火炬培訓(xùn)教材

化工行業(yè)火炬培訓(xùn)教材編寫日期

2011年7月

9日

前

言

火炬培訓(xùn)教材火炬裝置是化工廠的最后一道安全屏障。雖然其技術(shù)含量、投資遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于工藝裝置，但是，其單位投資所占土地面積最大。而且，火炬裝置的平面布置，往往影響整個(gè)工廠的總平面布置。火炬裝置的重要性，也是不可否認(rèn)的。火炬裝置的設(shè)計(jì)，已經(jīng)有相應(yīng)的規(guī)范、規(guī)定、設(shè)計(jì)手冊(cè)、參考資料?；鹁嫜b置生產(chǎn)及其配套廠家，初步統(tǒng)計(jì)也有38家。但是，關(guān)于排放氣的低發(fā)熱值低于8373.6kJ/m3（2000kcal/m3）的火炬裝置設(shè)計(jì)，所見(jiàn)資料不多。本講義主要講排放氣的低發(fā)熱值低于8373.6kJ/m3（2000kcal/m3）的火炬裝置設(shè)計(jì)，兼顧低發(fā)熱值大于8373.6kJ/m3（2000kcal/m3）的火炬裝置設(shè)計(jì)。由于本人水平有限、接觸的案例也不是很多，在此，僅僅起到拋磚引玉的作用。不對(duì)之處，請(qǐng)大家指教！謝謝大家！2011.7.9僅供參考

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目

錄

火炬培訓(xùn)教材1.火炬設(shè)計(jì)基礎(chǔ)················································································11.1什么是火炬裝置··············································································11.2火炬裝置的任務(wù)··············································································11.3火炬裝置分類·················································································11.4高架火炬的分類··············································································21.5火炬裝置設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定·····································································51.5.1火炬系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范·····································································51.5.2火炬環(huán)保設(shè)計(jì)規(guī)范·····································································51.5.3火炬布置、管道設(shè)計(jì)規(guī)范····························································51.5.4火炬設(shè)備設(shè)計(jì)規(guī)范·····································································61.5.5火炬自控設(shè)計(jì)規(guī)范·····································································61.5.6火炬電氣設(shè)計(jì)規(guī)范·····································································71.5.7火炬土建設(shè)計(jì)規(guī)范·····································································81.5.8火炬設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)選用·······························································81.6火炬裝置設(shè)計(jì)參考資料·····································································91.7火炬裝置的組成·············································································91.8火炬設(shè)計(jì)需要收集的資料·································································91.9火炬頭·······················································································101.9.1火炬頭的作用··········································································101.9.2火炬頭的結(jié)構(gòu)··········································································101.9.3火炬頭的材料··········································································131.9.4耐熱不銹鋼參數(shù)·······································································131.9.5火炬頭的設(shè)計(jì)壓力····································································14僅供參考

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火炬培訓(xùn)教材1.9.6低發(fā)熱值火炬頭簡(jiǎn)圖·································································141.9.7其它結(jié)構(gòu)的低熱值火炬頭···························································151.10分子封·····················································································151.10.1分子封的作用········································································151.10.2分子封的結(jié)構(gòu)········································································151.10.2分子封的材料········································································171.10.3分子封的尺寸如何確定····························································171.10.4迷宮式分子封的常見(jiàn)問(wèn)題·························································171.10.5迷宮式分子封的設(shè)計(jì)壓力·························································181.11火炬筒體··················································································181.11.1火炬筒體的作用·····································································181.11.2火炬筒體的結(jié)構(gòu)······································································181.11.3火炬筒體的材料······································································181.11.4火炬筒體的問(wèn)題·····································································181.11.5火炬筒體設(shè)計(jì)壓力··································································181.11.6火炬筒體操作壓力··································································191.12水封罐·····················································································191.12.1水封罐的種類········································································191.12.2水封罐的作用········································································191.12.3水封罐的液位如何控制····························································191.12.4水封罐的材料········································································201.12.5水封罐的設(shè)計(jì)壓力··································································201.12.6水封罐的操作壓力··································································201.12.7水封罐的設(shè)計(jì)········································································201.13分液罐·····················································································211.13.1分液罐的作用········································································211.13.2分液罐的設(shè)計(jì)········································································211.13.3分液罐的材料········································································21僅供參考

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火炬培訓(xùn)教材1.13.4分液罐設(shè)計(jì)壓力·····································································221.13.5分液罐操作壓力·····································································222.火炬設(shè)計(jì)····················································································222.1原始資料的收集···········································································222.2計(jì)算火炬氣低發(fā)熱值·····································································222.2.1氣體低發(fā)熱值數(shù)據(jù)來(lái)源·····························································222.2.2氣體低發(fā)熱值計(jì)算方法·····························································232.3特別說(shuō)明····················································································242.4氨火炬·······················································································242.5火炬氣馬赫數(shù)··············································································272.5.1關(guān)于馬赫數(shù)的規(guī)定····································································272.5.2馬赫數(shù)的問(wèn)題·········································································272.5.3計(jì)算火炬氣音速······································································272.5.4計(jì)算火炬頭出口氣體流速··························································282.6

計(jì)算火炬頭出口直徑····································································282.7計(jì)算火焰高度··············································································292.8火炬高度及熱輻射計(jì)算···································································302.8.1火炬高度計(jì)算··········································································302.8.2火炬熱輻射計(jì)算·······································································322.9噪音計(jì)算····················································································332.10火炬筒體（火炬總管）計(jì)算···························································342.10.1一般說(shuō)明··············································································342.10.2特別說(shuō)明··············································································34僅供參考

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火炬培訓(xùn)教材2.11水封罐計(jì)算················································································352.12分液罐計(jì)算················································································353.火炬請(qǐng)購(gòu)文件的編寫·····································································354.火炬裝置評(píng)標(biāo)··············································································525.其它··························································································53附件1：利用煉廠干氣，大力發(fā)展安慶市煤氣事業(yè)的設(shè)想。附件2：石油化工企業(yè)可燃性氣體排放系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范（SH3009-2010）（討論稿）。附圖1：火炬流程圖。附圖2：火炬平面布置圖。附件3：火炬立面圖。附圖4：火炬外管系統(tǒng)圖。附圖5：外方火炬系統(tǒng)圖。附圖6：熱輻射圖。附圖7：噪聲圖分布圖。附圖8：二氧化硫落地濃度示意圖。僅供參考

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火炬培訓(xùn)教材1.火炬設(shè)計(jì)基礎(chǔ)1.1什么是火炬裝置將石油化工廠、煉油廠、甲醇廠、合成氨廠、垃圾填埋廠、厭氧污水處理裝置等等工廠或裝置在事故或正常生成過(guò)程中產(chǎn)生的易燃、易爆、有毒、有腐蝕性氣體燒掉的裝置。1.2火炬裝置的任務(wù)將工廠或裝置在事故或正常生成過(guò)程中產(chǎn)生的易燃、有毒、有腐蝕性氣體通過(guò)燃燒變成無(wú)害的二氧化碳、水或無(wú)毒、毒性較小的其它物質(zhì)。例如：根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)（GB5044-1985）》，一氧化碳為高度危害介質(zhì)（Ⅱ級(jí)危害介質(zhì)），也是易燃易爆介質(zhì)。每年冬季，我國(guó)都要發(fā)生多起煤氣中毒事故，奪去許多人的生命，其元兇就是一氧化碳。2011年3月29日13時(shí)24分，山西介休市某電廠9號(hào)鍋爐檢修中發(fā)生一氧化碳中毒事故。截止2011年3月3月30日凌晨，已經(jīng)確定10人死亡，7人受傷。2011年12月1日晚，陜北榆林市定邊縣某中學(xué)因取暖發(fā)生12名女學(xué)生一氧化碳中毒事故。截至2011年12月2日中午，11名學(xué)生搶救無(wú)效死亡，另一名中毒學(xué)生還在搶救中。2010年1月18日8時(shí)30分許，河北邢臺(tái)市內(nèi)丘縣某公司發(fā)生一起煤氣中毒事故。6名在事故現(xiàn)場(chǎng)施工的人員全部死亡。但是，一氧化碳通過(guò)燃燒后，變成二氧化碳，二氧化碳是無(wú)毒、不燃介質(zhì)。硫化氫為高度危害介質(zhì)（Ⅱ級(jí)危害介質(zhì)），也是易燃易爆介質(zhì)。2003年12月23日，重慶市開(kāi)縣發(fā)生特大高含硫天然氣井噴事故，死亡人數(shù)達(dá)243人，2142人入院治療。其主要元兇就是硫化氫。2008年6月12日19時(shí)40分左右，云南省昆明市安寧某廠發(fā)生硫化氫氣體泄漏安全生產(chǎn)事故。截至6月13日3時(shí)，事故導(dǎo)致6人死亡，28人在醫(yī)院接受救治和留院觀察。但是，硫化氫通過(guò)燃燒后，變成二氧化硫和水。水就是無(wú)毒介質(zhì)，二氧化硫毒性降低很多，且為不燃介質(zhì)。1.3火炬裝置分類通常是根據(jù)火炬裝置的外觀，將火炬分為高架火炬和地面火炬兩大類。僅供參考

