放空火炬輻射熱范圍影響因素探討

徐振朋

摘 要：在火炬點(diǎn)火放空的過(guò)程中，會(huì)因天然氣燃燒而產(chǎn)生大量的輻射熱，所以在設(shè)計(jì)天然氣管道輸氣站場(chǎng)時(shí)，需要計(jì)算放空火炬熱輻射的距離，用以確定火炬筒與站場(chǎng)及放空區(qū)周圍建筑物、植被等的安全間距。本文主要從風(fēng)速、允許敷設(shè)熱強(qiáng)度以及火炬高度三個(gè)方面進(jìn)行探討，分析輻射熱范圍的影響因素，文中通過(guò)公式計(jì)算和Safer Trace軟件模擬進(jìn)行分析，得出輻射熱范圍的影響因素。

關(guān)鍵詞：火炬；放空；輻射熱

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.070

1 概述

本文主要針對(duì)火炬輻射熱范圍，對(duì)輻射熱范圍的影響因素進(jìn)行分析，并結(jié)合計(jì)算結(jié)果，得出影響輻射熱范圍的影響因素及需要進(jìn)一步探討的問(wèn)題。

2 輻射熱范圍分析

2.1 輻射熱計(jì)算目的

天然氣在點(diǎn)火放空時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的輻射熱，產(chǎn)生的輻射熱在空間形成以火焰中心為中心的球形面，球形面與地面相交的部分即為輻射熱距離。輻射熱計(jì)算的目的是保證火炬周圍不同區(qū)域所受熱輻射均在允許的范圍內(nèi)，減小對(duì)火炬周邊的建構(gòu)物、植被的損害。

2.2 輻射熱范圍影響因素及分析

通過(guò)兩種方法進(jìn)行輻射熱范圍的影響因素探討，方法一公式法，通過(guò)迭代計(jì)算、逐步收斂進(jìn)行計(jì)算分析；方法二軟件模擬，通過(guò)Safer Ttrace軟件進(jìn)行模擬分析。

2.2.1 火炬高度對(duì)輻射熱范圍的影響

風(fēng)速取8.9m/s，允許敷設(shè)熱強(qiáng)度q取3.16 kW/m2，通過(guò)試算，火炬的最小高度不低于40m，因此火炬高度取值從40m進(jìn)行計(jì)算分析。

（1）公式法。通過(guò)迭代計(jì)算、逐步收斂的方法進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如下表：

（2）Safer Ttrace軟件模擬。①火炬高度40m。以火焰中心為中心形成的球形面產(chǎn)生的輻射熱與地面的交接點(diǎn)在85m左右。②火炬高45m。以火焰中心為中心形成的球形面產(chǎn)生的輻射熱與地面的交接點(diǎn)在82m左右。③火炬高50m。以火焰中心為中心形成的球形面產(chǎn)生的輻射熱與地面的交接點(diǎn)在76m左右。④炬高55m。以火焰中心為中心形成的球形面產(chǎn)生的輻射熱與地面的交接點(diǎn)在72m左右。

（3）結(jié)論分析。通過(guò)以上兩種方法計(jì)算結(jié)果可以看出，在火炬規(guī)格一定、相同風(fēng)速、相同允許輻射熱強(qiáng)度下，隨著火炬高度的增加，輻射熱范圍逐漸減小。

2.2.2 風(fēng)速對(duì)輻射熱范圍的影響

（1）采用迭代計(jì)算、逐步收斂的方法，計(jì)算得出熱輻射距離隨風(fēng)速的變化如表2。

（2）采用Safer Trace模擬計(jì)算。①風(fēng)速為8.9m/s時(shí)，允許輻射熱強(qiáng)度q為3.16 kW/m2時(shí)，火炬點(diǎn)火放空產(chǎn)生的球形面與地面沒(méi)有相交點(diǎn)。②風(fēng)速為20m/s時(shí)，允許輻射熱強(qiáng)度q為3.16 kW/m2時(shí)，火炬點(diǎn)火放空產(chǎn)生的球形面與地面相交的最大范圍（輻射熱范圍）約為52m。③風(fēng)速為26m/s時(shí)，允許輻射熱強(qiáng)度q為3.16 kW/m2時(shí)，火炬點(diǎn)火放空產(chǎn)生的球形面與地面相交的最大范圍（輻射熱范圍）約為55m。④風(fēng)速為30m/s時(shí)，允許輻射熱強(qiáng)度q為3.16 kW/m2時(shí)，火炬點(diǎn)火放空產(chǎn)生的球形面與地面相交的最大范圍（輻射熱范圍）約為56m。⑤風(fēng)速為39m/s時(shí)，允許輻射熱強(qiáng)度q為3.16 kW/m2時(shí)，火炬點(diǎn)火放空產(chǎn)生的球形面與地面相交的最大范圍（輻射熱范圍）約為61m。

（3）分析結(jié)論。通過(guò)以上計(jì)算模擬計(jì)算結(jié)果可以看出，在火炬規(guī)格一定、高度一定、相同允許輻射熱強(qiáng)度下，輻射熱范圍隨著風(fēng)速的增大而增大。

3 總結(jié)

從以上計(jì)算結(jié)果及分析可以看出，掌握好當(dāng)?shù)氐臍庀筚Y料、選取合適的允許輻射熱強(qiáng)度，是火炬輻射熱范圍計(jì)算的重要前提條件，火炬高度也與火炬筒中心至站場(chǎng)各部位的距離有著密切的關(guān)系。在南方經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)或者樹木較多的地方，條件允許的情況下，可以適當(dāng)提高火炬的高度，使輻射熱范圍盡量控制在有效范圍內(nèi)，從而可減低因輻射熱范圍過(guò)大而對(duì)周邊建構(gòu)物、植被的損害，同時(shí)也可減小征地面積，降低投資。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)研究風(fēng)速對(duì)火炬輻射熱范圍的計(jì)算結(jié)果可以看出，風(fēng)速對(duì)輻射熱范圍的影響不是特別明顯，因此本文還有待進(jìn)一步研究分析風(fēng)速對(duì)輻射熱范圍的影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB 50183-2004.石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].中華人民共和國(guó)建設(shè)部，中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，2004.

[2]長(zhǎng)輸天然氣管道放空火炬熱輻射距離計(jì)算方法探討[J].機(jī)械化工，第36卷，第6期，2009（09）.

[3]輸氣站場(chǎng)放空系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路[J].石油工程建設(shè)，第38卷，第6期，2012（06）.