第40卷,第1期安徽化工Vol.40, No.I .372014年2 月ANHUI CHEMICAL INDUSTRYFeb.2014甲醇項(xiàng)目火炬系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)潘麗華(東華工程科技股份有限公司,安徽合肥230024)摘要:介紹了火炬的功能和類型,描述了甲醇項(xiàng)目火炬的設(shè)計(jì)過程和選型計(jì)算,強(qiáng)調(diào)了安全設(shè)計(jì)及必須考慮的安全因素。關(guān)鍵詞:火炬系統(tǒng);安全設(shè)計(jì);安全因素doi: 1069/.ssn.1008 -3X 2014.01.011中圖分類號(hào):TQ086.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào): 1008- -553X(2014)01-0037-03火炬系統(tǒng)是用來處理工廠或裝置在開停車、事故、氣通 常采用擴(kuò)徑式。擴(kuò)徑起兩個(gè)作用，首先,邊界氣速降正常生產(chǎn)時(shí)排放的無法收集和再加工的可燃?xì)怏w、有毒低容易點(diǎn)火;然后,邊界氣返回滯留時(shí)燃燒放熱維持火氣體的特殊燃燒設(shè)施。它可將易燃有毒、腐蝕性氣體通炬氣繼續(xù)燃燒。過燃燒變成無害的二氧化碳、水或毒性較小的其他物2放空系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)質(zhì),是保證安全生產(chǎn)、減少環(huán)境污染的一項(xiàng)重要措施,也2.1火炬管網(wǎng)的設(shè)計(jì)是化工廠的最后--道安全屏障?；鹁嫦到y(tǒng)本身如果設(shè)計(jì)以60萬噸/年煤制甲醇項(xiàng)目為例，綜合各工段排不當(dāng)會(huì)造成設(shè)備損壞,甚至存在人員傷亡等更大的安全放氣參數(shù),根據(jù)不互相反應(yīng),排放壓力差別不大,熱值大隱患,所以火炬系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)非常必要,應(yīng)當(dāng)受到重小等因素確定設(shè)三個(gè)排放管網(wǎng),各排放氣參數(shù)如表1。視。本人結(jié)合項(xiàng)目設(shè)計(jì),特別是低熱值氣體的火炬系統(tǒng)表1排放氣參數(shù)設(shè)計(jì),提出- -些安 全措施以供借鑒。氣體溫度壓力低熱值 分子量重度1火炬系統(tǒng)概述成分(Nm2/h)(C) (MPaG) (KJ/m)(g/mol)(kg/m)根據(jù)支撐結(jié)構(gòu)火炬可分為高架火炬和地面火炬,其煤氣661070 2170.15375519.80.88中高架火炬因技術(shù)成熟,造價(jià)低,施工維修方便等特點(diǎn)一般為首選方案。 高架火炬又根據(jù)火炬筒體的支撐形式丙烯42897 1000.1 85968.7 421.88分為拉線式、自制撐式和塔架式。其中塔架式因結(jié)構(gòu)穩(wěn)干燥酸30362:0.1068041091.87性氣定,占地面積小而被廣泛應(yīng)用?；鹁嫦到y(tǒng)包括排放管網(wǎng)、火炬設(shè)備塔架、點(diǎn)火和控三個(gè)排放管網(wǎng)分別為:氣化工段氣化爐排放氣為主制系統(tǒng)。根據(jù)工藝流程,排放氣由排放管網(wǎng)進(jìn)人火炬界的火炬總管,冰機(jī)工段和低溫甲醇洗工段排放的丙烯氣區(qū)后依次進(jìn)人分液罐、水封罐、火炬簡體、分子封、火炬管道和低溫甲醇洗工段排放的不含水酸性氣管道。因?yàn)轭^等火炬設(shè)備。自動(dòng)點(diǎn)火和控制系統(tǒng)為火炬系統(tǒng)安全燃丙烯火炬氣的熱值太高，火焰會(huì)在火炬頭處或內(nèi)部悶燒提供保障。燒,最終把火炬頭燒壞，因而不宜與熱值低的大排量氣分液罐和水封罐能分離300~600μm以上的液滴,體共用火炬頭,所以設(shè)單獨(dú)排放管網(wǎng)。酸性氣中含高濃以防止大量液滴被氣體夾帶到火炬頭后,燃燒不充分產(chǎn)度HS因?yàn)椴缓?所以選擇碳鋼管道即可;如果排入生火雨。為了防止回火爆炸,水封罐和分子封- -般采用火炬總管，因?yàn)槠渌鼩怏w可能含水,H2S酸性氣遇到水迷宮式結(jié)構(gòu)。則會(huì)有腐蝕性。為了避免選擇昂貴的管道材料,所以干火炬簡體連接分子封和立式水封罐，讓火炬氣通燥酸性氣設(shè)單獨(dú)排放管網(wǎng)。過,同時(shí)起支撐作用。根據(jù)規(guī)范要求,火炬筒體的直徑排放管網(wǎng)確定后,可根據(jù)排放氣量和選擇合適的馬不能小于排放管的直徑,-般取跟排放管直徑- 致。