放空火炬辐射热范围影响因素探讨

    徐振朋

    摘 要：在火炬点火放空的过程中，会因天然气燃烧而产生大量的辐射热，所以在设计天然气管道输气站场时，需要计算放空火炬热辐射的距离，用以确定火炬筒与站场及放空区周围建筑物、植被等的安全间距。本文主要从风速、允许敷设热强度以及火炬高度三个方面进行探讨，分析辐射热范围的影响因素，文中通过公式计算和Safer Trace软件模拟进行分析，得出辐射热范围的影响因素。

    关键词：火炬；放空；辐射热

    DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.070

    1 概述

    本文主要針对火炬辐射热范围，对辐射热范围的影响因素进行分析，并结合计算结果，得出影响辐射热范围的影响因素及需要进一步探讨的问题。

    2 辐射热范围分析

    2.1 辐射热计算目的

    天然气在点火放空时，会产生大量的辐射热，产生的辐射热在空间形成以火焰中心为中心的球形面，球形面与地面相交的部分即为辐射热距离。辐射热计算的目的是保证火炬周围不同区域所受热辐射均在允许的范围内，减小对火炬周边的建构物、植被的损害。

    2.2 辐射热范围影响因素及分析

    通过两种方法进行辐射热范围的影响因素探讨，方法一公式法，通过迭代计算、逐步收敛进行计算分析；方法二软件模拟，通过Safer Ttrace软件进行模拟分析。

    2.2.1 火炬高度对辐射热范围的影响

    风速取8.9m/s，允许敷设热强度q取3.16 kW/m2，通过试算，火炬的最小高度不低于40m，因此火炬高度取值从40m进行计算分析。

    （1）公式法。通过迭代计算、逐步收敛的方法进行计算，计算结果如下表：

    （2）Safer Ttrace软件模拟。①火炬高度40m。以火焰中心为中心形成的球形面产生的辐射热与地面的交接点在85m左右。②火炬高45m。以火焰中心为中心形成的球形面产生的辐射热与地面的交接点在82m左右。③火炬高50m。以火焰中心为中心形成的球形面产生的辐射热与地面的交接点在76m左右。④炬高55m。以火焰中心为中心形成的球形面产生的辐射热与地面的交接点在72m左右。

    （3）结论分析。通过以上两种方法计算结果可以看出，在火炬规格一定、相同风速、相同允许辐射热强度下，随着火炬高度的增加，辐射热范围逐渐减小。

    2.2.2 风速对辐射热范围的影响

    （1）采用迭代计算、逐步收敛的方法，计算得出热辐射距离随风速的变化如表2。

    （2）采用Safer Trace模拟计算。①风速为8.9m/s时，允许辐射热强度q为3.16 kW/m2时，火炬点火放空产生的球形面与地面没有相交点。②风速为20m/s时，允许辐射热强度q为3.16 kW/m2时，火炬点火放空产生的球形面与地面相交的最大范围（辐射热范围）约为52m。③风速为26m/s时，允许辐射热强度q为3.16 kW/m2时，火炬点火放空产生的球形面与地面相交的最大范围（辐射热范围）约为55m。④风速为30m/s时，允许辐射热强度q为3.16 kW/m2时，火炬点火放空产生的球形面与地面相交的最大范围（辐射热范围）约为56m。⑤风速为39m/s时，允许辐射热强度q为3.16 kW/m2时，火炬点火放空产生的球形面与地面相交的最大范围（辐射热范围）约为61m。

    （3）分析结论。通过以上计算模拟计算结果可以看出，在火炬规格一定、高度一定、相同允许辐射热强度下，辐射热范围随着风速的增大而增大。

    3 总结

    从以上计算结果及分析可以看出，掌握好当地的气象资料、选取合适的允许辐射热强度，是火炬辐射热范围计算的重要前提条件，火炬高度也与火炬筒中心至站场各部位的距离有着密切的关系。在南方经济较发达或者树木较多的地方，条件允许的情况下，可以适当提高火炬的高度，使辐射热范围尽量控制在有效范围内，从而可减低因辐射热范围过大而对周边建构物、植被的损害，同时也可减小征地面积，降低投资。

    4 结束语

    通过研究风速对火炬辐射热范围的计算结果可以看出，风速对辐射热范围的影响不是特别明显，因此本文还有待进一步研究分析风速对辐射热范围的影响。

    参考文献：

    [1]GB 50183-2004.石油天然气工程设计防火规范[S].中华人民共和国建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，2004.

    [2]长输天然气管道放空火炬热辐射距离计算方法探讨[J].机械化工，第36卷，第6期，2009（09）.

    [3]输气站场放空系统设计思路[J].石油工程建设，第38卷，第6期，2012（06）.