石油化工企業(yè)火炬熱輻射分析

石油化工企業(yè)火炬熱輻射分析

原油開采和加工工藝裝置應在正常生產(chǎn)、關(guān)閉和各種事故的條件下排放可燃氣體（通常稱為火力氣）?；鹆馔ㄟ^管道、分散器、水封閉器等排放，并通過火燃燒。正常生產(chǎn)排放的可燃性氣體也可以通過氣柜和壓縮機等回收利用?；鹁鏆馀欧畔到y(tǒng)既是安全環(huán)保的關(guān)鍵設(shè)施,又是耗能大戶,如何在確保安全的前提下,做到節(jié)能減排,節(jié)約投資,少占土地,是火炬氣排放系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計必須面對的課題。1原油營銷與油田地面工程的火災設(shè)計1.1石油化工廠1.1.1火炬系統(tǒng)設(shè)計條件的確定隨著煉油化工工藝的不斷發(fā)展,工藝裝置規(guī)模越來越大,火炬氣放空量越來越大,組分越來越復雜,溫度越來越高。為了減小火炬氣放空時的熱輻射對人身安全和環(huán)境的影響,火炬越做越高,直徑越來越大,火炬設(shè)施的位置距離廠區(qū)越來越遠(火炬邊緣化)。為了克服火炬氣排放時的摩阻損失,火炬氣排放管道直徑越來越大或背壓越來越高,使得生產(chǎn)企業(yè)增加了投資。工藝裝置所提供的火炬設(shè)計條件的準確性非常重要,將直接影響火炬氣系統(tǒng)設(shè)計的成敗。每套裝置界區(qū)內(nèi)安全閥泄放和泄壓閥排放點個數(shù)不同,要求裝置設(shè)計人員對各排放點的工況數(shù)據(jù)進行計算,提出工藝裝置進入火炬排放的條件,然后火炬設(shè)計人員根據(jù)各個裝置或單元的排放條件進行研究,分析最大放空裝置,多套裝置組合后,在開工、停工、火災、停電、停水、停汽和停風工況下,取一個系統(tǒng)的最大值為設(shè)計值。1.1.2火炬系統(tǒng)的按使用內(nèi)容安排根據(jù)項目特點和裝置平面布置,煉油部分火炬和化工部分火炬通常獨立設(shè)置。部分小型裝置具有相近特性的火炬氣,也可共用一個火炬。隨著火炬設(shè)計和施工技術(shù)的發(fā)展,為了節(jié)省土地和減少投資,煉油部分火炬和化工部分火炬可以全部設(shè)置在一個高架鋼結(jié)構(gòu)塔架上,避免了過去一個大型煉油化工企業(yè)有六七座火炬的現(xiàn)象。近幾年,千萬噸級以上的煉油化工企業(yè)一般設(shè)有5~7套火炬。酸性氣火炬氣全部高空燃燒排放,其他可燃性火炬氣通常需要回收利用。煉油部分火炬氣通過氣柜和壓縮機脫硫后送燃料氣系統(tǒng)作各裝置的燃料氣或供發(fā)電使用;或根據(jù)氫氣平衡情況將回收的火炬氣送至制氫裝置做原料;或?qū)⒒厥盏娜剂蠚馑椭疗髽I(yè)外的社會用戶使用?；げ糠只鹁鏆饣厥胀ǔ２辉O(shè)氣柜,壓縮機直接抽火炬氣排放管道中的可燃性氣體,送至用戶。1.2油田地面工程1.2.1火炬氣排放量的取值目前,油田地面工程將多余氣體和安全閥泄壓排放氣體采用火炬形式高溫燃燒,將可燃氣體和有毒有害氣體轉(zhuǎn)化成危害小的氧化物、氮化物、硫化物等,這樣大大地降低了對環(huán)境的污染。油田地面工程火炬氣排放不像煉油化工廠那樣復雜,但也存在火炬氣排放量的取值問題。如果排放量取事故狀態(tài)下的最大值時,火炬直徑大,火炬高度高或火炬占地面積大。如果火炬氣排放量取值太小,在事故狀態(tài)下不能及時排放,將給排放設(shè)備,甚至整個工程項目帶來嚴重的安全隱患。因此,火炬氣排放量的取值,是需要研究探討的問題。油田地面工程火炬氣放空量取值較簡單,但不是把原油中含的氣體一次性全部排入火炬系統(tǒng),應該精確計算最大放空點安全閥或泄壓閥在某特定時間內(nèi)的放空量,此放空量作為設(shè)計值。1.2.2火炬高度和離站距離的確定油田地面工程火炬平面和煉油化工廠的平面布置原則基本相同,設(shè)計火炬高度和離站場的距離時,需要對土地的投資和火炬高度的投資進行經(jīng)濟比較后確定。考慮到油田地面工程一般多在荒郊野外,土地較便宜,盡量考慮低架空火炬,選用鋼絲繩固定形式,經(jīng)濟實用。2火炬筒體高度無論是石油化工廠還是油田地面工程,與火炬有關(guān)的工藝計算原理基本相同,主要包括火炬筒體高度、火炬筒體出口直徑、熱輻射強度和水平距離的計算。但火炬工藝計算方面的一些參數(shù)的取值還存在爭議,火炬設(shè)計人員必須要加強基礎(chǔ)理論方面的研究,有條件者應該對火炬氣放空過程中的一些參數(shù)進行測試,并對數(shù)據(jù)進行分析,以便更好地進行工藝計算。2.1數(shù)學模型的建立式中:h式中:H式中:D式中:V計算模型中的參數(shù)ε、H2.2例子分析2.2.1100010中國國內(nèi)某煉油廠有1000×102.2.2火炬的熱輻射強度蘇丹六區(qū)塊油田地面處理站日處理原油15000桶,火炬氣體排放裝置主要是一、二級三相分離器和換熱器,火炬氣放空量為1850000Nm從表1、表2可以看出,火炬的熱輻射強度主要取決于可燃性氣體的放空量,Q值越大,熱輻射強度q則越大;水平距離X越大,熱輻射強度q則越小。還應了解廠區(qū)內(nèi)主要設(shè)備設(shè)施和人員對熱輻射強度的承受能力。《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)計規(guī)范》(SH3009—2001)規(guī)定,人員需要連續(xù)暴露的任意地點,q≤1.5kW/m在實際應用中,蘇丹FPF項目所處的沙漠地帶,土地價格較便宜,設(shè)計火炬高度30m,距離站場圍欄的水平距離為120m,該地點的熱輻射強度為1.46kW/m3火炬高度計算本文重點論述了當火炬氣放空量為定值時,根據(jù)火炬周圍防護對象所能承受的熱輻射