-1-高架火炬（不消煙）

地面火炬全景

火炬培訓(xùn)教材本講義主要介紹高架火炬中的不消煙火炬。高架火炬中的消煙火炬、地面火炬僅做簡(jiǎn)單介紹。1.4高架火炬的分類高架火炬根據(jù)是否需要消煙，分為消煙火炬和不消煙火炬。消煙火炬和不消煙火炬設(shè)備外觀沒(méi)有什么差別，燃燒時(shí)火焰略有差異。消煙火炬火苗長(zhǎng)而發(fā)紅，偶爾會(huì)帶一點(diǎn)黑煙。不消煙火炬火苗短而發(fā)出談?wù)劦乃{(lán)色（天然氣、焦?fàn)t煤氣火炬例外），很多時(shí)候，甚至白天看不到火苗。高架火炬根據(jù)火炬頭氣體出口流速，又可以分為音速火炬和一般火炬。僅供參考

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音速火炬

火炬培訓(xùn)教材音速火炬頭高架火炬根據(jù)其支撐方式，還可以分為塔架支撐火炬、拉索火炬、自支撐火炬。拉索式火炬

自支撐火炬高架火炬根據(jù)其是否可以拆卸，分為可拆卸火炬、不可拆卸火炬。可拆卸火炬僅供參考

-3-高架火炬還有其它的分類方法。空氣消煙火炬空氣消煙火炬消煙過(guò)程多頭火炬僅供參考

火炬培訓(xùn)教材水消煙火炬-4-

火炬培訓(xùn)教材本講義主要介紹高架火炬中的不消煙火炬，少量介紹高架消煙火炬。其它類型火炬一帶而過(guò)。1.5火炬裝置設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定1.5.1火炬系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范（1）《石油化工企業(yè)燃料氣系統(tǒng)和可燃性氣體排放系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SH3009-2001）。（2）《化工裝置工藝系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)定（二）》《火炬系統(tǒng)設(shè)置》（HG/T20570.12-95）。（3）《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50160-2008）。（4）《泄壓和減壓系統(tǒng)指南》（SY/T10043-2002）（中文，等同API1997年版）

RP521（5）

《GuideforPressure-RelievingandDepressuringSystems》API

RP5211997（卸壓與減壓系統(tǒng)導(dǎo)則，極具參考價(jià)值）。（6）

《FlareDetailsforGeneralRefineryandPetrochemicalService》API5372003（煉油和石油化工裝置集中排放火炬細(xì)則，極具參考價(jià)值）。注：除《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》外，均為專業(yè)規(guī)范。1.5.2火炬環(huán)保設(shè)計(jì)規(guī)范（1）《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297-1996）。（2）《石油化工企業(yè)環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SH3024-1995）。（3）《工業(yè)企業(yè)噪音控制設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ87-1985）。說(shuō)明：1.火炬裝置設(shè)計(jì)時(shí)，執(zhí)行有關(guān)環(huán)保規(guī)范，難度較大。2.均為通用規(guī)范。1.5.3火炬布置、管道設(shè)計(jì)規(guī)范（1）《石油化工工藝裝置布置設(shè)計(jì)通則》（SH3011-2000（2009））。（2）《石油化工企業(yè)管道布置設(shè)計(jì)通則》（SH3012-2000（2009））。（3）《石油化工企業(yè)設(shè)備和管道隔熱設(shè)計(jì)規(guī)范》（SH3010-2000（2009））。（4）《石油化工企業(yè)管道設(shè)計(jì)器材選用通則》（SH3059-2001）。（5）《石油化工劇毒、可燃介質(zhì)管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（SH/T3501-2002（2009））。（6）《石油化工設(shè)備和管道涂料防腐蝕技術(shù)規(guī)范》（SH3022-1999）。僅供參考

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火炬培訓(xùn)教材（7）《石油化工企業(yè)管道柔性設(shè)計(jì)規(guī)范》（SH3041-2002（2009））。（8）《石油化工設(shè)備管道鋼結(jié)構(gòu)表面色和標(biāo)志規(guī)定》（SH3043-2003）。（9）《鋼制承插焊、螺紋和對(duì)焊支管座》（GB/T19326-2003）（10）《鋼制對(duì)焊無(wú)縫管件》

（GB/T12459-2005）。（11）《鍛制承插焊和螺紋管件》（GB/T14383-2008）

。（12）《化工配管用無(wú)縫及焊接鋼管尺寸選用系列》（HG20553-1993）。（13）《鋼制管法蘭、墊片、緊固件》（HG20592~20635-2009）。（14）《鋼板制對(duì)焊管件》（GB/T13401-2005）。（15）《石油化工常用法蘭、墊片選用導(dǎo)則》

（SHB-S01-1997）。（16）《工業(yè)金屬管道工程施工規(guī)范》（GB50235-2010）。（17）《工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50316-2000）。（18）《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》國(guó)務(wù)院第549號(hào)令公布，2009.5.1實(shí)行。（19）《壓力容器壓力管道設(shè)計(jì)許可規(guī)則》（TSGR1001-2008）。（20）《壓力管道安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程—工業(yè)管道》（TSGD0001-2009）。（21）《壓力容器壓力管道設(shè)計(jì)單位資格許可與管理規(guī)則》國(guó)質(zhì)檢鍋［2002］235號(hào)

2003年1月1日實(shí)施。注：均為通用規(guī)范。1.5.4火炬設(shè)備設(shè)計(jì)規(guī)范（1）《鋼制壓力容器》（GB150-1998）。（2）《鋼制化工容器制造技術(shù)要求》（HG20584-1998（2004））。（3）《鋼制焊接常壓容器》（NB/T47003.1-2009）（能源部）。（4）《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》（TSGR0004-2009）。（5）《鋼制臥式容器》（JB/T4731-2005）。（6）《鋼制塔式容器》（JB/T4710-2005）。注：均為通用規(guī)范。1.5.5火炬自控設(shè)計(jì)規(guī)范又稱儀表設(shè)計(jì)規(guī)范，均為通用規(guī)范。（1）《用安裝在圓形截面管道中的差壓裝置測(cè)量滿管流體流量第2部分：孔板》（GB/T2624.2-2006）。（2）《石油化工自動(dòng)化儀表選型設(shè)計(jì)規(guī)范》（SH3005-1999）。僅供參考

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火炬培訓(xùn)教材（3）《工業(yè)自動(dòng)化儀表工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB50093-2002）。（4）《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50058-1992）。（5）《過(guò)程測(cè)繪和控制儀表的功能標(biāo)志及圖形符號(hào)》（HG/T20505-2000）。（6）《自動(dòng)化儀表選型設(shè)計(jì)規(guī)定》（HG/T20507-2000）。（7）《控制室設(shè)計(jì)規(guī)定》（HG/T20508-2000）。（8）《儀表供電設(shè)計(jì)規(guī)定》（HG/T20509-2000）。（9）《儀表供氣設(shè)計(jì)規(guī)定》（HG/T20510-2000）。（10）《信號(hào)報(bào)警﹑安全聯(lián)鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)定》（HG/T20511-2000）。（11）《儀表配管配線設(shè)計(jì)規(guī)定》（HG/T20512-2000）。（12）《儀表系統(tǒng)接地設(shè)計(jì)規(guī)定》（HG/T20513-2000）。（13）《儀表及管線伴熱和絕熱保溫設(shè)計(jì)規(guī)定》（HG/T20514-2000）。（14）《儀表隔離和吹洗設(shè)計(jì)規(guī)定》（HG/T20515-2000）。（15）《自控設(shè)計(jì)常用名詞術(shù)語(yǔ)》（HG/T20699-2000）。（16）《自控安裝圖冊(cè)》（HG/T21581-1995）。（17）《可編程控制器系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)定》（HG/T20700-2000）。（18）《石油化工企業(yè)可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測(cè)報(bào)警設(shè)計(jì)規(guī)范》（SH3063-1999）。1.5.6火炬電氣設(shè)計(jì)規(guī)范均為通用規(guī)范。（1）《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50058-1992）。（2）《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50054-1995）。（3）《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50052-2009）。（4）《通用用電設(shè)備配電設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50055-1993）。（5）《電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50217-2007）。（6）《石油化工靜電接地設(shè)計(jì)規(guī)范》（SH3097-2000）。（7）《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50034-2004）。（8）《化工企業(yè)照明設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》（HG/T20586-1996）。（9）《化工企業(yè)腐蝕環(huán)境電力設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》（HG/T20666-1999）。（10）《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50057-1994（2000年版））。（11）《石油化工企業(yè)生產(chǎn)裝置電力設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范》（SH3038-2000（2009））。僅供參考

