多点式地面火炬安全环保性能初探

火炬系统是石油化工企业重要的安全环保设施之一。若火炬系统的安全环保性能不达标,既影响装置的安全排放,还会造成环境污染,增加企业的环保压力。多点式地面火炬由于安全性能高、燃烧充分、污染低等优点日益受到社会的关注。本文介绍了多点式地面火炬的特点,对多点式地面火炬的安全环保性能进行了系统分析,指出了多点式地面火炬存在的一些问题,给出了应对措施。     

多点式地面火炬的安全环保性能初探

介绍了多点式地面火炬的特点,对其安全、环保性能进行了系统分析。多点式地面火炬采用分级控制、多点燃烧、蒸汽消烟、氮气补压实现了火炬气的安全泄放和环保处理,在安全、环保性能方面要优于高架火炬。同时,指出了多点式地面火炬存在的问题,如长明灯燃料气消耗量大,国内缺乏相关的标准规范。亟需制定多点式地面火炬的应用范围、施工验收标准、性能考核指标、突发事故的应急预案。     

石油化工企业火炬及油田站场火炬热辐射强度与水平距离的关系

在石油开采和加工过程中,将不可回收的可燃性气体通过火炬高温燃烧变为其他化合物排放。但是,可燃性气体在燃烧过程中产生热辐射,热辐射的强度会对生命和财产造成影响。同一地点受热辐射的影响取决于火炬放空量、火炬高度和火炬水平距离。论述了石油化工企业及油田站场的火炬放空量取值和火炬平面布置。以国内某1 000×104t炼油厂和苏丹六区块油田某FPF项目为例,进一步说明了火炬热辐射强度、火炬高度和火炬水平距离的关系,为项目征地提供了科学依据。     

海上平台放空火炬热辐射分析方法研究

国内陆地高架放空火炬热辐射分析方法并不完全适用于海上平台放空火炬,为此建立空间坐标,将燃烧臂、火焰、风矢量化,形成考虑燃烧臂朝向和倾角、风速及风向的海上平台放空火炬热辐射空间分析方法。通过空间上热辐射区域在水平面、南北面、东西面内的投影,分别求得三个投影面内的最大热辐射安全距离,进而得到在空间坐标内平台上的人员和设备与燃烧臂的最大热辐射安全距离。基于该方法编制的程序模块,经同类商业软件验证后用于海上气井测试的平台火炬热辐射分析,取得了良好的现场应用效果。     

分区域-多点源的高架火炬安全距离计算模型

高架火炬安全距离的大小直接影响土地资源利用及安全问题,其值的确定取决于能否准确地计算出高架火炬射流火焰产生的热辐射,传统的高架火炬热辐射计算模型可分为点源模型和固体火焰模型两大类。前者计算简单但精度较低,后者精度较高但计算较为繁琐。为此,结合点源模型和固体火焰模型各自的优点,在点源模型的基础上进行改进,提出了分区域-多点源的高架火炬安全距离计算新模型,并通过FLUENT软件进行全尺寸数值模拟,将数值模拟结果与设计规范使用的常规单点源及多点源模型计算结果进行了对比。结果表明：新模型可以较为简便地计算出高架火炬射流火焰产生的热辐射,最大误差为6.2%。结论认为：新模型快速简便且精度较高,可以克服现有规范标准中对热辐射强度估计过高、安全距离划分过于保守的不足,有助于合理划定高架火炬安全距离,为高架火炬设计规范的完善与改进提供了科学的依据。     

地面火炬安全风险的探讨与分析

对国内首次在大型石化装置上引进大型地面火炬的安全性进行了探讨和分析,鉴于国内尚无大型地面火炬设计标准,重点针对地面火炬可能造成的辐射、光污染、噪声,安全距离等方面进行了分析和探讨,在此基础上提出了规避风险的安全防护措施.     

