Chemical Engineering Design Communications
工业生产
Industrial Production
第45卷第7期
2019年7月
零点在线LNG 装置封闭式地面火炬系统安全设计玻璃升降器电路图
魏秋
（康泰斯（上海）化学工程有限公司，上海 201210 ）
摘 要：介绍了液化天然气装置地面火炬系统主要组成，结合项目实例，对地面火炬管排放管道安全设计、分液罐设置、 地面火炬应用及总图布置中对地面火炬安全距离要求进行分析，为液化天然气装置地面火炬的安全设计提供参考。 关键词：封闭式地面火炬；LNG 装置；安全设计中图分类号：TE96文献标志码：TE96 文献标志码：B 文章编号：1003-6490 (2019) 07-0217-02
Safety Design of Closed Ground Torch System for Lng Plant
Wei Qiu
Abstract : Introduce the main components of the ground flare system of the LNG plant.Combine with the project experience, mainly focus on the flare discharge pipe safety design, knockout drum setting , the ground flare application and the safety distance requirement, to give the discussion and analyze.The paper aims to provide reference for the safety design of LNG plant enclosed ground flare system.
Key words : enclosed ground flare system ； LNG plant ； safety design 天然气液化（LNG ）装置是把天然气经过充分净化、液 化等处理，生产LNG 并送入储罐。流程包括进气压缩、CO 2 脱除、分子筛干燥/再生及脱汞、液化制冷及重炷脱除分离、 蒸发气/再生气压缩、冷剂存储及灌装系统等。火炬系统在 LNG 装置主要是保证装置在正常或事故排放时能够及时、安 全、可靠地排放燃烧，并满足国家有关标准和环保要求。1 LNG 装置封闭式地面火炬系统组成
地面火炬系统一般由火炬排放管道、分液罐和地面火炬 组成。来自生产装置的工艺排放气经分液罐后进入地面火炬。 排放气在靠近地面的多级燃烧器中燃烧。火炬排放气在筒体 内燃烧，从外部看不到火焰，无可见光污染。筒体外设有防 辐射墙，减少外部热辐射，噪音较小。2排放管道设计2.1排放管工艺设计
液化天然气装置排到火炬系统的气体既有冷剂存储工段 的低温液体也有压缩工段的高温气体，正常排放量和事故排 放量相差甚远”
LNG 装置一般有两路火炬排放管即冷火炬管道和热火炬 管道。冷火炬管道处理所有的低温排放物、可能为低温的排 放物，以及冷剂系统的泄放物和排净物；热火炬管道处理没 有被排放至冷火炬系统的怪类物质的泄放物和排净物。宁夏 宏兴项目从经济性角度考虑，冷热火炬排放线共用一根。排 放总管管径计算应考虑最大排放量，从火炬头开始，反算各 支管排放背压，确保各节点背压低于该点允许背压。火炬总 管摩擦力损失釆用下式计算：
太阳能灶%为气体质量流量，kg/h ；7为排放气体的温度，K ；斤为排放气体的绝热指数；M 为排放气体平均分子量；
根据设计准则要求，火炬总管的流速要求低于0.2马赫， 火炬分支汇管的流速要求低于0.5马赫，安全阀尾管的流速要 求低于0.7马赫叫2.2排放管管道设计
1） 地面火炬受安全距离的限制，与工艺装置区相距较远。 主装置各工段排放气支管从上方斜顺流45°接入总管，以免 管内凝液倒流。
2） 排气总管以不小于0.2%坡度坡向分液罐。
3） 考虑LNG 排放低温工况，对排放管进行保温和伴热。4） 对长距离的排放气管道进行水平n 弯补偿。3分液罐设置
对于LNG 装置火炬系统在总管进入地面火炬之前，通常 设置带有浸入式电加热器的分液罐，且分液罐是火炬管网系 统的低点，所有的液体可由重力汇集到分液罐中。分液罐免 于液体积聚在火炬总管从而导致由于流量加大，火炬系统可 能会有较高背压，而将液体带入火炬，形成“火雨”。电加热 器釆用液位控制，当液位低时关闭。4封闭式地面火炬应用实例
