放空火炬系统的计算与安全因素

2018年11月天然气净化厂火炬及放空系统设计的探讨李金彪（大庆油田工程有限公司，黑龙江大庆163453）摘要：随着我国社会经济的发展，人们对于石油天然气行业的要求越来越高，其中最主要的体现就是对于安全性能的重视，正是因为如此，原本在净化厂中处于附属设施地位的火炬及放空系统已经逐渐演变成了净化厂的重要组成部分，因此火炬和净化厂的设计就越来越受到重视。

基于这种情况，本文对于净化厂中火炬和放空系统设计过程中的一些注意事项展开了探讨，以供参考。

关键词：放空量；筒体直径；筒体高度；分离系统；放空在传统的石油天然气生产中认为，火炬是用于燃烧废气的安全措施，因而火炬在净化厂中大多被用来燃烧生产过程中出现的多余的或者是没有价值的气体。

随着人们生产生活的不断深入，总结出了合理的净化厂火炬及放空系统应该要注意以下内容。

1火炬的选择和设计火炬的选择和设计并不是草率的，而是要根据放空气的数量以及性质，具体来说，就是要了解放空气的流率、温度、压力以及化学成分，在这一过程中还要注意一点，就是无烟火炬的问题，如果火炬要被设计成无烟火炬，那么就必须要有相关的法规或者甲方批准的支持，究其原因，在于无烟火炬的价格昂贵，同时净化厂在正常操作的情况之下火炬的放空量是很小的，要比事故放空小很多，正常操作下净化厂的火炬放空仅为取样放空，因此产生的硝烟是可以忽略的，硝烟设施的存在没有必要。

事实上，传统的净化厂在火炬放空设备的设计时，是不会考虑硝烟问题的。

在火炬设计的过程中，要参考的内容有很多，具体来说，主要有以下几点:首先是放空压力，放空压力是一个非常重要的参数，它会直接影响到火炬筒体的直径；第二方面就是火炬的类型，要根据火炬的不同用途来制定不同的设计方案；第三方面就是火炬的材质，通常来说，火炬的材质或选择310不锈钢，但是具体的材质情况还是需要根据火炬的应用类型以及甲方的相关要求来制定，一般来说可以选择是全部不锈钢、一半用不锈钢或者三分之一用不锈钢；第四方面是地面的热辐射值，这个参数最主要的作用就是用来确定筒体的高度，目的是保护地面的工作人员和相关设备，简单来说，设备越要求低热辐射值，那么火炬筒体的设计就需要越高。

研究一种地面火炬放空量的计算方法作者：李德泉来源：《科技创新与应用》2019年第33期摘; 要：在LNG接收站中，低温LNG在储存和工艺处理过程中，从环境中间接吸收热量挥发产生BOG，使接收站储罐系统压力升高，必要时需要排放火炬燃烧，以确保接收站的运行安全。