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火炬培訓(xùn)教材（12）《電力裝置的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T50062-2008）。（13）《鋼制電纜橋架工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（CECS31：1991）。1.5.7火炬土建設(shè)計(jì)規(guī)范均為通用規(guī)范。（1）《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50016-2006）。（2）《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2001（2006年版））。（3）《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2001（2008年版））。（4）《構(gòu)筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50191-1993）。（5）《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》（GB50223-2008）。（6）《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2002）。（7）《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2002）。（8）《工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50046-2008）。（9）《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料》（GB14907-2002）。（10）《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50205-2001）。（11）《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-1994）。（12）《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（CECS24:90）。（13）《石油化工企業(yè)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SH3076-1996）。（14）《石油化工企業(yè)排氣筒和火炬塔架設(shè)計(jì)規(guī)范》（SH3029-1991）。（15）《石油化工鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（SH/T3507-2005）。（16）《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017-2003）。（17）

《高聳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50135-2006）。1.5.8火炬設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)選用火炬設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)工程。麻雀雖小五臟俱全，涉及的專業(yè)有：工藝、管道、材料、管道機(jī)械、電氣、儀表、設(shè)備、結(jié)構(gòu)。關(guān)鍵是有些廠家有點(diǎn)火及控制方面的技術(shù)、有些廠家有火炬頭制造的專有技術(shù)。個(gè)人認(rèn)為，無(wú)論是業(yè)主招標(biāo)，還是火炬制造企業(yè)投標(biāo)，都不要羅列不必要的規(guī)范。比如，有些廠家喜歡將國(guó)外的火炬設(shè)計(jì)規(guī)范羅列出來(lái)，如果業(yè)主有懂外語(yǔ)有懂火炬的，按照國(guó)外規(guī)范驗(yàn)收，那就很難通過(guò)。有些廠家喜歡將很多環(huán)保規(guī)范羅列出來(lái)，其實(shí)很多火炬燃燒后的廢氣，基本上是不達(dá)標(biāo)的。僅供參考

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火炬培訓(xùn)教材1.6火炬裝置設(shè)計(jì)參考資料（1）《燃?xì)馊紵c應(yīng)用（第三版）》同濟(jì)大學(xué)、重慶建筑大學(xué)、哈爾濱建筑大學(xué)、北京建筑工程學(xué)院編中國(guó)建筑工業(yè)出版社

2000年12月第三版

2007年8月第15次印刷。（2）工程設(shè)計(jì)參考資料《石油化工和煉油企業(yè)火炬氣排放系統(tǒng)設(shè)計(jì)》（LHSC-100-01）；蘭州化學(xué)工業(yè)公司化工設(shè)計(jì)院1980年7月。（3）《石油化工設(shè)計(jì)手冊(cè)第4卷工藝和系統(tǒng)設(shè)計(jì)》第5章系統(tǒng)設(shè)計(jì)第5.23節(jié)

火炬系統(tǒng)。1.7火炬裝置的組成通常，高架不可拆卸式火炬組成如下：（1）火炬頭；（2）分子封；（3）火炬筒體；（4）水封罐；（5）分液罐；（6）火炬塔架或拉索；（7）自動(dòng)點(diǎn)火系統(tǒng)。含現(xiàn)場(chǎng)控制柜、高壓發(fā)生器、高空點(diǎn)火器、壓力開(kāi)關(guān)或流量開(kāi)關(guān)、火焰遙測(cè)器或熱電偶；（8）地面點(diǎn)火系統(tǒng)。含地面點(diǎn)火盤、常明燈；（9）供電系統(tǒng)。其它：蒸汽或熱水、燃料氣、儀表空氣、新鮮水、電（含UPS）由主裝置提供；廢水、冷凝液由主裝置處理。如果回收火炬氣，還需要增加氣柜和壓縮機(jī)。1.8火炬設(shè)計(jì)需要收集的資料需要收集該工廠各個(gè)車間（或工號(hào)）排放到火炬的放空氣參數(shù)?；鹁鏆鈪?shù)如下：（1）流量；（2）成分；需要提供各個(gè)組份的體積百分比或摩爾百分比；（3）壓力；（4）溫度；僅供參考

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火炬培訓(xùn)教材（5）是連續(xù)排放還是間斷排放。以上是火炬設(shè)計(jì)的基本參數(shù)。這些參數(shù)，只有該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)院清楚。也只有收集到完整的火炬氣數(shù)據(jù)，才能將火炬裝置設(shè)計(jì)好。在越來(lái)越重視環(huán)保和安全的今天，更是如此。公用工程參數(shù)：（1）燃料氣的流量、成分、壓力、溫度、粘度、低發(fā)熱值；（2）儀表空氣的壓力、溫度；（3）氮?dú)獾膲毫?、溫度；?）蒸汽的壓力、溫度、可以提供的流量；（5）新鮮水的壓力；（6）火炬冷凝液的處理方法。1.9火炬頭1.9.1火炬頭的作用將設(shè)計(jì)范圍以內(nèi)的各種火炬排放氣，盡可能的燃燒干凈。不能下火雨、不能冒黑煙、不能熄滅。由于大家能見(jiàn)到的火炬設(shè)計(jì)參考資料都是符合《石油化工企業(yè)燃料氣系統(tǒng)和可燃性氣體排放系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》SH3009-2001要求的火炬（排放氣低發(fā)熱值≥8373.6kJ/m3即2000kcal/m3），所以本講義主要講的是不符合SH3009-2001要求的火炬（排放氣低發(fā)熱值＜8373.6kJ/m3即2000kcal/m3），特別是排放氣低發(fā)熱值＜4186.8kJ/m3即1000kcal/m3的火炬。1.9.2火炬頭的結(jié)構(gòu)火炬頭的結(jié)構(gòu)有很多種，常見(jiàn)的有：（1）直筒式：用于易燃且不需要消煙的排放氣。常見(jiàn)的是天然氣火炬、焦?fàn)t煤氣火炬。見(jiàn)過(guò)早期直筒式火炬頭的圖紙，居然是碳鋼的。由于碳鋼在高溫下腐蝕很快，火炬頭越燒越矮，過(guò)幾年就要換個(gè)火炬頭。（2）倒錐形，用于熱值較低且不需要消煙的排放氣；常見(jiàn)的是以水煤槳為原料制甲醇、制合成氨的火炬。其排放氣低發(fā)熱值＜3998.4kJ/m3（955kcal/m3）。下圖是煤制30萬(wàn)噸合成氨/年裝置的開(kāi)工火炬頭。僅供參考

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火炬培訓(xùn)教材30萬(wàn)噸/年合成氨火炬頭直徑超過(guò)2m（3）帶內(nèi)部消煙蒸汽管和外部消煙蒸汽管的火炬，用于需要消煙的火炬。這種火炬頭又有很多的不同結(jié)構(gòu)；常見(jiàn)的是石油化工、煉油企業(yè)的火炬。僅供參考

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火炬培訓(xùn)教材（4）帶防風(fēng)罩的倒錐形火炬頭，用于熱值較低且不需要消煙的排放氣；常見(jiàn)的是鋼廠火炬。僅供參考