宁夏宏兴20万t/aLNG 装置，最大排放量如表1表1宁夏宏兴20万t/aLNG 项目火炬气最大排放工况
式中：
/为水力摩擦系数； Z 为管道当量长度；d 为管道内径；
X卩
工艺参数
介质组成（w%）
排放量~135 515kg/h
h 2
1.33
c 3h 823.00最低排放温度-36 *C
n 2
0.02c 4h 10
0.30
最高排放温度
229.5co 2
0.03c 5h 12
36.8最低排放压力0.69MPa (g)CH,
3.53
C 6+
4.43
最高排放压力
4.48MPa (g)
30.12
胚为管道出口马赫数；
必为管道入口压力（绝压），kPa ； P2为管道出口压力（绝压），kPa ； 管道出口马赫数按照下式计算：
M>3.23 X 1
0.5
为气体质量流量，kg/h :
闪蒸塔Z 为气体压缩系数，取相对分段计算平均值；
收稿日期：2019-04-15
作者简介：魏秋（1982—），女，浙江杭州人，工程师，主要研究方
向为LNG 液化工艺及聚酯工艺.
该项目地面火炬包括：
1） 设计排放量135Xl.lkg/h ；
2） 192台燃烧器，分8级燃烧系统。其中，6台为空气消 烟燃烧器；第一级和第二级设置长明灯：
3） 火炬炉膛直径<t>18m，高度36m ；4） 防风墙直径25m，高度为7.5m 。安全设计特点：
1） 地面火炬燃尽率大于99%，排放物满足国家相关环保 标准。
2） 防风墙外热辐射小于1.58kW/m 2，防风墙外地面最大 噪音强度小于80dB （A ）。
3） 多级燃烧控制：根据总管上排放气的压力信号传送到 各级控制阀，压力不同说明排放气气量不同，通过压力变送
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器控制后续分级切断阀的开关。多级燃烧控制系统保证地面燃烧器的高效燃烧率，从而实现无烟效果。
4）在火炬炉膛外设置防风墙，防止炉膛底部侧风对地面燃烧器燃烧状态的影响，同时最大限度地降噪和防止热辐射外漏。防风墙内设置可燃气体报警仪。
5）氮气为各燃烧器提供吹扫置换用气，防止空气倒灌。
6）火炬系统不设值守岗位，由PLC自动控制运行，正常操作和监控并入有人值守的中控室。
5地面火炬的安全距离设计
安全距离设计LNG装置中地面火炬总图设计的重点。在火炬能够充分燃烧，屏蔽火焰时，地面火炬与周围的最小距离主要取决于辐射热。在地面火炬处理系统时，常用API RP521.API537标准。最小距离可按照下式计算：
74nK
式中：Q为火焰中心点到目标物体的最小距离，m；
/•为传送的热辐射因数；
F为接受的热辐射因数；
0为热排放（低热值），kW；
K为允许的辐射值，kW/m2:
宁夏宏兴液化天然气项目厂址位于宁夏银川国家经济技术开发区C区纬五路与经四路交汇处，项目地面火炬安全距离设计在考虑火炬的辐射热不应影响人身及设备安全的前提下（一般＜1.58kW/m2），还应考虑厂址与周边环境、当地气候条件影响。宏兴项目地面火炬安全距离示例如表2。
表2LNG装置中地面火炬安全距离示例
项目情况参考规范具体要求
火炬位于厂区东侧，
属于最小风频上风侧。
《石油化工企业防火设全厂性的火炬宜位于
计规范》（GB50160—生产区全年最小频率
2018)4.2.6风向的上风侧
地面火炬与规划东环路《石油天然气设计防火规可能携带可燃液体的水平距离为69m范》(GB50183—2004)4.0.4火炬与公路间距60m 天然气接收装置区与地面《石油天然气设计防火规
该规定要求为22.5m 火炬水平距离为104.00m范》GB50183—20045.2.3
6结束语
地面火炬的选择和所需的特殊设计受多种因素的影响。对于新建LNG项目而言，火炬所处理的气体性质（即组分、气量、压力、温度）、项目用地面积、经济性（包括一次性投资和操作费用）和公共关系都是设计要考虑的。总体而言，相对高架火炬，地面火炬没有光污染、低噪音、安全防护距离较小，值得在LNG装置中推广应用。
参考文献
⑴潘博，陈擎宇，谭玲.火炬系统及其应用概述[J].广东化工，
2015,42（17）:124.
