丁二烯就會被完全氣化，然后增加安全閥排放量。而根據丁二烯球罐相應工藝要求，需保證儲存溫度穩定，即使之始終小于15℃，所以現實排放量相比于上述兩公式的計算值，存在小于后者狀況，且可燃氣體排放系統不會帶有可燃液。

3 液封罐

設計分液罐，不僅要考慮安全因素，而且在設計火炬底部時，采取的液封罐方式，能夠將可燃氣體排放過程中所產生的少量可燃液進行清洗。依據上述設計要點，確定其可燃氣體排放系統不會帶有可燃液，根據SHJ9—1989，能夠將高架火炬的安全距離進行計算，計算過程如下：

氣體性質：熱輻射率ε為0.20；氣體常數為R/（N·m/kg· n·°K）為8 314；氣體低發熱值Hv/（J/kg）為4.46E+0.6；氣體絕熱指數K/（Cp/CV）為1.187 8；氣體溫度T/°K為338.14；馬赫數m為0.5；氣體分子量M為54；氣體密度ρ為2.286kg/m3；氣體質量流率G為14 297kg/h。其它參數：（1）火炬底部：最大受熱點至火炬筒中心水平距離X1/m為1；熱輻射強度qI (kW·m-2)為9。（2）火炬出口處的平均最大風速Vw/(m·s-1)為23。（3）無須防護設施點。熱輻射強度Q2為4.5kW/m2；最大受熱點至火炬筒中心水平距離X2/m為55；最大受熱點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；在排放氣體當中聲波的傳播速度為火炬高度為h=120Df=50.47m；有風時火炬所存在的傾斜角度為火炬總發熱量為Q=2.78e-7HvG=1.76E+0.6 (kW·h)。在此廠區的總圖布置當中，其高架火炬相應安全距離可依據55m進行設計，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 結束語

總而言之，高架火炬在整個工廠總圖布置當中具有十分重要的意義與作用，本文分別從分液罐設計、安全閥設計及液封罐三方面開展設計探究，從中找尋更為合理的高架火炬安全距離。經最終結算結果可知，針對此廠區而言，當其距離控制在55m時，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、健康和環境，2016，16（2）：45-47.

[2] 承奇，張禮敬，陶剛，等.高架火炬事故狀態火焰熱輻射危險性分析[J].石油化工高等學校學報，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，主要研究方向為工業廢氣治理技術研究與應用。