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火炬培訓(xùn)教材由于火炬頭的制作，專業(yè)性較強(qiáng)，一般都是由專業(yè)制造廠完成。1.9.3火炬頭的材料對(duì)于本講義所說(shuō)的低發(fā)熱值火炬，火炬頭從上向下1.5米的范圍，必須使用耐溫1150℃的耐熱不銹鋼，包括火炬頭上部、聚火塊、防風(fēng)罩、常明燈、內(nèi)傳焰點(diǎn)火管、高空點(diǎn)火器、支架等。火炬頭的下半部分使用一般不銹鋼即可。為了減少投資，火炬頭與分子封相連接的法蘭，可以使用碳鋼。對(duì)于火炬氣低發(fā)熱值≥2000kcal/Nm3的火炬頭，從上向下5.0米的范圍，建議使用耐溫1150℃的不銹鋼，包括聚火塊、防風(fēng)罩、常明燈、內(nèi)傳焰點(diǎn)火管、高空點(diǎn)火器、中心蒸汽管、外部蒸汽管、外部伴燒器。其它地方可以使用普通不銹鋼。只有連接法蘭可以用碳鋼。這一點(diǎn)非常重要。個(gè)人認(rèn)為，只有做到這點(diǎn)，火炬頭就不會(huì)被燒壞。1.9.4耐熱不銹鋼參數(shù)常用耐熱鋼牌號(hào)：0Cr25Ni20。標(biāo)準(zhǔn)：《承壓設(shè)備用不銹鋼鋼板及鋼帶》GB24511-2009。●國(guó)內(nèi)牌號(hào)0Cr25Ni20。美國(guó)牌號(hào)310S，又稱2520，用于耐高溫爐管、火炬的制造。●化學(xué)成份：碳C：≤0.08硅Si：≤1.00錳Mn：≤2.00僅供參考

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火炬培訓(xùn)教材硫S：≤0.030磷P：≤0.035鉻Cr：24.00～26.00鎳Ni：19.00～22.00●力學(xué)性能：抗拉強(qiáng)度σb(MPa)：≥520條件屈服強(qiáng)度σ0.2(MPa)：≥205伸長(zhǎng)率δ5(%)：≥40斷面收縮率ψ(%)：≥50硬度：≤187HB；≤90HRB；≤200HV●熱處理規(guī)范：固溶1030～1180℃快冷。金相組織：組織特征為奧氏體型?！窠回洜顟B(tài)：一般以熱處理狀態(tài)交貨，其熱處理種類在合同中注明；未注明者，按不熱處理狀態(tài)交貨。耐熱不銹鋼板的價(jià)格大約是普通不銹鋼板價(jià)格的200%偏高一點(diǎn)。1.9.5火炬頭的設(shè)計(jì)壓力資料介紹火炬頭的設(shè)計(jì)壓力：0MPa（g）。1.9.6低發(fā)熱值火炬頭簡(jiǎn)圖直筒部分（含防風(fēng)罩）為耐熱不銹鋼。到椎體與直管部分為一般不銹鋼，法蘭僅供參考

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火炬培訓(xùn)教材為碳鋼。詳細(xì)結(jié)構(gòu)臨時(shí)講解。1.9.7其它結(jié)構(gòu)的低熱值火炬頭這是一種氨氣火炬頭。有蓄熱、伴燒功能。我認(rèn)為過(guò)于復(fù)雜，造價(jià)太高。又一種氨氣火炬頭。有蓄熱、伴燒功能。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)較低。1.10分子封1.10.1分子封的作用在有火炬氣排放時(shí)，利用另外一股氣體的力量，阻止可燃?xì)怏w和空氣的混合氣體返回到火炬系統(tǒng)的內(nèi)部，以避免發(fā)生爆炸事故！1.10.2分子封的結(jié)構(gòu)分子封的結(jié)構(gòu)至少有三種，我認(rèn)為迷宮式分子封比較適合中國(guó)的國(guó)情。使用起來(lái)也比較放心。僅供參考

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火炬培訓(xùn)教材迷宮式分子封的結(jié)構(gòu)如下（采用比空氣輕的氣體如氮?dú)鈺r(shí)用）：另外一種迷宮式分子封的結(jié)構(gòu)，采用比空氣重的氣體如二氧化碳時(shí)用，就是將上圖倒過(guò)來(lái)用。還有曲折密封器、動(dòng)態(tài)密封器，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)給大家的復(fù)印件《石油化工設(shè)計(jì)手冊(cè)第四卷》第649頁(yè)。由于我對(duì)曲折密封器、動(dòng)態(tài)密封器有偏見(jiàn)，所以，在我設(shè)計(jì)的項(xiàng)目中這2種密封器極少使用。動(dòng)態(tài)密封器只是最近，結(jié)合阻火器，使用在氨氣、酸性氣火炬上，起到一點(diǎn)安慰作用。動(dòng)態(tài)密封分子封，我認(rèn)為這種結(jié)構(gòu)從原理上看就不是讓人太放心。而且，為了保僅供參考

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火炬培訓(xùn)教材持分子封的效果，消耗的氮?dú)饬恳脖容^大。1.10.2分子封的材料分子封的材料一般是16MnR。連接法蘭可以是20#鋼。對(duì)于酸性氣分子封，需要采用不銹鋼材料。由于分子封的自重比較大，造價(jià)高，很多情況下，我們少量的將腐蝕性氣體燒過(guò)分子封，直接連接到火炬頭的下部。效果也很好。1.10.3分子封的尺寸如何確定分子封是國(guó)外的專利產(chǎn)品。有著非常具體的、詳細(xì)的計(jì)算方法和計(jì)算軟件。因?yàn)檐浖容^貴，所以，國(guó)內(nèi)火炬廠家是否使用軟件計(jì)算分子封的尺寸，不得而知。經(jīng)過(guò)多次測(cè)試，我們國(guó)家一般都是模仿國(guó)外分子封的結(jié)構(gòu)、尺寸。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，放大、縮小。本人1997年設(shè)計(jì)一個(gè)18/30項(xiàng)目（以德士古技術(shù)做合成氨）的火炬時(shí)，就是模仿進(jìn)口的渭河化肥廠的火炬。由于使用效果很好，我們以后的項(xiàng)目都是這么設(shè)計(jì)的。1.10.4迷宮式分子封的常見(jiàn)問(wèn)題（1）結(jié)冰堵塞在高寒地區(qū)，分子封如果沒(méi)有保溫、伴熱措施，火炬氣中的水分會(huì)凝結(jié)下來(lái)，從而結(jié)冰堵塞分子封。這個(gè)后果是非常嚴(yán)重的。防止辦法：隨氣溫的變化分別采取保溫措施或伴熱保溫措施即可。分子封做成斜底，最低處開(kāi)一個(gè)DN100的排污口，也是一個(gè)比較好的辦法。（2）鐘罩脫落事故的后果很嚴(yán)重。防止辦法：按規(guī)范設(shè)計(jì)、按設(shè)計(jì)制造，不要偷工減料即可。當(dāng)然，分子封的材料也很重要。如果火炬氣是有腐蝕性的氣體，分子封就要用相應(yīng)的不銹鋼材料（例如：304、316L）。有些火炬廠家非常聰明，在分子封鐘罩的下面，焊了幾個(gè)支座，在分子封的上部，焊了幾塊擋板，就是分子封出了問(wèn)題，讓鐘罩也掉不下來(lái)、上不去，避免更大事故的發(fā)生?？梢哉f(shuō)，每一次事故的發(fā)生，都有可能產(chǎn)生一個(gè)新技術(shù)！每一次嚴(yán)重事故的發(fā)生，都有可能修改設(shè)計(jì)規(guī)范的有關(guān)條文。（3）鐘罩腐蝕陜西渭河化肥廠進(jìn)口火炬，多年后檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)鐘罩腐蝕掉了。原因可能是新上的氣化爐操作有問(wèn)題，使排放氣中含有空氣，火炬經(jīng)常發(fā)生爆鳴。爆鳴就是小爆炸，小僅供參考

