火炬氣排放管網(wǎng)的配管設計

馬尚杰（神華包頭煤化工有限責任公司，內(nèi)蒙古包頭 014030）

火炬氣排放管網(wǎng)的配管設計

馬尚杰（神華包頭煤化工有限責任公司，內(nèi)蒙古包頭 014030）

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國的煤化工行業(yè)也得到了良好的發(fā)展機會，同時我國也逐漸提高了對于環(huán)境保護及安全管理的重視程度。而保障煤化工行業(yè)安全運行與生產(chǎn)的重要組成部分就是火炬裝置?；鹁嫜b置也是一種保護生態(tài)環(huán)境、減少大氣污染的環(huán)保措施。從這個角度來看，我國應該加強對火炬系統(tǒng)及其排放管網(wǎng)的安全設計。

火炬氣；排放管網(wǎng)；設計

火炬系統(tǒng)是相當重要的組成部分。因此，對其的安全設計是十分必要的。如果火炬系統(tǒng)設計不合理，就很有可能導致點火系統(tǒng)不運行、排放氣下火雨甚至是爆炸等重大事故。而隨著我國科技的進步，火炬系統(tǒng)及其排放管網(wǎng)的設計水平在不斷的提高，安全保護措施也越完善了。

1 火炬系統(tǒng)概論

火炬排放系統(tǒng)一般都是配置在大型工廠中保障化工裝置安全運行以及排放火炬裝置中易爆或者易燃的氣體。因此，化工裝置中保障安全生產(chǎn)最為重要的裝置就是火炬排放系統(tǒng)。簡單來說，火炬排放系統(tǒng)就是一種排放火炬系統(tǒng)壓力的裝置，其主要是將火炬裝置中的控制閥、安全閥與緊急泄壓閥出口與管網(wǎng)相連接，將排放的各種物料收集起來。

2 火炬最大排放量

在排放火炬氣體的時候，一定要依據(jù)關于火炬最大排放量的規(guī)定：即需要依據(jù)火炬各裝置在開工、停工或者是非正常情況下所排出的易燃、易爆氣體量作為計算基礎，各個火炬排放系統(tǒng)在非正常事故中排放的最大有害氣體量需要按照主體排放裝置（排放氣體量最大的裝置）的百分之百以及其他排放裝置氣體排放量的百分之三十進行計算。但同時需要注意的是氣體排放量不能小于火炬系統(tǒng)中兩個不同裝置的最大排放單點的總排放量；

綜上所述，火炬高度的確定和火炬安全區(qū)域設計排放量的確定是依據(jù)主體排放裝置（排放氣體量最大的裝置）的百分之百以及其他排放裝置氣體排放量的百分之三十之和進行計算的。同時排除掉兩種事故同時發(fā)生的情況，組合不同事故的排放條件，也不需要考慮一些不可抗拒的因素對于火炬排放系統(tǒng)產(chǎn)生的影響。

3 火炬氣排放管道設計的基本原則

首先，在設置火炬氣排放管道的時候應該選擇架空敷設的方式，同時需要配置墊板或者是管道托舉物。另外，如果管道公稱直徑超過DN800的時候，則需要減少墊板或者是管托的摩擦系數(shù)。在管道支架布置一個徑向的限位措施，如擋鐵可以有效的避免管道發(fā)生震動或者是跳動。

其次，將火炬各個生產(chǎn)裝置的出口支管通過主體管道的上方接入，同時保障出口支管與主體管道呈四十五度角斜插入主體管道中，不僅可以降低主體管道以及管道接口處的壓力，同時還可以平衡不同工況排放過程中火炬裝置管網(wǎng)的水理工況，并且這種做法還可以有效地防止火炬氣體將冷凝液傳送到火炬氣的主體管道中。

最后，由于通常情況下火炬氣管道直徑是相對比較大的，所以在對管道的允許跨距進行設計時，不僅要考慮到火炬管道自身的剛度以及強度的計算，同時還要合理計算徑向穩(wěn)定。在火炬氣的管道上合理設置切斷閥，并在火炬裝置的一側(cè)設置盲板可以有效的保障工廠在各個狀況下的正常運行。如發(fā)生停車事故等。除此之外，在選擇火炬氣管道的彎頭時，應該選擇彎曲半徑相對較大的彎頭，同時在設計彎曲半徑時，要保證其超過火炬管道直徑的兩倍到三倍，這樣可以有效的降低局部阻力的損失。

