厂区高架火炬安全距离探讨

张旭蕊

（山西亚乐士环保技术股份有限公司，山西晋中 030600）

厂区高架火炬安全距离探讨

张旭蕊

（山西亚乐士环保技术股份有限公司，山西晋中 030600）

高架火炬安全距离能够对土地资源利用及安全问题产生直接影响，其值的确定关键在于能够将高架火炬射流火焰产生的热辐射准确计算出来。在工厂总图布置当中，高架火炬十分关键与重要。以某胶粘剂及系列产品生产厂为例，在设计总图布置过程中，因受占地限制，在对其高架火炬进行设计时，不可依据相关防火设计相关规范进行设计。首先详细分析了该厂可燃性气体排放系统，经计算得出高架火炬高及安全距离。

厂区；高架火炬；安全距离

火炬系统乃是厂区一种较为常用的安全设施。当工艺装置在正常的生产、开车及停车时或设备出现停电、停水及故障时，均会向外界排放不等量蒸汽及可燃性气体，特别是装置出现诸如爆炸及火灾等重大灾害时，要排放大量的蒸气与液化烃气体，其它可燃性气体及蒸气均需送入火炬系统，并于火炬顶端处烧除，防止这些气体进入大气，而造成公害及环境污染。

只有保证其可燃性气体排放系统不携带有可燃液，方能实现高架火炬在安全距离上的缩减，为将此问题较好解决，依据此厂区工艺特点，依据美国石油协会标准及中国国家标准，对可燃性气体排放系统展开设计，此可燃性气体排放系统设计主要由三部分构成。

1 分液罐设计

为达到尽可能避免火炬燃烧所产生的废气形成火雨状况，全部接入至火炬燃烧的废气，均需要通过分液罐移，将液体移除，分液罐依据如下内容进行设计：（1）SHJ9—1989。。在公式中，P表示压力（kPa）；K1表示系数（2.5～3）；T表示温度（K）；Q表示体积流量（m2/h）；D1表示分液罐直径（m）；Vs表示滴沉降速度（m/s）。（2） APIRP521。在公式当中，ρL表示液体密度（kg/m3）；D表示分液罐直径（ft）；Uc表示临界速度（ft/s）；ρV表示气体密度（kg/m3）。在设计分液罐时，其排放量选取安全阀设计之后最为严重状况外加设计裕度，将其作为最后分液罐设计容量。

2 安全阀设计

可燃气体燃烧排放系统乃是根据未来此厂区可能会出现的最大排放量为2 000m3×2的丁二烯球罐相应火灾情况而设计，其主要依据如下公式来设计：（1）压力容器安全技术检查规程。，在公式当中，Ar表示润湿面积（m2）；q潜热（kJ/kg）；Ws表示排放量（kg/h）。依据石油化工企业设计防火规范相关要求，此球罐需要采用固定式的消防冷却水系统，并且若此消防系统的喷淋装置超过10L/（m2·min）时，环境因子为F=0.6。（2）API RP521。Q=21 000FA0.82，在公式当中，Q表示吸收热（Btu/h）；A表示润湿面积（ft2）；F表示环境因子（1.0）。在采用上述两个公式进行计算时，需要充分考虑可能发生的大火状况，如若出现火灾，则丁二烯就会被完全气化，然后增加安全阀排放量。而根据丁二烯球罐相应工艺要求，需保证储存温度稳定，即使之始终小于15℃，所以现实排放量相比于上述两公式的计算值，存在小于后者状况，且可燃气体排放系统不会带有可燃液。

3 液封罐

设计分液罐，不仅要考虑安全因素，而且在设计火炬底部时，采取的液封罐方式，能够将可燃气体排放过程中所产生的少量可燃液进行清洗。依据上述设计要点，确定其可燃气体排放系统不会带有可燃液，根据SHJ9—1989，能够将高架火炬的安全距离进行计算，计算过程如下：

气体性质：热辐射率ε为0.20；气体常数为R/（N·m/kg· n·°K）为8 314；气体低发热值Hv/（J/kg）为4.46E+0.6；气体绝热指数K/（Cp/CV）为1.187 8；气体温度T/°K为338.14；马赫数m为0.5；气体分子量M为54；气体密度ρ为2.286kg/m3；气体质量流率G为14 297kg/h。其它参数：（1）火炬底部：最大受热点至火炬筒中心水平距离X1/m为1；热辐射强度qI (kW·m-2)为9。（2）火炬出口处的平均最大风速Vw/(m·s-1)为23。（3）无须防护设施点。热辐射强度Q2为4.5kW/m2；最大受热点至火炬筒中心水平距离X2/m为55；最大受热点到地面之间的垂直距离ht/m为2；火炬筒体出口处的直径Df/m为Df(mm)=1.128=0.42，其中火炬出口气体允许线速度为Va=mVs=124.34m/s；筒体出口截面积为A=G/3 600ρVa=0.14m2；在排放气体当中声波的传播速度为火炬高度为h=120Df=50.47m；有风时火炬所存在的倾斜角度为火炬总发热量为Q=2.78e-7HvG=1.76E+0.6 (kW·h)。在此厂区的总图布置当中，其高架火炬相应安全距离可依据55m进行设计，不仅能够减少占地面积，而且还能使得总图布置更趋合理化。

4 结束语

总而言之，高架火炬在整个工厂总图布置当中具有十分重要的意义与作用，本文分别从分液罐设计、安全阀设计及液封罐三方面开展设计探究，从中找寻更为合理的高架火炬安全距离。经最终结算结果可知，针对此厂区而言，当其距离控制在55m时，具有最佳的安全距离。

[1] 张杰东，于安峰，党文义.高架火炬泄漏后果模拟研究[J].安全、健康和环境，2016，16（2）：45-47.

[2] 承奇，张礼敬，陶刚，等.高架火炬事故状态火焰热辐射危险性分析[J].石油化工高等学校学报，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

张旭蕊（1989—），女，山西晋中人，助理工程师，主要研究方向为工业废气治理技术研究与应用。