寧睿明 金鷗(中冶焦耐（大連）工程技術(shù)有限公司，遼寧 大連 116000)

焦?fàn)t煤氣放散火炬裝置受熱點(diǎn)的熱輻射強(qiáng)度的討論

寧睿明 金鷗(中冶焦耐（大連）工程技術(shù)有限公司，遼寧 大連 116000)

為防止因火炬輻射熱導(dǎo)致發(fā)生人身安全事故，需要根據(jù)火炬熱輻射情況，確定火炬裝置附近受熱點(diǎn)的熱輻射強(qiáng)度是否滿足安全要求。

受熱點(diǎn)；熱輻射強(qiáng)度

凈化后的焦?fàn)t煤氣放散火炬裝置設(shè)計(jì)，見(jiàn)附圖1火炬示意圖。首先由根據(jù)焦?fàn)t煤氣放散量Q kg/h，火炬附近的最大受熱點(diǎn)的高度hx(單位：米，以下同)和最大受熱點(diǎn)距離火炬筒中心線距離R，計(jì)算得到火炬高度hf，此火炬高度hf必須滿足最大受熱點(diǎn)處的熱輻射強(qiáng)度在安全范圍內(nèi)。

附圖1火炬示意圖

火炬筒高度計(jì)算過(guò)程:

（1）公式中

A-火炬筒體出口截面積，m2

G-氣體的質(zhì)量流量，kg/h

ρ-操作條件下氣體密度，kg/m3

Va-火炬出口氣體允許線速度，m/s

（2）公式中

A-火炬筒體出口截面積，m2

Df-火炬筒體出口直徑，m

（3）公式中

hf-火炬筒體高度，m

ε-熱輻射率，取0.2

Q-火焰放出的總熱量，kW.h

q-熱輻射強(qiáng)度，kW/m2

h-火焰高度，m

φ-有風(fēng)時(shí)的火焰傾斜角

hx-受熱點(diǎn)高度，m

R-受熱點(diǎn)到火炬筒體中心線的水平距離，m

火炬附近的最大受熱點(diǎn)的高度hx和最大受熱點(diǎn)距離火炬筒中心線距離R，是關(guān)系到火炬高度hf的關(guān)鍵設(shè)計(jì)條件。

在火炬設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必須確保提供準(zhǔn)確的火炬設(shè)計(jì)條件。一旦的火炬設(shè)計(jì)條件確定，在開(kāi)展火炬設(shè)計(jì)的過(guò)程中，就不應(yīng)輕易改動(dòng)，如果在工程設(shè)計(jì)收尾階段，火炬設(shè)計(jì)條件發(fā)生修改，會(huì)導(dǎo)致最大受熱點(diǎn)處的設(shè)備無(wú)法滿足熱輻射強(qiáng)度安全要求，造成原設(shè)計(jì)火炬不能使用，進(jìn)而無(wú)法在計(jì)劃工期內(nèi)設(shè)計(jì)制作出符合工程條件的火炬裝置，從而導(dǎo)致焦化廠生產(chǎn)的煤氣無(wú)法進(jìn)行放散，影響整個(gè)焦化廠的正常投產(chǎn)運(yùn)行。因此火炬設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于提供準(zhǔn)確的火炬設(shè)計(jì)條件，特別是最大受熱點(diǎn)條件。

設(shè)計(jì)中經(jīng)常遇到的另外一個(gè)問(wèn)題是，在已知火炬放散量Q kg/h和火炬高度hf的條件下，根據(jù)受熱點(diǎn)條件，核算火炬裝置附近的受熱點(diǎn)熱輻射強(qiáng)度是否滿足安全要求。

熱輻射強(qiáng)度的要求，見(jiàn)《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50160-2008）的條文說(shuō)明中對(duì)條列4.1.9的說(shuō)明，廠外居民區(qū)、公共福利設(shè)施、村莊等公眾人員活動(dòng)的區(qū)域，火焰輻射熱強(qiáng)度應(yīng)控制在不大于1.58kW/m2。設(shè)備能夠安全承受的熱輻射強(qiáng)度3.2kW/m2。

受熱點(diǎn)熱輻射強(qiáng)度的計(jì)算

（4）公式中

q-熱輻射強(qiáng)度，kW/m2

ε-熱輻射率，取0.2

Q-火焰放出的總熱量，kW.h

hf-火炬筒體高度，m

h-火焰高度，m

φ-有風(fēng)時(shí)的火焰傾斜角

hx-受熱點(diǎn)高度，m

R-受熱點(diǎn)到火炬筒體中心線的水平距離，m

從公式（4）可以看出，當(dāng)火炬條件：火焰放出的總熱量Q，火炬筒高度hf，火焰高度h，和受熱點(diǎn)條件：受熱點(diǎn)高度hx，受熱點(diǎn)到火炬筒體中心線的水平距離R，當(dāng)這些條件已知時(shí)，就可以算得受熱點(diǎn)熱輻射強(qiáng)度q。

如果通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)受熱點(diǎn)熱輻射強(qiáng)度超過(guò)安全要求時(shí)，可以通過(guò)降低受熱點(diǎn)的高度hx，或擴(kuò)大受熱點(diǎn)到火炬筒體中心線的水平距離R，來(lái)降低受熱點(diǎn)的熱輻射強(qiáng)度。

值得注意的是，不能僅僅靠受熱點(diǎn)到火炬筒體中心線的水平距離R來(lái)判斷受熱點(diǎn)的熱輻射強(qiáng)度是否符合安全要求。

當(dāng)高度hx=25m，受熱點(diǎn)到火炬筒體中心線的水平距離R= 33m的受熱點(diǎn)處的設(shè)備，能滿足熱輻射強(qiáng)度小于等于3.2kW/m2的安全要求。對(duì)于R大于33m的受熱設(shè)備來(lái)說(shuō)是否就更加安全了呢？答案是不能確定。因?yàn)檫€需要通過(guò)受熱點(diǎn)高度hx，來(lái)計(jì)算是否安全。如果受熱設(shè)備高度低于25m，可以確保安全，如果高于25m，則需要通過(guò)計(jì)算輻射熱強(qiáng)度q，重新判斷是否安全。

當(dāng)火炬的發(fā)熱量和高度確定后，火炬在安全輻射強(qiáng)度下的熱輻射影響范圍就確定了，它是一個(gè)空間幾何為球形的球體，考慮到最高風(fēng)速對(duì)火炬火焰焰心的影響，在最高風(fēng)速條件下，該球形投影到地面的范圍，就是火炬熱輻射強(qiáng)度可能不安全的最大范圍，在此范圍以外的設(shè)備，無(wú)論高度如何，都可視為該受熱點(diǎn)處的設(shè)備能夠滿足火炬熱輻射強(qiáng)度的安全要求。