赫數(shù)來確定管徑,然后再核算氣體壓力降,觀察起點(diǎn)排火炬頭將排放的有害氣體燃燒成無害或危害程度放壓力是否滿足壓力降要求。以火炬總管為例,計(jì)算過較低的氣體,是火炬裝置的主要設(shè)備,型式很多。低熱值程如下:收稿日期:2013-09-13作者簡介:潘麗華( 1978-),女,工程師,畢業(yè)于鄭州大學(xué),從事化工產(chǎn)品儲(chǔ)運(yùn)設(shè)計(jì)工作,0551-63697286 .13505699500, panlihua@chinaecec.com總第187期2014年第1期(第40卷)安徽化工區(qū)RTkW/m2?；鹁媸疽鈭D見圖1。N=VMVa -m',GLA單中心3600Py,D, =1.128A2V,一聲波在排放氣中的傳播速度,m/s;K.--排放氣體的絕熱指數(shù);R-氣體常數(shù), 8314N.m/ (kg.K);T-操作條件下的氣體溫度,K;M-氣體相對(duì)分子質(zhì)量,火炬示德街g/mol;V.--火炬出口氣體線速度,m/s;m-馬赫數(shù);D-圖1火炬頭有效流通截面積，m2。計(jì)算結(jié)果如下表所示:DrAV。mV。K。RTMqh，.4 1.557 211.6 0.4 5291.8314 490 19.877.90.15 1024388 4.98 11.04.1.58781.8根據(jù)以上計(jì)算可選取管徑DN1400,再核算壓力降。由計(jì)算結(jié)果可取火炬高度為80米。公式:P2-P=λ *(L/ d)*(RT/ M)*G22.3水封罐的設(shè)計(jì)水封罐的設(shè)計(jì)需考慮能分離排放氣中300μ m~放空量19372kg/( m2*s)600μm的液滴,根據(jù)公式計(jì)算尺寸即可,這里要強(qiáng)調(diào)的分子量M19.7是,由于氣化工段排放氣溫度比較高,在周期性氣化爐預(yù)設(shè)管徑d:140烘爐時(shí)排放的大量放空氣要長期排放,此期間如果補(bǔ)水水力摩擦系數(shù)0.0120不足，水封罐包括溢流管內(nèi)的水封水可能會(huì)被蒸干,被氣體溫度217C蒸干后水封罐通過溢流管與大氣是相通的，非常危險(xiǎn),管道起點(diǎn)壓力P，250kPa管道終點(diǎn)壓力P2Pa所以排放高溫氣時(shí)要有防止水封水被蒸干的措施。目前已采用溢流水流人分液罐和溢流管上增加控制閥門兩管道計(jì)算長度1200n管道內(nèi)徑d125cm種措施,見圖2。預(yù)設(shè)管徑140,按起點(diǎn)0.15MPaG計(jì)算,實(shí)際管徑需要1250mm即可,所以壓力降能滿足要求。水2.2火炬高度的確定首先由排放氣量和低發(fā)熱值計(jì)算出每股氣體的總發(fā)熱量?；鹁娓叨纫钥偘l(fā)熱量最大的那股氣為設(shè)計(jì)氣量,計(jì)算得出丙烯排放氣的總發(fā)熱量最大,為1024MW,T方星二然后根據(jù)下面公式計(jì)算火炬高度。圖2-(x- Lsin4y°_h3安全設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)----cosφ+hV4mq(1)綜合分析全廠排放氣成分,確定排放管網(wǎng)很重要。式中:h- -火炬簡體高度,m;ε-熱輻射率;φ一有.(2)采用長明燈常燃加檢測排放氣排放自動(dòng)點(diǎn)火,風(fēng)時(shí)的火焰傾斜角度;X-最大受熱點(diǎn)到火炬筒體中心代替只采用檢測排放氣自動(dòng)點(diǎn)火的方式,以保證點(diǎn)火成線的水平距離,m;h.一最大受熱點(diǎn)到地面的垂直距離,功率。m;Q-火焰放出的總熱量,kW ;q一火炬的熱輻射強(qiáng)度,(3)為了節(jié)能減排,水封罐可以設(shè)水位低自動(dòng)補(bǔ)水潘麗華:甲醇項(xiàng)目火炬系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)39球閥,補(bǔ)水閥可以設(shè)小截止閥旁路,調(diào)節(jié)截止閥開度,溢4結(jié)論流水管口能看到小水流即可，依此還可以判斷補(bǔ)水通道目前項(xiàng)目規(guī)模越來越大,排放氣量增大,排放氣成是否通暢。分復(fù)雜,因而火炬的安全設(shè)計(jì)顯得更為重要。本文以煤(4)水封罐的水封水在高溫氣大量排放時(shí)可能會(huì)化工項(xiàng)目水煤漿氣化工藝排放氣為例,講述了一些設(shè)計(jì)被蒸干,需考慮從溢流管漏氣措施。要點(diǎn)和注意事項(xiàng),強(qiáng)調(diào)了安全的重要性和必要措施。(5)低熱值氣體排放的火炬頭采用擴(kuò)徑的方式。.