天然气放空火炬分析解析
LNG项目塔架放空火炬基础设计
LNG项目塔架放空火炬基础设计摘要：本文结合LNG放空火炬基础的工程设计经验，讲述火炬基础计算、火炬基础轴心荷载作用、偏心荷载作用和抗倾覆、抗滑移、火炬基础设计中应注意的问题和构造要求等。
关键词：荷载作用；抗倾覆；抗滑移；设计注意问题；构造要求1.概述随着新能源的开发，LNG液化天然气作为新能源在国内发展起来，作为LNG站场中主要的构筑物，放空火炬占据着重要的地位。
火炬基础的荷载计算、抗倾覆和抗滑移计算及分析设计过程中应注意的问题、构造要求是进行火炬基础设计的关键。
1.1 工程情况简介项目场区地基承载力特征值fak=180kPa，无地下水。
LNG放空火炬尺寸：塔架总高115m，底部根开20m。
平面尺寸见下图：图1 塔架平面尺寸图1.2荷载工况图2 标准组合和基本组合支座反力2.承载力、抗倾覆、抗滑移计算2.1基础尺寸暂定如下：图3 基础尺寸图3.设计过程中应注意的问题3.1 注意地下水位如存在地下水，地下水位高于基础顶面，基础顶面以上的应取加权平均重度，地下水位以下取浮重度。
3.2 先求偏心距e先求出偏心距e，判断e与b/6或d/8进行比较，若e<b/6或e<d/8，可按照小偏心受压进行基础计算，并避免出现零应力区；否则按照大偏心受压进行计算。
3.3 荷载组合确定基础底面面积时，采用正常使用极限状态下的标准组合；计算抗倾覆和抗滑移时，应采用承载能力极限状态下作用的基本组合，但其分项系数取1.0。
3.5 基础埋深d的取值如果有回填土，应注意回填土是上部结构完成时，还是在上部结构施工完成后，影响d的取值。
3.6 软弱下卧层如果存在软弱下卧层，应进行软弱下卧层验算。
3.7 基础构造要求柱脚底板边线至基础顶面边缘的距离不宜小于100mm。
地脚螺栓中心到基础顶面边缘距离不宜小于200mm，同时对于受拉控制的地脚螺栓不应小于5d，对于受剪控制的地脚螺栓不应小于10d（d为螺栓直径）。
基础高度应满足H≥Lm+100mm的要求（Lm地脚螺栓的埋置深度），基础底板边缘的厚度不宜小于300mm，基础底板受力钢筋的最小直径不宜小于12mm，间距不宜大于200mm。
放空火炬系统
4.1.2手动点火
• （1）PLC远程控制柜上的转换开关切换到“手动”位，此时远程控
制柜上的“手动状态指示”灯亮。
• （2）在PLC远程控制柜上依次按下“电磁阀”自锁按钮，对应“电
磁阀指示”灯亮，燃气电磁阀打开，再按下“点火(自动/手动)”按钮， “点火指示”灯亮，点火器工作。点燃引火筒，然后引燃火炬气。若 引火筒被点燃，则引火筒温度仪表显示引火筒火焰信号，火炬被引燃 后则火炬温度仪表显示火炬火焰温度信号，点火成功后按下“电磁阀” 自锁按钮，“电磁阀指示”灯灭，熄灭引火筒。
4.3手动外传火点火装置
当遇特殊情况无法使用高空点火装置时，可 使用手动外传火点火装置。点火时，在火炬 现场先打开一级引火管线（DN40）上手动阀 门，用提前准备好的火把放到下端第一个喷 嘴上将一级引火管点燃，然后打开二级引火 管线（DN40）上手动阀门，火焰迅速上传至 火炬头引燃火炬。当火炬点燃后，关闭一级、 二级引火管线上阀门，熄灭引火管。整个点 火过程结束，该点火装置作为火炬应急备用。
6、维护保养
6.1.定期检查火炬点火装置各部件连接是否良好。 6.2.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。 6.3.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。
7、注意事项
7.1.点火器、导电杆及弯管严禁碰撞及弯曲。 7.2.在维护过程中应切断电源，严禁带电作业。 7.3.非操作人员不得操作。
放空火炬系统
1、设备结构
• 放空火炬系统主要包括：火炬头、火炬筒
体（包括爬梯及检修平台）、钢丝拉撑、 地面阀组、工艺管线、引火筒燃烧器、高 空点火装置、手动外传火点火装置、就地 控制箱（防爆）、远程控制箱、火焰检测 装置、仪器仪表、界区内电缆、保护管及 安装支架等组成。
放空火炬冒黑烟问题原因深度剖析
工业技术黑烟是燃料燃烧不充分时产生的固态碳颗粒的宏观表现形式[1]。
天然气由于燃烧不充分引起冒黑烟问题是人们的一个共识，但是为什么会燃烧不充分？产生黑烟的一般条件是什么？如何解决？仍然存在一些认识上的分歧，进而给油田现场治理黑烟现象带来了困惑。
该文尝试梳理清楚黑烟问题的真实原因，从而为现场治理黑烟问题提供有用的参考。
1 黑烟成因概述通常理解燃烧不充分的原因是供氧不足或者重组分含量偏高[2-8]；也有学者认为，炔烃的存在才是引起黑烟现象的根本原因[9]，其他解释报道较少。
具体到现场实施工艺上，可以归纳为以下几点。
(1)由于油气分离器分离效率下降，造成油气分离不净，天然气携带原油和重烃液滴进入火炬放空系统。
(2)原火炬放空管线内积液太多。
(3)放空量超过原火炬放空能力。
(4)火炬放空气热值不足，火炬放空气至少需具有7 500～9 300 kJ/m 3的热值才能完全燃烧，否则，必须另外补加燃料。
