放空火炬系统的计算与安全因素
普光气田集输火炬安全放空系统实用技术探讨
第 ２９ 卷第 ６ 期 天 然 气 工 业 储运与集输工程
失稳 。 低管架敷设时 ，应增加径向稳管措施 （如以管 １５％ 火炬密封用燃料气量 ，使高空火焰暂时可视（正
卡牢固地固定在地面砼墩上等 ） ；高管架敷设时应设 常生产时 ，利用燃烧器周围的火焰探测器来监视火
计排放量 ，对照普光气田集气站工艺流程（见图 １［１］ ） 分析如下 ： １）单井投运时 。单井高压ＢＤＶ调试完毕后 ，打开
图 １ 普光气田酸气集气站工艺流程图
其旁通阀 （加热 炉入 口前 的一 级节 流阀 应处 于关 闭 状态） ，在不超过单井设计排产量的条件下逐渐加大 开井量 ，高压酸气首先通过 ＢＤＶ 旁通向高空火炬持 续排放并充分燃烧 ，此时其他临近井应不运行或在 ６０％ 以下负荷运行 。 待该井达到设计排产量后 ，平 稳运 行 ２０ ～ ３０ ｍｉｎ ，如 无 异 常 ，然 后 降 低 产 量 至 ６０％ 设计负荷 ，开始导入生产流程（方法是逐渐并缓 慢地开启加热炉入口处的一级节流阀 ，阀后系统务 必提前全开且保持畅通 ） 。 调节一级节流阀的节流 比在 Ｐ２ ／Ｐ１ 大于 ０ ．５ 范围内 （即节流比小于 ２ ） ，同 时逐渐关闭 ＢＤＶ 旁通并保持 ＢＤＶ 正常运行 （ＢＤＶ 前后阀门禁止关闭） 。 单井逐一调试完毕后 ，根据产 量需求再逐一调节单井产量达到设计满负荷运行 。 至此可以看出高压酸气气井投运时火炬系统的重要 性 。 我们在任何时候不推荐直接开井进入下游流程 的开车方案 ，尽管开井前已用空气 、净化气或 Ｎ２ 对 系统进行调试并合格 。 ２）事故状态时 。 如流程主管路阀门因关闭 （或 未全部打开）造成管路不通时 ，井口 ＢＤＶ 将完全打 开紧急泄压放空至最大单井生产量 ，严重时可能导 致井口 ＳＳＶ 关闭 。
天然气净化厂火炬及放空系统设计的探讨
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。
火炬系统设计应注意的安全因素
１１ 事故 状态 时最 大负荷 ． 为使装 置安全 运行 ，一般 会在 设备 上设 置安 全 阀等泄 压装置 。 当发 生事 故时 ，设 备 内压 力达 到 泄放压 力 ，泄压 装置 自动 开启 ，使设 备压 力 回 落 ，达 到保护装 置 的 目的 。为 防止超 压 ，设 计首 先 需要考 虑可 能引起超 压 的各种 事故 ，然后 根据 产 生压力 大小分 析此 时必需 的泄 放量 。在火 炬 系 统 设计 中 ，火炬 的处理 能力 应根 据可 能发生 的可 燃 性气体 的最 大泄放量 来确 定 ，即事 故状态 下 的 泄放量 。确定事 故状态 下 的泄放 量 ，可考 虑 以下 几 种情 况 的最 大值 。
安全。 ２ ２ ３ 火焰稳定 圈 ．． 为 了增加火焰燃 烧 时的均 匀 、稳 定 ，防止 火
由于装置在 生产过 程 中排放 的火炬 气量 和组 成是 波 动 的 ，要 求设计 的火炬 系统能够 安全 处理
各 种工 况下排放 的火炬 气 。火炬 系统应 设有 可靠
的可燃 性 气 体 ，保 证 装 置 正 常 、安 全 运 行 。然 而 ，火炬 系统 设计存 在着 安全 问题 ，设计 不 当不 但起 不到 安全作用 ，反而 会成 为重 大 隐患 。
火炬 系统 主 要 由火 炬 排 放 管 网 和包 括 分 液 罐 、水封罐 、火炬 头 、火 炬筒 体 、点火 系统 等火 炬装 置组成 。
２ｅ ％ 为宜 ，尽 量避 免 袋 形 弯 。 当无 法 避 免 时 ，在
低点要 设易接 近方便 操作 的放净 阀。对 于易 凝气 体 ，要 在低点 附近设蒸 汽伴 热 ，以免积 液 。 （ ）接至 火 炬 总 管 的 支 管 ，应 在 总 管 上 方 ３ 顺流向４。 ５ 斜接 。既 可 防止 主管 内 的凝 液 倒 流人
研究一种地面火炬放空量的计算方法
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。
放空火炬系统的计算与安全因素(通用版)
( 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。
天然气放空火炬分析解析
•
二、工作原理
1.自动点火：
当火炬放空时，安装在火炬放空总管线上的压力开关和流 量开关检测到压力和流量信号并传到控制箱中的主控PLC 中，PLC经过数模转换后执行自动点火程序，控制开启引 火筒燃料气阀和长明灯（或引火管）燃料气阀，同时启动 高空点火器。此时，与点火器相连的、安装在引火筒下部 的点火电嘴产生电火花，电火花点燃引火筒中的燃料气， 引火筒产生的火焰再引燃长明灯（或引火管）及火炬。安 装在引火筒和火炬头上的热电偶检测到火焰，将信号送至 PLC，PLC控制关断引火筒燃料气阀和高空点火器；当火炬 意外熄灭，热电偶将检测到的信号传至PLC，PLC执行报警 及再次点火的动作程序。当放空管线上无放空压力信号时， 自动关断引火筒电磁阀。
