封闭式地面火炬在天然气长输管道工程中的应用探讨

1 影响安全间距因素

根据规范《石油天然气工程设计防火规范》GB 50183-2004 中第 4.0.4条规定及该条款对应条文说明可知，影响放空火炬与其他生产设备间安全间距的因素为火雨和辐射热。若能够消除火炬产生的火雨和辐射热对周边人员活动和设备的影响，放空火炬就可按照带明火的设备考虑安全间距。

1.1 火雨影响

根据规范《天然气》GB 17820-2018 要求，进入长输管道的气体需满足烃露点低于最低环境温度，但在计划性放空或安全放空时，气体经节流截止放空阀或安全阀节流会导致温度降低，有时温度会降至烃露点以下，这时放空管道中会析出可燃液体，此类工况需考虑火炬中可燃液体不完全燃烧会产生火雨，从而影响周边。对于放空时经阀门节流后气体温度仍高于烃露点的情况，放空火炬的安全间距仅需考虑辐射热影响。

放空后的气体温度是否会降至烃露点以下与气体组分、节流截止放空阀或安全阀前气体压力、阀后放空管道布置情况均有关，设置放空系统前应根据项目具体情况判断放空过程是否会产生可燃液体。

1.2 辐射热影响

石油化工行业将放空火炬系统划分三类，分别为：高架火炬、封闭式地面火炬、开放式地面火炬。封闭式地面火炬由燃烧器、燃烧室、防风墙等组成，燃烧室内侧采用耐火保护衬里，防风墙使用混凝土浇筑。通过燃烧室的合理选材及防风墙的设置，可使封闭式地面火炬防风墙外侧热辐射强度小于 1.58kW/m2 、外墙温度低于 60% 。 1.58kW/m2 为规范要求操作人员需要长期暴露的任何区域的允许辐射热强度。

若将防风墙外侧热辐射强度低于 1.58kW/m2 的封闭式地面火炬设置到天然气长输管道项目中，放空火炬系统则不需考虑辐射热因素对安全间距的影响。封闭式地面火炬外形图见图 1.2-1。

2 石化行业相关规定

参考石化行业规范将封闭式地面火炬应用到天然气长输管道工程中，石化行业对封闭室地面火炬的相关要求也应执行。根据规范《石油化工企业设计防火标准（2018 年版）》GB 50160-2008 中第 5.5.22 条规定：封闭式地面火炬在满足三点要求的前提下，可按照明火设备考虑。下面分析将封闭式地面火炬应用到天然气长输管道工程中，能否满足规范《石油化工企业设计防火标准（2018 年版）》GB 50160-2008 中提到的三点要求。

① 在封闭式地面火炬中采用梅花型燃烧器，梅花型燃烧器设有很多微 孔，排放气体从微孔中排出燃烧。采用微孔形式燃烧可增加排放气与空气 的接触面积，有利于充分燃烧。燃烧室底部设置通风孔，空气从防风墙与 燃烧室之间孔隙进入燃烧室底部，可保证燃烧室内燃烧有充足的空气。当 放空量较大时，可设置风机给燃烧室内补充空气，保证放空气充分燃烧。 梅花型燃烧器外形图见图 2-1。

（3）火炬应采取有效的消烟措施。通过进行以下设置，可保证封闭式地面火炬无烟燃烧。

（2）放空火炬产生的辐射热不应影响人身及设备的安全。通过对封闭式地面火炬燃烧室及防风墙的合理选材和设置，可使火炬防风墙外侧热辐射强度小于 1.58kW/m2 、外墙温度低于 60^∘C ，可满足此要求。

（1）排入放空火炬的可燃气体中不应携带可燃液体。对于天然气长输管道工程，在放空时经阀门节流后气体温度仍高于烃露点的放空系统，满足此要求。

② 根据《石油化工可燃性气体排放系统设计规范》SH 3009-2013 中第 9.2.4 条规定，高架火炬无烟燃烧时火炬头的马赫数宜取 0.2。在天然气长输管道工程中应用封闭式地面火炬时，火炬出口处马赫数取 0.2。

通过以上分析可知，对于进行放空时不会产生可燃液体的放空系统，将封闭式地面火炬按照明火设备考虑设备间安全间距，既能满足规范《石油天然气工程设计防火规范》GB 50183-2004 中对于放空火炬的安全间距要求，也可满足规范《石油化工可燃性气体排放系统设计规范》SH 3009-2013 中将封闭式地面火炬看做明火设备的要求。

3 执行条款

在天然气长输管道工程中应用封闭式地面火炬，一、二、三、四级站场进行总平面布置时，将封闭式地面火炬看做“有明火或散发火花地点”，按照规范《石油天然气工程设计防火规范》GB 50183-2004 中的表 5.2.1 进行站场总平面布置。五级站场总平面布置时，将封闭式地面火炬看做“加热炉、锅炉房”，按照规范《石油天然气工程设计防火规范》GB 50183-2004 中的表 5.2.3 进行站场的总平面布置。

封闭式地面火炬仅在平面布置时看做明火设备，除平面布置外仍执行规范《石油天然气工程设计防火规范》GB 50183-2004 中对放空火炬的技术要求。在天然气长输管道工程中应用封闭式地面火炬时，放空火炬系统还需满足规范《石油化工可燃性气体排放系统设计规范》SH 3009-2013 中有关封闭式地面火炬的相关技术规定。

4 结论

综上所述，在长输管道工程设计中，当受地形、征地、环保（无外漏明火）等因素制约无法设置高架放空火炬时，通过对放空火炬系统技术参数的合理设置，可设置封闭式地面火炬代替高架火炬减少安全间距要求。

参考文献

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