(5)火炬头设计缺陷，火炬氧气供给不足，导致燃烧不充分。
其中文献[9]中，作者就乙炔引起黑烟的观点进行了分析。
通过室内实验，从化学反应机理上做了更深入的研究，作者通过观察甲烷、乙烷、丙烷、丁烷及汽油（C5-C9烷烃）气化燃烧的现象，证明空气中燃烧烷烃不会发生黑烟现象；换言之，高碳组分并不是产生黑烟现象的充分条件亦非必要条件。
而通过对比乙烷、乙烯和乙炔的燃烧发现，乙烯有轻微黑烟，乙炔有较浓的黑烟现象；初步判断了产生黑烟问题的主要原因是炔烃的存在。
而通化学键键能的分析，指出，本质原因是炔烃不饱和化学键的存在，使得其反应速率超过其他烃类，从而引起黑烟。
2 炔烃产生的条件文献[9]中描述的实验现象为发现黑烟的真实原因提供了重要线索，那么天然气放空燃烧过程中会不会产生炔烃？条件又是什么？按照这个思路，笔者又进行了深入调研，从工业制乙炔的工艺技术中发现了一些有用的信息。
DOI：10.16660/ k i.1674-098X.2016.10.057放空火炬冒黑烟问题原因深度剖析隋先富1 王玉2 张岭2（1.中海油研究总院 北京 100028；2.中海石油(中国)有限公司天津分公司 天津 300452）摘 要：海上平台放空火炬有时发现有冒黑烟现象，带来了环保隐患。
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。
天然气放空火炬分析解析
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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。
特大型高含硫天然气净化厂安全放空与火炬系统设计解析
特大型高含硫天然气净化厂安全放空与火炬系统设计解析摘要四川盆地普光气田天然气净化厂具有l20×108 m3/a的高含硫天然气(H2S体积分数为14.14%，C02体积分数为8.6%，有机硫含量为340 mg/m3)处理能力。
为了保证事故工况时其大排量高含硫天然气的安全泄放和高效燃烧，优化了高低压放空管网及火炬系统的设计，突破一般天然气净化厂“全量放空”的常规设计思路，合理确定了放空规模为75×104 m3/h，研发出空抗低温、防火雨、高低压火炬密封、大排量放空防回火、三重保障点火、流体密封等技术，同时引进高效高低压酸性气火炬燃烧器，保证了火炬的安全平稳运行。
放空与火炬系统投产后运行平稳，燃烧效率高于99.9%，为新建或改扩建大型天然气净化厂提供了参考。
关键词普光气田高含硫天然气大排量放空系统火炬系统设计安全解析四川盆地普光气田天然气净化厂(下称普光净化厂)是“川气东送”工程的核心组成部分，建设有6联合12系列的300×104 m3/d天然气净化装置、集气总站及赵家坝污水站，具有l20×108 m3/a的高含硫天然气(H2S体积分数为14.14%，C02体积分数为8.6%，有机硫含量为340 mg/m3)处理能力，为目前亚洲最大规模高含硫天然气处理装置(图1)。
天然气净化装置内的高压、高含硫天然气介质存量巨大、剧毒有害、易燃易爆，当出现火灾、大面积泄漏等极端事故工况时，必须保障生产装置与周边人员的安全[1-4]，大排量的高含硫天然气需要安全泄放、高效燃烧，这就对天然气净化装置的放空及火炬系统提出了更高的要求[5-6]。
1 特大型高含硫天然气净化装置的放空系统1.1 放空系统简介普光净化厂6联合l2系列的天然气净化装置分别布置于厂内东西两个区域，其间间隔设置循环水场、变电站等公共工程设施，单系列天然气净化装置均包含脱硫、脱水、硫磺回收、尾气处理与酸水汽提5个工艺单元，其中每个系列装置脱硫单元每小时处理8.0MPa 高压高含硫天然气l2.5×104 m3，脱水单元每小时处理8.0 MPa高压不含硫湿净化气20.8×104 m3，Claus硫磺回收单元每小时处理硫化氢体积分数为60%的低压再生酸性气3.2×104 m3[7]。
一次雷击引燃天然气放空火炬的分析与预防建议
一次雷击引燃天然气放空火炬的分析与预防建议
秦世进;李强林
【期刊名称】《城市燃气》
【年(卷),期】2013(000)012
【摘要】为了探索天然气放空火炬防雷的系统措施,结合一次雷击引燃天然气放空火炬的成因分析,得出了雷击火花引燃泄漏天然气的事件结论.利用该案例,总结出了5条防雷的技术措施,明确了防雷的管理措施:按照规范施工,开展雷电灾害风险评估,提高员工防雷意识和技能等,为预防管道公司同类型事件(事故)的发生提供了有借鉴意义的实际案例.
【总页数】3页(P20-22)
【作者】秦世进;李强林
【作者单位】中原油田分公司油气储运管理处 457100;山东省天然气管道有限责任公司 250013
【正文语种】中文
【相关文献】
1.油田火炬放空天然气回收利用实施
2.天然气长输管道火炬放空扩散规律研究
3.海上平台火炬放空天然气回收利用研究
4.元坝高含硫天然气净化厂高压火炬放空量优化研究
5.天然气净化厂火炬及放空系统设计的探讨
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