參考文獻(xiàn)(6)充氮管線閥門設(shè)旁路,并用控制閥,事故排放完畢聯(lián)鎖開閥門補(bǔ)大氣量氮?dú)庖悦饣鹁嫦到y(tǒng)燃燒完畢I1] 泄壓系統(tǒng)和減壓系統(tǒng)指導(dǎo)手冊(cè)API RP521(第三版),1990.后降溫吸人大氣發(fā)生爆炸。[2]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(jì)規(guī)范.(7)排氣溫度高，排氣管網(wǎng)走向要保證足夠的柔SH 3009-2001.性，自然走向不能滿足柔性時(shí),須設(shè)π彎而不使用膨脹[3]姚青.放空火炬系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)[I. 化工設(shè)計(jì),000, 10(5);節(jié),以滿足整個(gè)排氣管網(wǎng)具有相同的強(qiáng)度。17-21.0Safety Design for Flare Stack System of Methanol ProjectPAN Li-hua( East China Engineering Science and Technology Co., Ltd, Hefei 230024, China )Abstract: This paper introduced the function and category of flare system，described the planned course and lectotypecalculate for flare stack system, emphasized the safety design and safety factors necessary to be taken into considerationfor venting and flare stack system.Key words: flare stack system; safety design;safety factors(上接第36頁)攢更多項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，我公司第二個(gè)乙二醇項(xiàng)目機(jī)由離心式改為往復(fù)式,往復(fù)式壓縮機(jī)的升壓是由背壓中,工藝專業(yè)對(duì)管網(wǎng)阻力的計(jì)算仍按工藝包進(jìn)行。決定的。在升壓比較低的情況下,只需要考慮氣閥能否(2)在離心式壓縮機(jī)的選型中,機(jī)泵專業(yè)需吸取經(jīng)正常工作。往復(fù)式壓縮機(jī)更適合氫氣循環(huán)機(jī)這樣升壓比驗(yàn),在管網(wǎng)阻力仍按工藝包設(shè)計(jì)的情況下,需考慮升壓設(shè)計(jì)值小的情況。比較小的情況。5結(jié)論(3)壓縮機(jī)廠家在設(shè)計(jì)壓縮機(jī)時(shí),也需考慮升壓較氫氣循環(huán)壓縮機(jī)的安全、正常運(yùn)行以及提高氫氣循小的情況,壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子在調(diào)轉(zhuǎn)速時(shí)能避開轉(zhuǎn)子的共振環(huán)壓縮機(jī)的效率,對(duì)于提高草酸二甲酯加氫合成乙二醇區(qū),選擇葉輪時(shí)需考慮到在升壓較小時(shí)避免出現(xiàn)“堵塞”工藝流程的設(shè)計(jì)水平有極其重要的作用。工況,保證壓縮機(jī)能采取調(diào)速的方式滿足工藝要求。本文從工藝、機(jī)組兩個(gè)角度分析了現(xiàn)場氫氣循環(huán)壓.(4)干氣密封的聯(lián)鎖、報(bào)警按常規(guī)配置均是壓力、縮機(jī)出現(xiàn)問題的原因， 并提出了改進(jìn)方案及注意事項(xiàng),壓差控制的,根據(jù)干氣密封的原理,只要?dú)怏w的流動(dòng)方對(duì)今后設(shè)計(jì)該項(xiàng)目有較大的啟示,對(duì)機(jī)泵專業(yè)選擇合適向與干氣密封的設(shè)計(jì)-致，氣體流量在比較小的情況的機(jī)型有- -定的參考意義。下，干氣密封就能安全運(yùn)行。所以干氣密封的聯(lián)鎖、報(bào)警參考文獻(xiàn)可以選擇用流量控制。這樣在升壓比較低的情況下，只[1]沈菊華.國內(nèi)外乙二醇生產(chǎn)發(fā)展概況[]. 化工科技市場，2003要滿足干氣密封氣體流量的要求,干氣密封仍能正常運(yùn)(6):12-15.行。[2]曉玉.中國煤制乙二醇產(chǎn)業(yè)宜穩(wěn)步推進(jìn)[]. 化工管理, 2012();:(5)在不考慮投資成本的情況下,將氫氣循環(huán)壓縮51-52.口