4 火炬氣排放管道的相關設計

4.1 設計管道坡度

由于火炬氣一般都是由易燃、易爆、有害的成分組成的氣體物料，因此為了保障火炬管道、管網(wǎng)的正常運行，需要將管道的坡度面向分液罐或者是水封系統(tǒng)，另外，其坡度不能低于百分之二。如果管道坡度難免存在低點時，則需要在火炬管道主體管道的恰當部位設置最低點，同時在這個最低點處應該布置輸送設施及冷凝液收集設施。當然，最重要的是火炬設計人員在設計時要保證火炬線全程不可以設置高點放空以及低點排凝。

4.2 設計分液及水封系統(tǒng)

由于從各個火炬裝置傳送而來的低壓排放氣體是攜帶著重組分的液滴的，因此，為了防止出現(xiàn)下火雨的狀況，需要提前將液相分離，再燃燒處理這些輸送到火炬頭的低壓排放的氣體。從這個角度來說，設計人員在設計分液罐時，要保證在最大排放量時排放氣有充足的停留分離時間。

火炬系統(tǒng)另一重要設施就是水封罐。水封罐主要有兩方面作用，第一，其可以有效的避免火炬系統(tǒng)回火，進而保障火炬排放系統(tǒng)的安全運行，因此，在設計水封罐的時候要保證火炬水封罐內(nèi)的儲水量能充分滿足火炬氣排放管道三米高度的充水量。第二，水封罐可以有效的控制低壓排放系統(tǒng)的背壓，因此水封罐是必不可少的。。

4.3 合理設計火炬氣排放管道吹掃系統(tǒng)

火炬氣吹掃系統(tǒng)的設置主要是為了促使排放管網(wǎng)可以安全運行，同時也是滿足管道維修與保養(yǎng)的需求。一般情況下，在選擇吹掃介質(zhì)時常用的都是氮氣，如果缺乏氮氣也可以選擇蒸汽作為吹掃介質(zhì)，但需要注意的是使用蒸汽長時間的吹掃管道系統(tǒng)會導致管道內(nèi)產(chǎn)生大量的凝液水，因此需要間隔一段時間在進行吹掃，同時也可以通過反復接入蒸汽的方法方式生產(chǎn)凝液。

為了保障管網(wǎng)的安全運行，在準備對火炬氣排放管網(wǎng)進行檢修之前，需要利用吹掃氮氣或者蒸汽將火炬氣吹掃到火炬燃燒才可，之后方可進行檢修。另外，如果檢修管網(wǎng)完成或者是整體施工完成投入運行之前，還需要利用吹掃氮氣或蒸汽吹掃空火炬管網(wǎng)當中的空氣。

4.4 設計補壓設施

補壓設施的設計內(nèi)容為：在管道線上安裝切斷閥并且將其與壓力變送器連鎖，同時在低壓排放管網(wǎng)即在水封罐前布置高壓燃料氣管線。如果壓力變送器在設備工作過程中檢測到管網(wǎng)的壓力小于設計值時，就會將與其連鎖的自動切斷閥打開并向低壓管網(wǎng)中通進燃料氣體。這樣的做法可以有效的避免在氣溫驟降的情況下，低壓管網(wǎng)氣體遇冷收縮，將外面冷空氣吸收到管網(wǎng)中。

4.5 設計充氮設施

充氮管線一般都設計在火炬水封罐之后，與排放氣管道相連。一般情況下都會設置一個限流孔板控制氮氣的流動量，從而維持火炬筒體中的大氣正壓，簡單來說，就是當連續(xù)氮氣逸出火炬頭時，其可以保障空氣不會通入火炬筒體當中，進而提高了火炬系統(tǒng)的安全。