火炬设计计算

在石油开采和加工过程中经常将难以处理和污染环境的可燃气体通过设置火炬使其转化为危害极小的化合物。通过探讨火炬的尺寸、火焰的热辐射强度及有毒气体扩散浓度的分析和计算，论述了火炬的无烟燃烧和几种实现无烟燃烧的方法，并分析了主要参数的选择范围和敏感性等。     

150m多筒体自提升塔架式火炬结构与施工

国内石油化工企业一般都拥有一个或多个火炬燃烧放空系统,常见大型火炬燃烧放空系统的火炬筒体和塔架组合结构多为三棱体或四棱体塔架,中心固定一个火炬筒体,但在企业内多点设置这种结构火炬塔架必然会造成管理成本的增加和土地资源的浪费.文章以某石化企业新建150 m多筒体自提升塔架式火炬为例,详细介绍了集中燃烧排放的多简体塔架式火炬的结构特征、筒体自提升系统原理、施工安装作业程序以及提高安装施工质量和速度的创新点.     

PDH地面火炬控制系统设计

火炬系统是石化企业重要的装置,火炬自动控制系统是火炬系统的核心。以丙烷脱氢装置(PDH)火炬系统为例,介绍了PDH火炬系统点火控制、液位控制、分级燃烧控制等方案,具体分析了封闭式地面火炬的控制方案,阐述和分析了火炬控制系统的功能,并介绍了火炬控制系统的硬件设计、控制逻辑程序设计、HMI设计。现场应用情况表明,该控制系统具有自动化程度高,安全可靠,可维护性强等优点。     

天然气处理厂火炬放空系统研究与应用

火炬安全放空系统是保障处理厂安全的最重要的设施之一,但它本身存在危险因素。通过火炬的设计方案结合天然气处理厂实际工艺流程,分析处理厂的放空系统,核算目前处理火炬放空系统的放空能力、热辐射等重要参数,对火炬系统安全性提供了有力的参考价值。     

压气站火炬热辐射影响范围及控制措施分析

由于火炬进行热放空作业时产生的热辐射可能对周围的人员及设备设施造成伤害、破坏，对某压气站火炬热放空开展热辐射影响分析。结果表明：下风向的辐射影响范围大于上风向的辐射影响范围；当辐射强度较小时，其影响范围随着风速增大而变小；当辐射强度较高时，其影响范围随着风速增大而变大；不同高度下，随着距离地面高度的增加辐射影响范围变大。根据分析结果针对不同设备设施进行辐射影响分析，对辐射超出标准限值要求的设备设施采取控制措施，可为安全生产提供参考。     

现役泄压设备和火炬系统安全核算的系统化方法及应用

介绍了对现役装置的泄压设备和火炬系统的可靠性进行严谨校核的必要性。指出石化企业现役泄压设备(安全阀、爆破片等)和火炬系统存在的主要问题,并对原因进行了分析。基于美国石油学会标准规范API Standard 521—2020的原则和要求,提出了现役泄压设备和火炬系统安全核算的系统化方法,并在两个石化企业取得成功应用。通过系统化核算,发现部分现役安全阀存在流道面积不足、背压不能满足要求以及火炬系统处理能力不能满足实际排放需求等安全隐患,并提出了针对性的整改措施。该方法有效保障了石化企业的安全生产。     

海上高温高压井测试流程安全控制技术

海上高温高压井测试技术在地面流程方面主要有水合物生成堵塞管线导致流程超压、高温密封失效、地面流程冲蚀泄漏及燃烧产生高热辐射等难题。为了安全高效地完成测试作业,基于海上平台空间受限的特点,结合高温高压井测试风险, 设计了一套海上高温高压井测试地面流程,建立了一套海上高温高压井测试流程安全控制技术。通过多节点监测实现测试作业动态数据的实时监控和记录,预防了事故的发生并能及时处理复杂情况;通过设备及管线的安全配置,提高作业施工的安全性;设置地面流程应急关断屏障及测试应急放空流程,在发生泄漏时能及时截断地层高压流体来源,有效解决管线堵塞导致的流程憋压、超压问题;设置立体布控的喷淋冷却系统,防止高产天然气燃烧产生的强热辐射对平台设备和人员造成伤害。该技术现场应用效果良好,具有进一步推广应用价值。     

炼油厂火炬配置的探讨

可燃性气体排放系统是石油化工厂在发生紧急事故时保证安全的重要手段,它已经成为在新改扩建石化企业火炬系统时需要考虑的一个重要议题.如何本着经济、环保、节约土地的原则,合理配置企业火炬系统,需要通过对从火炬系统技术及管理等方面的综合分析,确定出炼厂最佳火炬配置方案.     

