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放空火炬輻射熱范圍影響因素探討

時間:2019-04-03 來源:《山東工業技術》雜志 作者:admin 點擊:

  摘要:在火炬點火放空的過程中,會因天然氣燃燒而產生大量的輻射熱,所以在設計天然氣管道輸氣站場時,需要計算放空火炬熱輻射的距離,用以確定火炬筒與站場及放空區周圍建筑物、植被等的安全間距。本文主要從風速、允許敷設熱強度以及火炬高度三個方面進行探討,分析輻射熱范圍的影響因素,文中通過公式計算和Safer Trace軟件模擬進行分析,得出輻射熱范圍的影響因素。

  關鍵詞:火炬;放空;輻射熱

  1概述

  本文主要針對火炬輻射熱范圍,對輻射熱范圍的影響因素進行分析,并結合計算結果,得出影響輻射熱范圍的影響因素及需要進一步探討的問題。

  2輻射熱范圍分析

  2.1輻射熱計算目的

  天然氣在點火放空時,會產生大量的輻射熱,產生的輻射熱在空間形成以火焰中心為中心的球形面,球形面與地面相交的部分即為輻射熱距離。輻射熱計算的目的是保證火炬周圍不同區域所受熱輻射均在允許的范圍內,減小對火炬周邊的建構物、植被的損害。

  2.2輻射熱范圍影響因素及分析

  通過兩種方法進行輻射熱范圍的影響因素探討,方法一公式法,通過迭代計算、逐步收斂進行計算分析;方法二軟件模擬,通過Safer Ttrace軟件進行模擬分析。

  2.2.1火炬高度對輻射熱范圍的影響

  風速取8.9m/s,允許敷設熱強度q取3.16 kW/m2,通過試算,火炬的最小高度不低于40m,因此火炬高度取值從40m進行計算分析。

  1)公式法

  通過迭代計算、逐步收斂的方法進行計算,計算結果如下表:

  表2.2-1 輻射熱范圍隨火炬高度變化計算表

  火炬高度m40455055

  計算輻射熱范圍m54.646.533.215.5

  2)Safer Ttrace軟件模擬

  (1)火炬高度40m

  以火焰中心為中心形成的球形面產生的輻射熱與地面的交接點在85m左右。

  (2)火炬高45m

  以火焰中心為中心形成的球形面產生的輻射熱與地面的交接點在82m左右。

  (3)火炬高50m

  以火焰中心為中心形成的球形面產生的輻射熱與地面的交接點在76m左右。

  (4)炬高55m

  以火焰中心為中心形成的球形面產生的輻射熱與地面的交接點在72m左右。

  3)結論分析

  通過以上兩種方法計算結果可以看出,在火炬規格一定、相同風速、相同允許輻射熱強度下,隨著火炬高度的增加,輻射熱范圍逐漸減小。

  2.2.2風速對輻射熱范圍的影響

  1)采用迭代計算、逐步收斂的方法,計算得出熱輻射距離隨風速的變化如下表:

  表2.2-2 輻射熱范圍隨風速變化計算表

  風速m/s58.91015202326283039

  計算輻射熱范圍m25.146.546.557.657.657.665.765.765.770.4

  2)采用Safer Trace模擬計算

  (1)風速為8.9m/s時,允許輻射熱強度q為3.16 kW/m2時,火炬點火放空產生的球形面與地面沒有相交點。

  (2)風速為20m/s時,允許輻射熱強度q為3.16 kW/m2時,火炬點火放空產生的球形面與地面相交的最大范圍(輻射熱范圍)約為52m。

  (3)風速為26m/s時,允許輻射熱強度q為3.16 kW/m2時,火炬點火放空產生的球形面與地面相交的最大范圍(輻射熱范圍)約為55m。

  (4)風速為30m/s時,允許輻射熱強度q為3.16 kW/m2時,火炬點火放空產生的球形面與地面相交的最大范圍(輻射熱范圍)約為56m。

  (5)風速為39m/s時,允許輻射熱強度q為3.16 kW/m2時,火炬點火放空產生的球形面與地面相交的最大范圍(輻射熱范圍)約為61m。

  3)分析結論

  通過以上計算模擬計算結果可以看出,在火炬規格一定、高度一定、相同允許輻射熱強度下,輻射熱范圍隨著風速的增大而增大。

  3總結

  從以上計算結果及分析可以看出,掌握好當地的氣象資料、選取合適的允許輻射熱強度,是火炬輻射熱范圍計算的重要前提條件,火炬高度也與火炬筒中心至站場各部位的距離有著密切的關系。在南方經濟較發達或者樹木較多的地方,條件允許的情況下,可以適當提高火炬的高度,使輻射熱范圍盡量控制在有效范圍內,從而可減低因輻射熱范圍過大而對周邊建構物、植被的損害,同時也可減小征地面積,降低投資。

  4結束語

  通過研究風速對火炬輻射熱范圍的計算結果可以看出,風速對輻射熱范圍的影響不是特別明顯,因此本文還有待進一步研究分析風速對輻射熱范圍的影響。

  參考文獻

  [1] GB 50183-2004 《石油天然氣工程設計防火規范》,中華人民共和國建設部、中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局,2004

  [2] 《長輸天然氣管道放空火炬熱輻射距離計算方法探討》,機械化工,第36卷 第6期,2009年9月

  [3] 《輸氣站場放空系統設計思路》,石油工程建設,第38卷 第6期,2012年6月

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