4.6 設計火炬氣排放管道熱補償措施

雖然一般情況下，火炬氣排放管道是可以在常壓常溫下運行的，但是火炬氣排放管道的管徑較大且剛性也較大，如果管道發(fā)生了位移，會產(chǎn)生一種較大的推力推動管架，所以，合理的分析火炬氣排放管道的應力、布置熱補償措施是必須的。一般情況下，在設置火炬線的熱補償時是可以利用管道的自然補償?shù)?，但是如果自然補償效果不足時，需要選擇并設置補償器。對于補償器的設計需要遵循可燃性氣體排放系統(tǒng)設計規(guī)范要求：即禁止使用膨脹節(jié)補償器，盡可能的使用π型補償器。同時在安裝π型補償器時，為了保障管道系統(tǒng)的等強度，需要水平安裝補償器。

同時在計算補償器時不僅要考慮到補償器的溫度，同時還要考慮到補償器的壓力。在計算補償器的溫度時，要考慮到在低溫管道中不同排放條件下的最低溫度、高溫管道中不同排放條件下的最高溫度。另外，一般情況下，一百二十攝氏度是常溫排放管道使用蒸汽吹掃的溫度。在計算補償器的壓力時，要考慮到在補償器溫度運行狀況下，排放管道的最高壓力值。

4.7 設計火炬簡體

保障火炬系統(tǒng)安全運行的又一重要組成部分就是火炬簡體的底部排凝結構設計。當前我國很多火炬系統(tǒng)發(fā)生事故都是由于沒有及時關閉底部的排凝閥。所以，在設計火炬筒體的底部時，盡可能的選擇u型溢流結構，同時要及時關閉處于不運行狀態(tài)下的排凝閥。

4.8 設計火炬氣排放管道低點排液的收集以及輸送

原則上，由于火炬氣排放管道已經(jīng)坡向火炬裝置，就無需設置收集及輸送冷凝液的裝置了，但是由于實際設計的限制，火炬管網(wǎng)是存在低點的，因此，為了防止在管網(wǎng)內(nèi)發(fā)生積液堵塞管網(wǎng)、管道、阻礙氣體的安全排放，在火炬管網(wǎng)的低點設置凝液收集和傳送冷凝液的裝置是必須的。同時為了節(jié)省人力資源，也可以設置一種可以使凝液泵自動啟動與停止的系統(tǒng)。

5 結語

隨著工藝裝置不斷增加，規(guī)模越來越大，放空氣體的借口也越來越多，對火炬系統(tǒng)的安全性要求也越來越高。而火炬氣排放管網(wǎng)的安全合理設計是保障火炬系統(tǒng)平穩(wěn)運行的關鍵因素。本文通過分析火炬氣排放管網(wǎng)的設計原則，探討了火炬氣排放管網(wǎng)的相關設計，以供借鑒。

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表3

從上表數(shù)據(jù)中可以看出，在聚合反應伊始階段，所得到的樹脂軟化點要遠高于后期。同時，隨著反應的不斷進行，數(shù)均相對分子質(zhì)量開始增大、分布變寬，熔融粘度逐漸下降。對此，可以通過加大催化劑用量、降低溶劑用量的方式，獲得高軟化點、低熔融粘度的樹脂。

3.4 溶劑用量的影響

表4

0.4 0.3 79.3 76.0 95.4 96.7 123 119

在上表4中，催化劑用量一直保持為原料間戊二烯的1.5%，然后不斷改變?nèi)軇┯昧浚l(fā)現(xiàn)樹脂的性能發(fā)生了較大的變化。隨著溶劑用量的逐漸降低，樹脂軟化點不斷提升，而當溶劑用量低于一定量時，直接導致聚合反應無法正常進行。

4 結語

綜上所述，采用上述方法進行間戊二烯樹脂的合成是可行的，其整個生產(chǎn)過程具有易于控制的優(yōu)點，從而使得產(chǎn)品的質(zhì)量具有保證，能夠滿足不用客戶要求，經(jīng)濟性良好。

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李曉宇（1983-），山東省陵縣人，男，本科，助理工程師

馬曉平（1986-），男，甘肅天水人，本科，助理工程師。