火炬形式一般有高空火炬和地面火炬两种，地面火炬由于维护方便、安全、环保性能好[1]等优点，在国内LNG接收站中得到越来越多的应用。

我国在1998年从国外引进了第一套地面火炬，2001年自行设计安装了第一套地面火炬装置[2]。

放空是非常态的生产过程，一般在火炬气排放管线上不设置流量计。

火炬放空量通过设计排放量进行估算，估算不准确，对接收站的盘库及排放损耗计算等工作带来困难。

文章以天津LNG接收站地面火炬为例，研究了一种火炬气放空量的计算方法，用以精确计算放空量，为LNG接收站的盘库经营工作提供支持。

关键词：地面火炬;放空量;计算方法中图分类号：TQ086.2 文献标志码：A; ; ; ; ;文章编号：2095-2945（2019）33-0116-02Abstract： In the LNG receiving station， during the storage and process treatment of the low temperature LNG， the BOG， generated by the indirect absorption of heat volatilization from the environment， increases the pressure of the storage tank system of the receiving station， and it is necessary to discharge torch combustion if necessary to ensure the safe operation of the receiving station. There are two kinds of torch forms： high-altitude torch and ground torch. Ground torch has been more and more used in domestic LNG receiving stations because of its convenient maintenance， safety and good environmental protection performance. China introduced the first set of ground torch from abroad in 1998， and designed and installed the first set of ground torch device in 2001. Emptying is an abnormal production process， and no Flowmeter is usually installed on the torch gas discharge pipeline. The discharge amount of the torch is estimated through the design emission， and the estimation is not accurate， which brings difficulties to the calculation of the storage and emission loss of the receiving station. Taking the ground torch of Tianjin LNG receiving station as an example， this paper studies a calculation method of torch air emptying capacity，which can be used to accurately calculate the emptying amount and provide support for the operation of LNG receiving station.;Keywords： ground torch; emptying quantity; calculation method1 工艺流程简介天津LNG设置两座地面火炬，单台设计处理量60t/h，两台火炬并列运行，一用一备。

( 安全管理 )单位：_________________________姓名：_________________________日期：_________________________精品文档 / Word文档 / 文字可改放空火炬系统的计算与安全因素(通用版)Safety management is an important part of production management. Safety and production are inthe implementation process放空火炬系统的计算与安全因素(通用版)摘要放空火炬设计中火炬筒出口直径及高度的计算是按照标准APIRP521的方法进行计算的，并确定了放空火炬系统设计中应考虑的安全因素。

关键词放空火炬；计算；参数；安全因素现代油气田地面工程中，油气处理单元的设计和操作越来越复杂。

可靠、周全的压力泄放系统对这些处理单元的能量储存是十分重要的。

火炬是长输管道站场、库区的安全设施。

放空火炬系统能及时处理生产装置中排放的多余、有害、不平衡的废气，以及事故时瞬间放出的大量气体，从而保证装置正常、安全运行。

火炬计算基本方法是按美国石油学会标准APIRP521《泄压和放空系统》进行计算的。

火炬计算的基础参数和条件如下：气体组分、低发热值、平均分子量、纯组分压缩性系数(压缩因子)；放空管道设计排气压力及温度；受热点和放空火炬的高度及其相对标高；火炬计算地点平均大气压力及相对湿度。

1火炬的计算1.1火炬筒出口直径的计算采用标准APIRP521计算方法，火炬筒出口直径按下列公式计算：式中：d一一火炬筒出口直径，m；W一一排放气体的质量流率，kg／s；P一一火炬出口处排放气体压力，kPa(绝压)；Mach一马赫数；Tj一一操作条件下气体温度，K；K一一排放气体的绝热系数，Cp/Cv；Ni一一排放气体的平均分子量。

计算中须注意：排放气体的质量流量应选取最大排放量,也应考虑到现场在事故状态下或计划内检修时采用多地点排放,避免火炬尺寸过大。

193绥中36-1一期项目是中海油公司承担的国家级重大科研专项示范项目，对绥中油田进行开发，根据开发方案需在平台西侧新建平台，两平台相距2m，西侧有一火炬臂，与平台水平面夹角为30°，如在西侧2m 处新建平台将与原火炬臂相碰，将LD5-2DPP平台火炬系统与2WHPB平台火炬系统相连，引入安装在2WHPB 平台西侧火炬臂上。

1 LD5-2DPP平台工艺根据施工计划，LD5-2WHPB平台导管架安装期为2009-4，在海上安装的120d周期内需将LD5-2DPP平台火炬臂进行短期拆除。

如新建火炬替代原有火炬，需消耗大量人力物力，为使油气田得到更好开发，有必要利用平台现有设施选择高效的冷放空开发方案。

分析各环节，与平台方进行充分沟通，对重点工作提出完善控制措施，使用不间断生产完成临时冷放空改造方案，避免因停产造成产量损失。

挽回原油产量损失470m 3。

正常生产情况下，旅大火炬系统燃烧天然气主要来自原油缓冲罐通过压力调节阀释放天然气，冷放空泄放量为0m 3/d，平台最大冷放空泄放量为7200m 3/d工况下，仅需1根19m的φ152mm管线即可满足泄放要求，利用钻修机井架高46m放空管线进行平台冷放空管线可满足要求。