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火炬培訓(xùn)教材爆炸導(dǎo)致分子封鐘罩溫度升高，和氧氣發(fā)生腐蝕性反應(yīng)。防止辦法：改進(jìn)氣化爐的操作，使排放氣中不含或盡量少含空氣。（4）雜物堵塞有些火炬頭口徑很大，內(nèi)存耐火材料。時(shí)間長(zhǎng)了，耐火材料脫落，會(huì)堵塞分子封?；鹁鏆庵械幕覊m、火炬氣燃燒后產(chǎn)生的灰塵，也會(huì)堵塞分子封。防止辦法：分子封設(shè)一到二個(gè)檢修手孔。堵塞嚴(yán)重，只有拆下檢修。1.10.5迷宮式分子封的設(shè)計(jì)壓力陜西渭河化肥廠進(jìn)口的火炬系統(tǒng)，分子封的設(shè)計(jì)壓力是0.2MPa（g）。我公司的火炬裝置，分子封設(shè)計(jì)壓力一般為0.4MPa（g）。1.11火炬筒體1.11.1火炬筒體的作用讓火炬氣通過(guò)，將火炬頭、分子封的重量傳遞給立式水封罐或火炬筒體的基礎(chǔ)。1.11.2火炬筒體的結(jié)構(gòu)火炬筒體就是一個(gè)鋼制的直筒子。兩端是法蘭，通常下面是與立式水封罐相連，上面是與分子封相連。1.11.3火炬筒體的材料火炬筒體的材料要根據(jù)火炬氣的性質(zhì)決定。最常用的是碳鋼。也有碳鋼加厚、不銹鋼的。對(duì)于醋酸火炬，還要使用優(yōu)質(zhì)不銹鋼316L。1.11.4火炬筒體的問(wèn)題目前，火炬筒體問(wèn)題比較少。發(fā)現(xiàn)有一個(gè)火炬筒體被撕裂。問(wèn)題分析：（1）氮?dú)夤?yīng)不夠，使分子封失去了阻火、防爆的作用；（2）火炬筒體材料選用不對(duì)，腐蝕減薄，失去應(yīng)有的強(qiáng)度；（3）火炬筒體設(shè)計(jì)壁厚不夠。只要按規(guī)范設(shè)計(jì)，火炬筒體不應(yīng)該發(fā)生問(wèn)題。1.11.5火炬筒體設(shè)計(jì)壓力火炬筒體的設(shè)計(jì)壓力《石油化工企業(yè)燃料氣系統(tǒng)和可燃性氣體排放系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SH3009-2001）沒(méi)有規(guī)定。我公司一般取設(shè)計(jì)壓力0.7MPa（g）。火炬筒體的設(shè)計(jì)壓力取0.7MPa（g）的主要目的是保證筒體的強(qiáng)度，萬(wàn)一發(fā)生回火爆炸事故，也不會(huì)損僅供參考

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火炬培訓(xùn)教材壞火炬筒體。這一點(diǎn)，已經(jīng)被事實(shí)證明是沒(méi)有問(wèn)題的。1.11.6火炬筒體操作壓力根據(jù)國(guó)外資料推算，火炬筒體的操作壓力小于0.2MPa（g）。1.12水封罐1.12.1水封罐的種類有立式、臥式水封罐兩種。這兩種水封罐作用一樣，不存在那個(gè)更好的說(shuō)法。只是每個(gè)業(yè)主的喜好不同而已。個(gè)人認(rèn)為，立式水封罐可能會(huì)節(jié)省一些管道材料、節(jié)約一些占地面積、節(jié)約一些土建基礎(chǔ)費(fèi)用。1.12.2水封罐的作用不論立式、臥式水封罐的作用都是一樣：防止火炬系統(tǒng)發(fā)生回火、爆炸事故。水封罐也有分液的作用。水封罐的計(jì)算方法與分液罐一樣。1.12.3水封罐的液位如何控制（1）補(bǔ)水對(duì)于水源充足的地區(qū)，建議用長(zhǎng)流水進(jìn)行水封罐補(bǔ)水，每個(gè)水封罐補(bǔ)水流量3.0m3/h。對(duì)于水源緊張的地區(qū)，建議用控制閥進(jìn)行水封罐自動(dòng)補(bǔ)水，控制閥的開(kāi)關(guān)由自控液位計(jì)控制。高液位關(guān)閉進(jìn)水自控閥門，低液位打開(kāi)自控進(jìn)水閥門。注意：就地液位計(jì)與自控液位計(jì)要分開(kāi)設(shè)置，如果合而為一，一旦損壞，將無(wú)法觀察水封罐的液位。（2）排水靠外部的閥門組控制。一般閥門組的液位高度有200、400、600mm水柱三個(gè)檔次?？梢愿鶕?jù)需要，人為的控制水封高度。注意：a.水封罐排水管管徑不宜小于DN80，建議設(shè)為DN100。因?yàn)椋行┗鹁嫜b置（如煤制甲醇、煤制合成氨）火炬氣中水蒸氣的含量高達(dá)60%，在火炬氣小流量排放時(shí)，會(huì)有大量的水冷凝下來(lái)，需要及時(shí)排走。也有一些火炬裝置的冷凝水，會(huì)產(chǎn)生大量的泡沫，如不及時(shí)排走，時(shí)間長(zhǎng)了，可能會(huì)堵塞排水管。b.“U”型排水管的高度要加大，有必要考慮“U”型排水管的補(bǔ)水問(wèn)題。由于僅供參考

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火炬培訓(xùn)教材水煤槳制合成氣工藝（煤制甲醇、合成氨的必要步驟），必須定期排出240℃左右的火炬氣（氣化爐點(diǎn)火時(shí)），最長(zhǎng)時(shí)間是一周左右（氣化爐烘爐時(shí)），正常生產(chǎn)時(shí)，是連續(xù)排放24小時(shí)左右。在這種情況下，不僅僅水封罐內(nèi)的水被蒸干了，有時(shí)連“U”型排水管內(nèi)的水都被蒸干。此時(shí)，會(huì)有大量的易燃易爆氣體（含有高毒介質(zhì)一氧化碳）溢出，十分危險(xiǎn)，稍不留意，就會(huì)出大事故。c.是否可以考慮在“U”型排水管上設(shè)置切斷閥門。d.“U”型排水管不宜密閉排水。很多人提出來(lái)，水封罐“U”型排水管要密閉排水，以防止水中夾帶的有害氣體污染大氣。說(shuō)的也對(duì)，但是這樣做了以后，會(huì)帶來(lái)一個(gè)新的問(wèn)題：由于虹吸原理，排水管會(huì)將水封罐內(nèi)的水抽干。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)務(wù)必小心謹(jǐn)慎?。?）水封罐的保溫伴熱高寒地區(qū)，水封罐需要保溫伴熱。關(guān)于伴熱，我們的做法是，直接將蒸汽通到水封罐內(nèi)，做一圈底部開(kāi)孔的環(huán)管。這樣就不需要冷凝水管道、疏水器、閥門、管道等，也不需要冷凝水回收，很省事。1.12.4水封罐的材料根據(jù)火炬氣的性質(zhì)決定。一般為碳鋼。也有不銹鋼的。1.12.5水封罐的設(shè)計(jì)壓力《石油化工企業(yè)燃料氣系統(tǒng)和可燃性氣體排放系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SH3009-2001）第4.0.24條規(guī)定：設(shè)計(jì)壓力不得小于1.0MPa（g）。資料介紹，一般火炬發(fā)生回火爆炸事故的壓力不會(huì)超過(guò)1.0MPa（g）。所以，按照1.0MPa（g）設(shè)計(jì)水封罐，是安全的。但是，規(guī)范沒(méi)有提到分子封。所以，在實(shí)際工作中，設(shè)有分子封時(shí)，水封罐的設(shè)計(jì)壓力一般取0.7MPa（g）。1.12.6水封罐的操作壓力水封罐操作壓力最好取0.098MPa（g）。這樣，水封罐就不屬于特殊的、需要定期檢驗(yàn)的壓力容器。會(huì)給今后的生產(chǎn)、管理帶來(lái)方便。而且，水封罐的造價(jià)也會(huì)降低。但是，隨著甲醇裝置的大型化，水封罐的操作壓力也需要提高到0.2MPa（g）。如果不這樣做，由于火炬氣量太大，水封罐就因?yàn)槌叽缣蠖鵁o(wú)法制造或可以制造但造價(jià)太高。1.12.7水封罐的設(shè)計(jì)水封罐的設(shè)計(jì)，《石油化工企業(yè)燃料氣系統(tǒng)和可燃性氣體排放系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》僅供參考