四、火炬工艺系统介绍
• 1火炬排放气管路 来自装置的排放气汇总到总管，经阻火器进入火炬筒体， 经火炬头进行燃烧排放。 • 2 燃料气管 燃料气管路经过滤器阀组后分3路：其中2路作为2套高空 点火装置的点火用气源，另外1路为外传火装置气源。 • 3 火炬头2个引火筒的燃料气支管，经电磁阀阀组沿筒体 敷设，在火炬附近接到引火筒燃料气入口。 • 4手动外传火装置燃料气管经手动阀门进入引火管。 • 5排液管道 火炬筒体的凝结液由底部排液管道排出。引火筒燃料气管 上设有放凝阀，供定时排放凝结液。
九、维护保养
• 1.定期检查火炬点火装置各部件连接是否良 好。 • 2.定期检查天然气压力及管线中是否有冷凝 液，定期打开火炬底座上排污阀排污。 • 3.装置长期不用时，可定期操作一次，保持 装置处于无故障状态。
十、注意事项
• 1.点火器、导电杆及弯管严禁碰撞及弯曲。 • 2.在维护过程中应切断电源，严禁带电作业。 • 3.非操作人员不得操作。
三、设备结构及特点
冷放空火炬放空治理成因及其治理对策
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。
移动式火炬放空资料
环保监测与检测
结合传感器和数据分析技 术，移动式火炬放空系统 可应用于环境监测与检测 领域。
安全与环保标准的提升
严格的安全标准
制定更为严格的安全标准和规范，确保移动式火 炬放空系统的安全运行。
环保标准的提升
推动相关环保法规和标准的制定与完善，促进移 动式火炬放空系统的环保性能的提升。
排放控制技术
研发和应用先进的排放控制技术，降低移动式火 炬放空系统对环境的负面影响。
安全控制系统应配备各种传感器和安全阀等设备，以监测系统的运行状态和及时处 理各种异常情况。
移动式火炬放空系统的操作与
03
维护
操作流程
启动前的检查
启动操作
在启动移动式火炬放空系统之前，应进行 全面的检查，包括但不限于燃料供应、点 火装置、安全装置等。
按照规定的程序启动系统，确保所有设备 正常工作。
技术方案
根据企业实际情况，量身定制移动式火炬放空系 统，包括燃烧室、自动控制系统和安全保护装置 等。
实施效果
该系统成功解决了煤化工企业生产过程中的气体 排放问题，提高了企业的安全和环保水平。
失败案例：某企业的安全事故分析
案例概述
某企业在生产过程中发生一起安全事故，导致部分设备损坏和人 员伤亡。事故原因是放空气体处理不当引发爆炸。
发展
目前，移动式火炬放空系统已经实现了高效、安全、环保等特点，成为工业废气 处理领域的重要设备之一。未来，随着环保标准的不断提高和技术的不断创新， 移动式火炬放空系统将会得到更加广泛的应用和发展。
移动式火炬放空系统的组成与
02
工作原理
燃烧室
01
燃烧室是移动式火炬放空系统的核心部分，负责将燃料 和空气混合后进行燃烧，产生高温高压的火焰。
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安全管理编号：LX-FS-A16040 放空火炬系统的计算与安全因素
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放空火炬系统的计算与安全因素
使用说明：本安全管理资料适用于日常工作环境中对安全相关工作进行具有统筹性，导向性的规划，并要求相关人员共同遵守对应的办事规程与行动准则，使整体行为或活动达到或超越规定的标准。
资料内容可按真实状况进行条款调整，套用时请仔细阅读。
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API RP 521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。
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。
APIRP 521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
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 ／m 2；
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：H L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A PI RP 521 相关章节。
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