计算核火炬正常泄放量与最大泄放量工况需要φ101mm高度13m的管线满足泄放要求。

利用流体动力学分析法对气量下冷放空进行扩散模拟分析，可燃气体扩散范围不低于放空口3m，固定高出钻修机井架3m 的φ101mm管线可满足临时冷放空泄放要求。

2 2DPP井架冷放空风险控制2.1 火灾爆炸风险2DPP平台利用钻修机井架进行平台冷放工艺未见相关报道，改造模式无相似经验可借鉴，利用冷放空方法进行临时冷放空改造面临各种风险。

委托专业评估公司对存在风险进行评估，组织召开专家专题会讨论方案实施中各种风险控制措施。

原火炬放空天然气采用冷放空，遇到明火源可能造成火灾等事故，根据LD5-2DPP平台火炬放空天然气组分数据，一般甲烷在空气中体积分数达5%~15%点燃发生爆炸，火源出现形式主要有电火花等，项目潜在明火源包括雷击放电活化，修井设备等调运中可能碰撞产生火花，施工中动火作用。

放空火炬系统的计算与安全因素
火炬系统通常是一种用于照明和加热的设备，使用液体燃料（如煤油）在火焰中产生热能。

这种系统需要计算和安全因素的考虑，以确保使用安全和有效。

在计算方面，有以下几点需要考虑：
1. 燃料消耗量：需要计算每个燃烧器的燃料消耗量，以确保正确的供应量和燃料成本控制。

2. 燃烧温度：需要计算燃料燃烧时的温度，以确定合适的加热和照明效果。

同时需要考虑温度过高可能导致系统热损失和爆炸等安全问题。

3. 燃料携带量：需要计算每个燃烧器携带的燃料量，以确保正确的装填量和安全携带。

同时应避免燃料泄漏或过多装填导致系统失控的问题。

在安全方面，有以下几点需要考虑：
1. 火灾风险：由于该系统涉及明火，因此需要严格控制火源和火花的风险，避免火灾发生。

同时应配备灭火装置以应对可能的情况。

2. 燃料泄漏：需要确保燃料系统的密封性和稳定性，避免燃料泄漏导致安全事故。

同时应定期检查系统和燃料管道，发现问题及时处理。

3. 氧气含量：需要确保系统中的氧气含量适当，以支持燃烧。

过高或过低的氧气含量可能导致系统失控和安全事故。

火炬系统的计算和安全因素是确保该系统正常运行和使用安全的重要因素。

需要严格控制燃料消耗量、燃烧温度和燃料携带量等计算因素，并注意火灾风险、燃料泄漏和氧气含量等安全问题。

1 目的
规范放空火炬的操作
2 适用范围
为了能正确操作放空火炬，制定本文件。

本文件规定了放空火炬的操作的步骤。

本文件适用于兰州输气分公司各输气站放空火炬的操作。

3 职责
3.1输气站负责放空火炬的操作。

3.2维抢修中心负责维修工作。

3.3供应站负责相关配件的购置。

3.4生产科负责技术指导。

4 工作程序
4.1远控点火
4.1.1 在调压撬给放空火炬点火气源压力调整为0.1Mpa-0.2Mpa，打开调压撬放空火炬支路球阀。

4.1.2将火炬下部远控点火的阀门打开。

4.1.3 在站控室远控面板上将旋钮打到远控位置。

4.1.4 按下点火按钮3秒，点火一般用时0.1秒，但点火持续5秒钟，点火成功后按关闭按钮关闭电磁阀。

4.1.5 远控点火时，也可在站控室，将旋钮打在就地，然后到火炬下部的控制面板上同样操作。

4.2 地上点火
4.2.1 打开火炬现场一级传火管和二级传火管阀门。

4.2.2 用火把点燃一级传火管，火炬即可点燃。

4.3 长明灯
4.3.1 用远控点火或地上点火将火炬点燃。

4.3.2 打开长明灯上的阀门供气点燃长明灯。

5风险分析。