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工藝安全聚焦:高架火炬火雨危害和預防

工藝安全聚焦:高架火炬火雨危害和預防

  • 分類:行業動態
  • 作者:
  • 來源:
  • 發布時間:2018-08-21
  • 訪問量:0

【概要描述】當高架火炬排放的可燃氣體中夾帶可燃液體時,可能因為不完全燃燒而產生火雨。調查發現,火雨情形在石油天然氣和化工行業多有發生,且有引發火災后果的案例。

工藝安全聚焦:高架火炬火雨危害和預防

【概要描述】當高架火炬排放的可燃氣體中夾帶可燃液體時,可能因為不完全燃燒而產生火雨。調查發現,火雨情形在石油天然氣和化工行業多有發生,且有引發火災后果的案例。

  • 分類:行業動態
  • 作者:
  • 來源:
  • 發布時間:2018-08-21
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詳情

事故案例

高架火炬排放的可燃氣體中夾帶可燃液體時,可能因為不完全燃燒而產生火雨。調查發現,火雨情形在石油天然氣和化工行業多有發生,且有引發火災后果的案例。如20071026日國內某石化公司由于生產裝置對高、低壓管網突然大量排液,造成氣體含液量增多,液體沖入火炬塔,造成大面積火雨;201565日國內某石化公司乙烯裝置碳四火炬排放夾帶液滴,火雨將場地雜草點燃,所幸被及時發現、撲滅,未威脅遠處的可燃液體儲罐區;2016年某石化公司乙烯廠聯合車間因設備故障導致停工緊急排放火炬,火雨點燃了火炬西側150米外的可燃物料堆放點。

高架火炬火雨預防

相關規范的要求和產生火雨的原因分析

國家標準GB50160《石油化工企業設計防火規范》規定,可能攜帶可燃液體的高架火炬與甲、乙、丙類工藝裝置(單元)、全廠重要設施、地上可燃液體儲罐、可燃氣體儲罐、液化烴儲罐等危險設施的防火間距不應小于90m。此防火距離的依據是“據調查,火炬火雨灑落范圍為60m~90m。”但有不少實際火雨案例表明,高架火炬的火雨灑落范圍遠大于90m

《石油化工可燃性氣體排放系統設計規范》(SH3009-2013)有關條款明確了消除火炬系統帶液排放的條件,以及分液罐尺寸計算、校核方法,包括:

  • 4.5條:對含有C5及以上烴類或水蒸汽的可燃性氣體排出裝置前,應經過分液罐分液,除去大于或等于600um的液體。

  • 7.1.2條: 排放系統管網的馬赫數不應大于0.7;可能出現凝結液的可燃性氣體排放管道末端的馬赫數不宜大于0.5

  • 8.1.2條:含凝結液的可燃性氣體(C5C5以上)排放管道宜每1000m~1500m進行一次分液處理。

  • 8.1.5 條:計算分液罐尺寸時,被分離液滴直徑宜取600um

盡管相關國內外設計標準、規范對預防火雨危害給出了明確要求和指導做法,但調研發現,導致火炬火雨危害的原因,仍然是設計和裝置運行管理環節存在問題,比如:

  • 設計時分液罐尺寸不能滿足要求。比如一些火炬供貨商不具備火炬裝置的成套能力,計算分液罐尺寸錯誤,導致分液罐尺寸選小;或者低價中標的供貨商為了壓縮成本,有意選小、算小分液罐尺寸。

  • 過程安全管理不當,將重組份排入火炬;設計或安裝不當導致分液罐、水封罐無法正常投用(比如氣流速度大沖擊振蕩罐體);分液罐液位高(排液不及時),等。

  • 多年運行后產能增加,但火炬系統沒有升級,處理能力不夠。

  • 單套裝置生產能力過大,分液罐處理能力不匹配。比如國內某些甲醇裝置的單套能力達到100萬噸,火炬排放量巨大,但由于造價和技術原因,人為地縮小了分液罐尺寸。

預防火雨危害的措施

應當以下設計和運行管理環節全方位地預防火炬火雨危害,包括:

  • 參考或依據《石油化工可燃性氣體排放系統設計規范》(SH3009)、《泄壓和減壓系統指南》(SY/T10043)的要求,確定合理的火炬系統設計排放條件、分液罐的尺寸和附屬安全設施(高低液位報警和聯鎖、伴熱、溫度計、壓力表、凝液輸送泵等)。特別是確保分液罐尺寸能夠提供充分的液滴沉降時間(如針對直徑600um以上的液滴),以及合理的氣流通過速度,盡可能消除可燃氣體排放夾帶液體的條件。

  • 運行階段采取合理的維保措施,確保分液罐及其附屬安全設施處于良好投用狀態,比如避免分液罐高液位。如果臨時或永久改變火炬系統的排放條件,比如改變伴熱條件或季節性取消伴熱措施、旁通排放氣出裝置前的分液罐等,應按照公司變更管理程序(MOC)或專項的過程危害分析(PHA),避免或消除變更產生的危害條件

  • 采用計算流體力學CFD數值模擬技術預測火雨擴散范圍。現階段已經出現了高度超過100m高架火炬、甚至200m的超高火炬,實際案例的火雨灑落范圍也超出了規范提出的90m防火距離。因此,有必要根據物料排放條件、火炬筒高度、廠址當地自然風條件等因素,在數值模擬結果的基礎上,確定充分的防火距離。

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