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火炬培訓(xùn)教材（SH3009-2001）附錄C水封罐工藝計(jì)算有水封罐的詳細(xì)計(jì)算方法。1.13分液罐1.13.1分液罐的作用應(yīng)能分離出排放氣體中直徑300μm-600μm的液滴。以防止下火雨。分液罐的作用就是要防止下火雨。但是，下火雨的現(xiàn)象還是經(jīng)常發(fā)生，這是為什么？個(gè)人認(rèn)為，可能有以下幾個(gè)原因：（1）設(shè)計(jì)時(shí)，分液罐的尺寸就選小了?，F(xiàn)在的火炬供貨商很多，有些火炬供貨商本來(lái)不具備火炬裝置的成套能力，他們可能連水封罐的計(jì)算都不會(huì)，但是，他們的公關(guān)能力很強(qiáng)，可以簽到合同。（2）低價(jià)中標(biāo)。很多私企、民企，甚至一些國(guó)營(yíng)企業(yè)，他們招標(biāo)的原則就是：低價(jià)中標(biāo)。有些火炬供貨商為了拿到合同，有意將水封罐的尺寸算小。（3）企業(yè)管理問(wèn)題。有些企業(yè)管理混亂，操作人員素質(zhì)低，將不該排到火炬的重組份排到了火炬。（4）企業(yè)擴(kuò)產(chǎn)。也有不少企業(yè)擴(kuò)大生產(chǎn)能力后，火炬裝置利舊。但是，卻沒(méi)有考慮到火炬裝置的處理能力不夠。（5）排放量太大。隨著裝置能力的不斷擴(kuò)大，比如煉油廠，從幾十萬(wàn)噸到幾百萬(wàn)噸、從幾百萬(wàn)噸到一千萬(wàn)噸、到一千多萬(wàn)噸；甲醇廠，從幾萬(wàn)噸到10萬(wàn)噸、20萬(wàn)噸、30萬(wàn)噸、60萬(wàn)噸、100萬(wàn)噸，單套裝置能力還在增加?；鹁鏆獾呐欧帕烤薮?！分液罐（包括水封罐）計(jì)算出來(lái)的尺寸大的自己都不敢相信！大的幾乎無(wú)法制造！大的造價(jià)巨大！在這種情況下，只好人為的縮小分液罐的尺寸。平常也相安無(wú)事，遇到極端工況，可能就要下火雨。（6）生產(chǎn)裝置內(nèi)部的改變。原來(lái)，煤制甲醇、煤制合成氨。一貫使用氨做制冷劑，那時(shí)，下火雨的可能性極?。m然甲醇有排放的可能，實(shí)際操作幾乎沒(méi)有見(jiàn)到過(guò)。而且甲醇燃燒時(shí)耗氧量較小，不易下火雨）。近來(lái)，有些業(yè)主，將制冷劑改為丙烯。在內(nèi)蒙、新疆這些高寒地區(qū)，丙烯就很容易下火雨。1.13.2分液罐的設(shè)計(jì)分液罐的設(shè)計(jì)，《石油化工企業(yè)燃料氣系統(tǒng)和可燃性氣體排放系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SH3009-2001）中有詳細(xì)的規(guī)定和計(jì)算方法。1.13.3分液罐的材料根據(jù)火炬氣的性質(zhì)決定。一般為碳鋼。也有不銹鋼的。僅供參考

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火炬培訓(xùn)教材1.13.4分液罐設(shè)計(jì)壓力《石油化工企業(yè)燃料氣系統(tǒng)和可燃性氣體排放系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SH3009-2001）沒(méi)有規(guī)定分液罐的設(shè)計(jì)壓力和操作壓力。分液罐的設(shè)計(jì)壓力一般取0.35MPa（g）即可。注意：臥式分液罐和臥式水封罐的尺寸一般都是一樣的。1.13.5分液罐操作壓力分液罐的操作壓力最好為0.098MPa（g）?；鹁鏆馀欧帕亢艽髸r(shí)，也可以取0.2MPa（g）。2.火炬設(shè)計(jì)2.1原始資料的收集設(shè)計(jì)人員要盡可能的收集所有裝置的火炬氣參數(shù)和公用工程參數(shù)。前面已經(jīng)說(shuō)過(guò)。2.2計(jì)算火炬氣低發(fā)熱值2.2.1氣體低發(fā)熱值數(shù)據(jù)來(lái)源必須計(jì)算每一股火炬氣的低發(fā)熱值。這一點(diǎn)非常重要。大家往往都是注重計(jì)算排放量最大的那股火炬氣的低發(fā)熱值。有時(shí)，并不是排氣量最大的火炬氣，發(fā)熱量最大。例如，在煤制甲醇項(xiàng)目里，往往是甲醇精餾裝置的甲醇排放氣發(fā)熱量最大。此時(shí)，火炬總管的管道直徑是按照排氣量最大的火炬氣（氣化事故放空氣）計(jì)算?；鹁娓叨仁前凑瞻l(fā)熱量最大的火炬氣（甲醇排放氣）計(jì)算。有時(shí)，為了環(huán)保的要求，排到火炬的氣體是不能自己燃燒的。這時(shí)需要伴燒。如果不對(duì)每一股氣體進(jìn)行計(jì)算，就很難發(fā)現(xiàn)那一股氣體時(shí)不能燃燒的。安徽某廠油改煤工程，采用的是殼牌氣化爐。外方要求一股不能自己燃燒的氣體也要排到火炬中。經(jīng)過(guò)外方的計(jì)算，僅僅是伴燒氣的燃料費(fèi)，每年就要一千多萬(wàn)元。外方的思想比較簡(jiǎn)單，就是伴燒氣一直在燒。有個(gè)火炬供貨商（沒(méi)有中標(biāo)，但是，設(shè)計(jì)理念被采納了）建議設(shè)計(jì)幾個(gè)火焰檢測(cè)器和熱電偶，通過(guò)控制系統(tǒng)控制伴燒氣的開(kāi)停。就是：在沒(méi)有火炬氣排放時(shí)、在火炬燃燒時(shí)，伴燒氣關(guān)。如果有氣體排放，但是又檢測(cè)不到火焰時(shí)，認(rèn)為是不能燃燒的那股氣體排放了，此時(shí)打開(kāi)伴燒氣開(kāi)關(guān)。就這一個(gè)建議，每年可以節(jié)約大量的燃料費(fèi)用。關(guān)于火炬設(shè)計(jì)是有專業(yè)軟件的。因?yàn)閮r(jià)格昂貴，一般的單位可能不會(huì)購(gòu)買。我們僅供參考

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火炬培訓(xùn)教材也是自己計(jì)算。建議采用Excel表格進(jìn)行火炬氣低發(fā)熱值的計(jì)算。計(jì)算步驟如下：（1）收集每一股氣體的分子量、低發(fā)熱量、密度等數(shù)據(jù)。常見(jiàn)的氣體數(shù)據(jù)見(jiàn)：《燃?xì)廨斉洌ǖ诙妫分袊?guó)建筑工業(yè)出版社1988.7（已經(jīng)有新版本）；《燃?xì)馊紵c應(yīng)用》中國(guó)建筑工業(yè)出版社1984.7（已經(jīng)有新版本）；《危險(xiǎn)化學(xué)品安全技術(shù)全書(shū)》周國(guó)泰主編

化學(xué)工業(yè)出版社；《實(shí)用鍋爐手冊(cè)》林宗虎徐通模主編其它的化工產(chǎn)品手冊(cè)。2.2.2氣體低發(fā)熱值計(jì)算方法某30萬(wàn)噸/年合成氨廠火炬裝置原始條件

化學(xué)工業(yè)出版社排氣量排氣溫度排氣壓力

263000Nm3/h243℃0.02MPa（G）計(jì)算方法見(jiàn)下表：僅供參考

-23-序號(hào)成序號(hào)成份含量mol%分子量單組份低發(fā)熱量3MJ/Nm單組份發(fā)熱量MJ單組份密度3kg/Nm單組份重量3kg/Nm1H213.432.01610.7861.44855980.08990.012073572CO19.0228.010412.6362.40336721.25060.237864123CH40.0416.04335.9020.01436080.71740.000286964H2S0.1634.07623.3680.03738881.53630.002458085COS0.0160.0725.2180.00252182.68170.000268176N20.228.01/01.250.00257Ar0.0539.948/01.78340.00089178CO26.9744.0098/01.97710.137803879H2O60.1218.015/00.8330.500799610合計(jì)10019.6393.9060.8949

火炬培訓(xùn)教材計(jì)算結(jié)果如下2.3特別說(shuō)明《石油化工企業(yè)燃料氣系統(tǒng)和可燃性氣體排放系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SH3009-2001）有關(guān)條款：●2.0.4需與外部管網(wǎng)連接的裝置，其內(nèi)部的燃料氣管道和可然性氣體排放管道，應(yīng)符合下列要求：12

裝置內(nèi)送出燃料氣的操作溫度不宜高于40℃；裝置內(nèi)應(yīng)有本裝置自行吹掃可燃性氣體和排放的措施；●4.0.2下列氣體不宜排入全廠可然性氣體排放系統(tǒng)，應(yīng)排入專用的排放系統(tǒng)或另行處理：4

