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放空火炬系统的计算与安全因
素(最新版)
Safety management refers to ensuring the smooth and effective progress of social and
economic activities and production on the premise of ensuring social and personal safety.
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放空火炬系统的计算与安全因素(最新版)
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。
安全管理是运用行政、法律、经济、教育和科学技术手段等，协调社会经济发
展与安全生产的关系，处理国民经济各部门、各社会集团和个人有关安全问题
的相互关系，使社会经济发展在满足人们的物质和文化生活需要的同时，满足
社会和个人的安全方面的要求，保证社会经济活动和生产、科研活动顺利进行、
有效发展。
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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；
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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。
值为火炬筒出口处排放气体压力,即火炬所在地区的大气压
力,如气象资料分别给出冬夏季平均大气压,宜取较低的大气压
值。
是放空气体最大排放时的马赫数,该速度过大可导致火焰被
吹熄或脱火,反之则使火炬筒口径偏大或产生回火。APIRP521
中规定；当场、站发生事故造成停工，原料或产品气体需要全部
排放时，可取0.5马赫；单个装置事故或停产抢修时，可取0.2
马赫。天然气长输管道站、场的通常做法是以20％声速为基础
作为火炬出口速度来决定火炬尺寸。
1.2火炬筒高度计算
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计算火炬高度时，允许的热辐射强度是计算的关键。
式中：H一一火炬筒高度，m；
Q一一火炬释放总热量，kW；
F一一火炬辐射率；
q一一允许辐射强度，kw／m2；
R一一火炬筒中心至受热点水平距离，m；
∑△x、∑△y一一受风的影响火焰长度在水平和垂直方向上有
效长度变化值；
h一一受热点距地面垂直高度，m；
一一辐射传递系数。
火炬总放热量Q：
式中：HL一一排放气体低发热值，kJ/kg；
W一一排放气体质量流量,kg/s。
上面简单介绍了火炬设计中的一些相关计算，其余的计算参
见标准APIRP521相关章节。
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