炼油厂火炬配置的探讨

可燃性气体排放系统是石油化工厂在发生紧急事故时保证安全的重要手段,它已经成为在新改扩建石化企业火炬系统时需要考虑的一个重要议题.如何本着经济、环保、节约土地的原则,合理配置企业火炬系统,需要通过对从火炬系统技术及管理等方面的综合分析,确定出炼厂最佳火炬配置方案.     

火炬系统气柜停用后安全平稳运行研究

通常在炼化企业火炬系统设计中,气柜是一项不可缺少的设施,但是在实际应用中气柜经常因腐蚀而出现泄漏问题,影响安全生产。中国石油天然气股份有限公司大连石化分公司通过对整个火炬系统的不断优化,采取有效措施,在生产中对气柜实施了停用处理,气柜停用后火炬系统安全平稳运行。近两年的运行表明,炼化企业火炬系统取消气柜从设计上是完全可行的。     

八角亭平台放空火炬热辐射强度的计算流体动力学模拟

用于计算放空火炬热辐射强度的API RP521荐用方法及其被修正后的一些工程计算方法均未考虑燃烧火焰的温度和热辐射的方向性,不能得到更准确的结果。应用计算流体动力学(Computional Fluid Dynamic,简称CFD)模拟技术对东海八角亭平台放空火炬在不同工况下的燃烧和热辐射状况进行了模拟,建立了该平台放空火炬全场、关键截面的温度场和热辐射强度场。将CFD模拟结果与以往工程方法计算结果进行了对比,指出了工程计算方法在热辐射强度计算方面存在的不足。CFD模拟技术能够直接模拟火炬燃烧和热辐射等物理过程,可以得到符合实际的更为准确、详细的结果。     

测试燃烧器放喷流动及燃烧特性数值模拟

针对气井测试大流量放喷时燃烧产生的高热辐射和噪声对人员及设备造成的危害问题,采用RSM湍流模型、简化的甲烷-氧气2步反应组分输运模型、离散坐标法辐射传热模型、宽频噪声及F-W-H噪声模型对页岩气测试燃烧器大流量放喷燃烧过程进行了数值模拟,考察了大流量放喷时放喷流场及噪声传播规律。分析结果表明:测试燃烧器放喷为扩散燃烧方式,燃烧效率较低,燃烧不完全易冒黑烟,同时扩散燃烧形成上浮火焰形态,火焰根部距离套筒出口较近,形成的高温热辐射使燃烧器本体受热变形而失效;燃烧器内放喷头径向喷孔流速过高导致高射流噪声,进而产生高燃烧噪声,严重威胁人员和设备安全;采用提高燃气和空气混合效果的预混燃烧方式,并合理设计喷孔流速可以抑制现有燃烧器缺陷。所得结果可为大流量测试放喷燃烧器结构改进提供理论指导。     

苯储存罐区消防安全距离设计理论研究

通过对池火灾热辐射通量三种模型:点源模型、Shokri-Beyler模型和Mudan模型的研究,分析了池火表面总热辐射能量、表面热辐射通量以及目标接受的热辐射通量,总结了各种模型的特点和适用条件。以苯储存罐区为例,利用池火危害分析得出的结论,发现选用Shokri-Beyler模型,计算苯罐区发生泄漏火灾时的池火热辐射通量最为精确,并由此得出消防系统控制阀和消防炮与被保护对象之间的安全距离,以及消防救援的安全距离。     

石油化工高架火炬高度的预测方法研究

火炬是炼油厂及石油化工厂等某些工厂或装置必不可少的安全和环保设施,其设计高度的合理性对安全和工程建设投资意义重大。简要阐述了几种经常被引用的火炬高度预测方法、火焰假设几何模型、热辐射系数的取值,以及存在的问题等;在SH3009—2001标准的火炬高度预测方法基础上,提出了更接近于火炬燃烧实际状况的火焰假设几何模型、热辐射系数计算式。