熱值低于8373.6kJ/m3（2000kcal/m3）的可然性氣體?！妒突て髽I(yè)燃料氣系統(tǒng)和可燃性氣體排放系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》是由石油化工企業(yè)編寫的。沒(méi)有照顧到不是以石油為原料的化工企業(yè)。而化工系統(tǒng)又沒(méi)有自己的火炬設(shè)計(jì)規(guī)范?；は到y(tǒng)的《化工裝置工藝系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)定（二）》火炬系統(tǒng)設(shè)置》HG/T20570.12-95）其實(shí)說(shuō)的也是石油化工企業(yè)的火炬。在實(shí)際操作中，排放氣溫度超過(guò)300℃的火炬已經(jīng)在使用中。排放氣低發(fā)熱值為795kcal/m3的淮南化工總廠的18-30火炬已經(jīng)使用了12年了。鋼廠的火炬氣、電石廠的火炬氣發(fā)熱值也非常低。對(duì)于確實(shí)不能燃燒的低發(fā)熱值排放氣，需要采用伴燒措施。我們要求在主導(dǎo)專業(yè)在火炬總管的源頭設(shè)計(jì)氮?dú)獯祾呦到y(tǒng)。在實(shí)際工作中，對(duì)以上的規(guī)范、規(guī)定要靈活使用。2.4氨火炬很多人都認(rèn)為氨是不能燃燒的。請(qǐng)看以下資料：僅供參考

-24-平均分子量19.639質(zhì)量流量平均分子量19.639質(zhì)量流量kg/h235371低發(fā)熱量3MJ/Nm3.906質(zhì)量流量kg/s65.38低發(fā)熱量3kcal/Nm933.0氣體重度kg/Nm30.8949（（

火炬培訓(xùn)教材《危險(xiǎn)化學(xué)品安全技術(shù)全書(shū)》：氨（著火溫度）651℃沸點(diǎn)-33.5℃。

易燃

爆炸上下限27.4～15.7％

引燃溫度《Matheson氣體數(shù)據(jù)手冊(cè)》化學(xué)工業(yè)出版社氨的燃燒熱

（25℃

氣態(tài)）18603.1kJ/kg

（3427.5kcal/m3）從以上數(shù)據(jù)看，氨氣是可以燃燒的。只是由于氨氣的著火溫度高達(dá)651℃，一般的情況下氨氣燃燒時(shí)達(dá)不到這么高的溫度，所以，氨氣不能自己維持燃燒，需要有明火伴燒。伴燒氣量是很少的。這一點(diǎn)和資料上介紹有點(diǎn)不同。河南某廠氨氣燃燒試驗(yàn)

太原某廠氨氣燃燒試驗(yàn)國(guó)外火炬廠家介紹，氨氣的燃燒產(chǎn)物是水和氮?dú)?。下圖是進(jìn)口氨火炬流程圖：僅供參考

-25-僅供參考

火炬培訓(xùn)教材河南濮陽(yáng)某廠進(jìn)口氨火炬照片。-26-

火炬培訓(xùn)教材2.5火炬氣馬赫數(shù)2.5.1關(guān)于馬赫數(shù)的規(guī)定馬赫數(shù)是氣體的流動(dòng)速度與其音速的比值。對(duì)于火炬設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)非常重要的參數(shù)?！妒突て髽I(yè)燃料氣系統(tǒng)和可燃性氣體排放系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄D火炬工藝計(jì)算D.0.2

工藝條件1.排放氣體視為理想氣體；2.火炬出口氣體排放壓力取當(dāng)?shù)卮髿鈮海?.計(jì)算火炬出口氣體允許線速度時(shí)，馬赫數(shù)取值如下：a單個(gè)裝置開(kāi)停工產(chǎn)生最大排放量時(shí)，取0.2；b局部停電、停水等事故造成若干泄壓設(shè)施同時(shí)泄放而產(chǎn)生最大排放量時(shí)，取0.5。個(gè)人認(rèn)為，馬赫數(shù)取值為0.2～0.5。這個(gè)數(shù)據(jù)適用于低發(fā)熱值超過(guò)2000cal/Nm3的火炬氣。不適合低發(fā)熱值小于2000cal/Nm3的火炬氣。對(duì)于低發(fā)熱值小于2000cal/Nm3的火炬氣，推薦火炬頭出口氣體允許線速度時(shí)，馬赫數(shù)為0.06～0.1，不宜再大。2.5.2馬赫數(shù)的問(wèn)題隨著每化工裝置的不斷加大，例如，煤制天然氣項(xiàng)目，火炬氣的排放量達(dá)到百萬(wàn)立方米以上，馬赫數(shù)取值十分頭痛。取值大了，擔(dān)心火炬氣燒不起來(lái)；取值小了，擔(dān)心火炬裝置太大，造價(jià)太高，甚至是不能制造。2.5.3計(jì)算火炬氣音速計(jì)算方法來(lái)自《石油化工企業(yè)燃料氣系統(tǒng)和可燃性氣體排放系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄D火炬工藝計(jì)算提供的計(jì)算公式D.0.3-4：VS

KaRTMVS-----火炬氣的音速

m/sKa-----排放氣體的絕熱指數(shù)僅供參考

Ka=1.35（非計(jì)算值，應(yīng)該計(jì)算）

-27-R-------氣體常數(shù)R＝8314N·m/（kg·K）

火炬培訓(xùn)教材T-------操作條件下的氣體溫度K

T=243℃＝516.15KM-------氣體平均分子量計(jì)算結(jié)果（數(shù)據(jù)同上）計(jì)算結(jié)果：聲音在火炬氣中的傳播速度是543.12m/s。2.5.4計(jì)算火炬頭出口氣體流速公式

Va=mVsVa-----火炬頭出口氣體流速

m/sm-----馬赫數(shù)

假設(shè)

m＝0.06Vs-----聲波在火炬氣中的轉(zhuǎn)播速度m/s計(jì)算結(jié)果2.6

計(jì)算火炬頭出口直徑A

G3600ρVa

（D.0.3-2）A-----火炬頭有效流通截面積

m2G-----排放氣體的質(zhì)量流量kg/hρ----操作條件下排放氣體密度kg/m3Va----火炬出口氣體線速度＝32.587m/s僅供參考

根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程式推出ρ＝ρ0T0

/T

-28-VsKaRTM543.121.35VsKaRTM543.121.358314516.1519.639VaVamVs32.5870.06543.12ρρρ0T0（℃）T（℃）0.47360.89490243火炬頭出口有效截面積A（m2）

火炬培訓(xùn)教材Df1.128A

（D.0.3-1）火炬頭出口直徑Df（m）實(shí)際取火炬頭外徑壁厚Φ2286×8，內(nèi)襯50mm耐火材料。火炬頭實(shí)際內(nèi)徑Φ2170，實(shí)際截面積A＝3.698m2?；鹁骖^火炬氣實(shí)際出口流速、馬赫數(shù)：Va

G3600ρA火炬頭火炬氣實(shí)際出口流速為37.33m/s、馬赫數(shù)m=0.0687。2.7計(jì)算火焰高度《石油化工企業(yè)燃料氣系統(tǒng)和可燃性氣體排放系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SH3009-2001）條文說(shuō)明

附錄D火炬工藝計(jì)算中介紹：馬赫數(shù)在0～0.12時(shí)變換后得：h＝270mDf

h/Df＝270m式中：h

火焰高度

米m馬赫數(shù)僅供參考

Df火炬頭出口直徑

米

-29-VaGρAm37.3302353710.47363.6980.0687VaGρAm37.3302353710.47363.6980.0687AAGρVa4.23622353710.473632.587DfDf（m）2A(m)2.32174.2362計(jì)算結(jié)果：火焰高度

40.25米。

火炬培訓(xùn)教材2.8火炬高度及熱輻射計(jì)算2.8.1火炬高度計(jì)算計(jì)算公式來(lái)自《石油化工企業(yè)燃料氣系統(tǒng)和可燃性氣體排放系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SH3009-2001）。hf

εQf4πq

hh33

（D.0.3-5）圖D.0.1火炬示意圖僅供參考

-30-hmDf40.250.06872.17hmDf40.250.06872.17(Xsinφ)2cosφht式中

火炬培訓(xùn)教材hf——

火炬筒體高度

（ｍ）ε——

熱輻射率，簡(jiǎn)化計(jì)算時(shí)取0.2說(shuō)明：本火炬為不消煙火炬。國(guó)外資料報(bào)道，火炬在沒(méi)有蒸汽消煙的情況下測(cè)得的熱輻射率ε=0.15。本火炬熱輻射率也應(yīng)該取0.15，但是，由于原來(lái)的計(jì)算取得是0.2，以下還是按0.2計(jì)算（修改數(shù)據(jù)太麻煩）。建議大家在計(jì)算不消煙火炬時(shí)，熱輻射率取0.15。φ——

