地面火炬的安全防护距离

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1、地面火炬的安全防护距离摘要：根据近年来石化企业中出现的两种地面火炬，针对其特点分析有关影响因素，提出地面火炬的安全防护距离的审核原则。关键词：地面火炬；热辐射；安全防护距离   l 引言   近年来随着国外生产工艺的引进，石化企业的总体布置呈现大型化、集中化趋势，作为事故泄放系统必不可少的一部分，火炬系统也有了很大的变化，从原先只有高架火炬到地面、高架火炬共同发展。其中地面火炬由于占地少，维护方便，安全、环保性较好，在国外已得到广泛运用，但目前在国内使用较少，国家规范也没有明确规定，给消防设计和防火审核工作带来了困难。   本文根据近年来石化企业中出现的两种地面火炬

2、，针对其特点分析有关影响因素，提出地面火炬的安全防护距离的审核原则。2 地面火炬的特点和应用情况   2．1 地面火炬类型和组成   火炬系统作为在炼油或石油化工装置中安全、有效地排放释放出的气体或液体的设施，其能否正常运转对装置出现火灾或断电等紧急状况时防止装置由于中断而转为灾难至关重要。火炬按照不同的分类方式有不同的类型，按燃烧器是否远离地面可分为地面火炬和高架火炬，按火炬燃烧器的形式可分为单点燃烧火炬和多燃烧器火炬。   地面火炬通常指封闭火炬但也包括地面多燃烧器火炬，主要是根据事故泄放的量来选择，前者主要用于泄放量较小的化工厂，后者主要用于泄放量大的乙烯和天

3、然气项目。地面火炬组成部件除有一般火炬所有的燃烧器、引火器及其点燃器和火焰探测器、浮性或速度密封、气液分离罐、易燃易爆气体探测器、液封、管道、烟尘消除控制系统、辐射防护设备外，还有封闭体和燃气岐管。   2．2 地面火炬特点   (1)火炬向四周扩散的热辐射较小，封闭体外的热辐射值能低于1．6kW／m2，可以减少防护区的面积。   (2)检修方便，除封闭体较高外，其余的设施均在地面上。   (3)最大限度地减少了对周围环境的空气污染、光污染和噪声污染，提高了火炬操作的安全性。   (4)占地面积少，地面火炬由于燃烧发生在地面，不会发生火雨，主要依据辐射热计算确定防火

4、间距。   2．3 国外地面火炬的情况   基于地面火炬的这些特点，上世纪70年代初，国外就着手地面火炬的研究和开发，开发出多种地面火炬排放系统，主要分为大排量多级多燃烧器地面火炬和封闭式地面火炬。全世界十几个大型乙烯项目、一些大型的炼油生产和天然气开采项目都采用了多级多燃烧器地面火炬，如1991年投用的Malaysia的MTBE装置火炬，排放量达到了1066吨／时，位于委内瑞拉的火炬，最大排放量为810吨／时(如图1)。许多化工厂则采用了封闭式地面火炬，如在韩国某化工厂的火炬，其单筒地面火炬的最大排放量达到了100吨／时。   2．4 国内地面火炬的情况   国内

5、也有一些企业采用了地面火炬，如深圳华安液化石油气有限公司罐区火炬由日本丸红成套引进，最大排放量为6吨／时，潮州华丰气体工程公司LPG中转储运工程，上海石化低温丙烯罐采用中船重工711所设计的火炬(见图2)。在上海市化学工业区中，上海赛科石化90万吨／年乙烯工程和高化公司在化工区20万吨苯酚丙酮项目则分别选用了上述两种地面火炬，见表1：   3 地面火炬与装置之间的安全防护距离探讨地面火炬从技术上讲是先进的，已成为石油化工生产装置排放废气及紧急装置事故排放的一种有效手段，但如何合理地设置火炬同装置的安全防护距离是总图设计审核的焦点。   3．1 国内外规范对火炬安全防

6、护距离的规定对石化企业中的火炬，国家规范《石油化工企业设计防火规范》主要是在总平面布置的原则即第3．2．11条进行了规定，而在第五章第六节中提出了高架火炬设置的一般规定，对地面火炬规范中并无规定。国外由于地面火炬应用较普遍，对火炬的有关规范如APl521《泄压和减压系统导则》，APl537((通用炼油及石油化工设施火炬细则》和BP-RP44-3《处理系统设计指南》等，都包括了地面火炬和高架火炬。   在地面火炬处理系统中，以火焰的燃烧性质作为设计主要考虑的内容，API标准中从火焰的性质、烟雾、辐射、噪声和污染等方面提出了设计总辐射量对可能暴露在辐射下或靠近界区装置和

7、人的影响。表2为国外地面火炬热辐射的标准：   按照APl附件C确定的火炬计算方法，包括火炬直径、长度、高度以及由风速引起火焰变形的计算，从火炬中心到水平分界线(即所考虑对象)的最小距离可按照以下公式计算。   D--火焰中心点到目标物体的最小距离，单位(m)；   τ--传送的热辐射因数；F--接受的热辐射因数；Q--热排放(低热值)(kW)；K--允许的辐射值(kW／m2)。对封闭火炬由于火炬头燃烧后热量经过火炬筒壁上升到火炬筒顶，温降较大，根据传热学中的斯蒂芬-玻尔兹曼定律，气体的辐射能力和气体绝对温度的四次方成正比，其中Tt为放空气的理论燃烧温度，Tf为