（上接第205页）
在"IN”中增加一个"New Declaration Row”，命名为“RID”，在"Data Type”属性中选择“DWORD”，该管脚用于与相应的物理3UF7进行识别联系；在“STAT”中增加一个“New Declaration Row"，命名为“RDREC”，在“Data Type"属性中选择SFB＜nr＞，将＜nr＞内容改为52，因为SFB52和SFB53是用于数据记录的读和写访问的系统功能块，所以SIMOC O DE需要调用此系统功能才能进行数据记录的读写操作。至此，管脚部分的添加工作完毕。最后，要在脚本中添加相应代码。
杯芳烃5结束语
激光电筒智能马达控制系统的使用，从一定程度上解决了智能工厂涉及的设备智能化及管理智能化的要求。
（上接第209页）
锈蚀现象以及氧化问题进行严格处理，处理后化工设备表面干燥；其次，在实际针对化工设备进行防腐处理的过程中喷砂或者喷剂材料的选择非常重要，要充分结合化工设备具体性能，材料的防腐蚀作用来选择合理的防腐材料，在进行材料配制的过程中严格按照相关标准规范来进行，尽量避免防腐操作不当而导致设备防腐性能下降；最后，必须要针对整个防腐处理过程进行严格管控，要充分保证化工设备的环节都得到严格处理，尽量避免化工设备出现防腐漏洞。
3.3做好电化学保护
电化学保护措施通常情况下都是针对化学腐蚀现象的化工设备进行处理，而针对化工设备表层采取电化学保护手段能够充分保证化工设备表面与大气环境进行隔离，有效切断了其发生电化学腐蚀的路径。在化工生产过程中主要的电化学保护分为阳极保护以及阴极保护两种。阴极保护不仅能够对普通的腐蚀进行有效防护，同时还能够针对化工设备表面出现的点蚀、晶间腐蚀以及冲击腐蚀等进行有效防护；而阳极保护主要是将化工设备表面金属构件与外部电源的正极进行直接相连，然后充分利用相关金属构件在整个电解质溶液中将其极化到一定的电位，这样就能建立起一个相对稳定的纯态，如此就能够对阳极溶液起到一定的抑制作用，有效减缓化工设备的腐蚀速度。
4结束语
在化工企业生产作业过程中，化工设备是一种非常重要的基础性设备，化工设备运行的稳定性以及实际运行效果会对化工企业生产效率有重要影响。为了有效提升化工设备在运行过程中的防腐性能，必须对其结构进行合理设计，并在实际作业过程中做好相应的防护措施。在实际防护措施施工过程中将物理以及化学防腐手段相结合，这样就能充分保证化工设备的安全运行。
参考文献
[1]苏建中.化工工艺和设备安全评价的研究[A].中国职业安全健康
协会.中国职业安全健康协会首届年会暨职业安全健康论坛论文集
[C].中国职业安全健康协会，2004: 5.
[2]王立行，汪申，许适，等.中国石油化工设备腐蚀特点与基本腐
蚀系统分析[A].中国国际腐蚀控制大会论文集[C].中国化工防腐蚀技术协会、中国化工学会、中国石油学会，1999:9.
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