有風(fēng)時(shí)的火焰傾斜角度φ＝Arctg（Vw/Va）Vw——25m/s

火炬頭出口最大風(fēng)速Va

——37.33m/s

火炬頭出口氣體速度φ=33.81°X——h——ht——

最大受熱點(diǎn)到火炬筒體中心線的水平距離（m）習(xí)慣取X＝0火焰高度（m）最大受熱點(diǎn)到地面的垂直距離（m）設(shè)計(jì)取ht＝0

（應(yīng)該取一個(gè)人的身高，例如1.8米更合適）Qf——q——

火焰放出的總熱量（kW）火炬的熱輻射強(qiáng)度，含陽(yáng)光（陽(yáng)光熱輻射強(qiáng)度為0.93kW/m2）1.5kW/m2是人可以自由活動(dòng)的熱輻射強(qiáng)度；4.7kW/m2是無(wú)防護(hù)措施，但操作工有適當(dāng)防護(hù)衣著并需停留幾分鐘的地點(diǎn)的熱輻射強(qiáng)度。SIN33.81°=0.5564COS33.81°=0.8309把所有已知數(shù)據(jù)代入下式：hf

εQf4πq

hh33

（D.0.3-5）hf

0.22853694πq

(

40.253

sin（33.81）)2

40.253

cos33.81僅供參考

-31-(Xsinφ)2cosφht(Xsinφ)2cosφht

火炬培訓(xùn)教材hf

4541.8q

(

40.253

0.5564)2

40.253

0.8309hf

4541.8q

55.72711.148由上式可見(jiàn)，火炬高度hf取決于地面熱輻射強(qiáng)度。將上式變換后得：q

4541.8(hf11.148)255.7272.8.2火炬熱輻射計(jì)算根據(jù)上面的公式，我們可以求取距離火炬頭每一點(diǎn)處的熱輻射強(qiáng)度，這樣引用起來(lái)會(huì)更方便。計(jì)算結(jié)果如下：距離火炬頭任意處的輻射熱說(shuō)明：該火炬實(shí)際高度為50米。外方提供的地面熱輻射強(qiáng)度數(shù)字與單位不符?；鹁娓叨扔?jì)算結(jié)論：目前，我國(guó)對(duì)火炬高度的確定主要依據(jù)是地面熱輻射強(qiáng)度。但是，沒(méi)有那一個(gè)規(guī)范明確地規(guī)定地面熱輻射強(qiáng)度應(yīng)該取多少。石油化工企業(yè)燃料氣系統(tǒng)和可燃性氣體排放系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)定》只是提出幾個(gè)熱輻射數(shù)據(jù)，以及在這個(gè)數(shù)字下會(huì)產(chǎn)生的后果?；鹁嫦到y(tǒng)設(shè)置（HG/T20570.12-95）》交待：地面熱輻射值“根據(jù)工程的具體情況來(lái)選定”。僅供參考

-32-hf（m）q不含陽(yáng)光2（kW/m）q含陽(yáng)光2（kW/mhf（m）q不含陽(yáng)光2（kW/m）q含陽(yáng)光2（kW/m）302.603.53352.083.01401.702.63451.422.35501.202.13551.021.95600.891.82650.781.71700.681.61750.611.54800.541.47《《《《所以，同樣一個(gè)火炬，業(yè)主要求不同，其高度差異很大。2.9噪音計(jì)算計(jì)算方法來(lái)自《火炬系統(tǒng)設(shè)置（HG/T20570.12-95）》。距離火炬頭30m處的噪音計(jì)算

火炬培訓(xùn)教材L30L10lg(

WC22

)L30——離火炬頭30m處的噪音C——音速

543.12m/sW——質(zhì)量流量

65.38kg/sL——噪音強(qiáng)度，查表PR——噪聲源上下游壓力之比離火炬頭30m以外的噪音Lp計(jì)算γ30計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表。不能保證計(jì)算結(jié)果是完全正確的。因?yàn)?，?jì)算依據(jù)我認(rèn)為就不嚴(yán)謹(jǐn)。公式?jīng)]有區(qū)分消煙火炬和不消煙火炬。這2種情況的差別太大了。但是，從大致的計(jì)算結(jié)果看，火炬的噪音其實(shí)是很大的。很多廠家在投標(biāo)時(shí)，說(shuō)保證噪音小于多少多少，實(shí)際是達(dá)不到的。僅供參考

-33-PR1.5781.84622.3162.6323L（dBPR1.5781.84622.3162.6323L（dB）303540455055L3099.84104.84109.84114.84119.84124.842210lg（0.5WC）WC69.8465.38543.12LLPL3020lg(i)

火炬培訓(xùn)教材2.10火炬筒體（火炬總管）計(jì)算2.10.1一般說(shuō)明火炬筒體的直徑和火炬總管的直徑是一致的。所以，只要計(jì)算出火炬總管的直徑就可以了。一般火炬總管的氣體流速不宜小于80m/s，流速太小，火炬總管的直徑太大，投資大。也不宜大于100m/s，流速太大，管道噪音大。我們計(jì)算火炬總管直徑時(shí)，是根據(jù)規(guī)范提供的壓力降計(jì)算公式，計(jì)算火炬的壓力降，只要滿足到達(dá)火炬裝置的壓力滿足要求即可。2.10.2特別說(shuō)明隨著煤化工裝置能力的不斷提升，火炬氣排量不斷加大，火炬管道越來(lái)越粗，火炬裝置越來(lái)越大，越來(lái)越難做。但是，國(guó)家對(duì)壓力管道的監(jiān)管也越來(lái)越重視。僅供參考

-34-PR=1.57PR=1.57PR=1.846PR=2γiLPγiLPγiLP3099.8430104.8430109.844097.340102.340107.34596.345101.345106.35095.450100.450105.45594.65599.655104.66093.86098.860103.86593.16598.165103.17092.57097.570102.57591.97596.975101.98091.38096.380101.38590.88595.885100.89090.39095.390100.39589.89594.89599.810089.410094.410099.410589.010594.010599.011088.611093.611098.611588.211593.211598.212087.812092.812097.8

火炬培訓(xùn)教材以前設(shè)計(jì)時(shí)，火炬總管的操作壓力一般小于0.1MPa（G），這樣，火炬總管就不是當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門監(jiān)管的壓力管道。其驗(yàn)收時(shí)的探傷要求也比較低?，F(xiàn)在，火炬氣量很大，如果火炬總管的操作壓力還是小于0.1MPa（G），火炬管道就很粗，投資較大。如果將火炬總管的操作壓力提高到大于0.1MPa（G），火炬總管可以縮小很多，減少了管道的投資。但是，由于煤化工的火炬氣一氧化碳的含量高達(dá)19%以上，火炬總管就壓力管道中的最高級(jí)別管道GC1。其驗(yàn)收時(shí)探傷要求要提高很多，費(fèi)用增加較大。而且，當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門監(jiān)管時(shí)的監(jiān)管費(fèi)用也不少。關(guān)鍵是，這個(gè)費(fèi)用是年年都要發(fā)生。2.11水封罐計(jì)算規(guī)范說(shuō)的非常明確，按規(guī)范要求計(jì)算。2.12分液罐計(jì)算按規(guī)范要求計(jì)算。3.火炬請(qǐng)購(gòu)文件的編寫下面是一個(gè)真實(shí)的火炬請(qǐng)購(gòu)文件。為了保證原貌，盡量不做修改。1.供貨范圍1.1供貨以界區(qū)內(nèi)分包的形式，包括除設(shè)備基礎(chǔ)、塔架基礎(chǔ)和大管道管架基礎(chǔ)以外的所有材料，包括但不限于以下專業(yè)的設(shè)計(jì)與設(shè)備供貨：火炬工藝、設(shè)備、儀表、電氣、結(jié)構(gòu)（塔架）、管道、防腐保溫、點(diǎn)火系統(tǒng)（現(xiàn)場(chǎng)防爆控制柜）。1.2供貨方提供服務(wù)包含但不限于：供貨系統(tǒng)、設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)和試驗(yàn)，自控儀表，電氣設(shè)施，包裝運(yùn)輸，指導(dǎo)安裝，調(diào)試及檢驗(yàn)全過(guò)程的交鑰匙工程；提供備品備件和特殊工具；負(fù)責(zé)招標(biāo)方人員培訓(xùn)服務(wù)；負(fù)責(zé)提供操作手冊(cè)。1.3設(shè)計(jì)、制造和材料供應(yīng)火炬系統(tǒng)布置在大約20×