馬尚杰（神華包頭煤化工有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古包頭 014030）

火炬氣排放管網(wǎng)的配管設(shè)計(jì)

馬尚杰（神華包頭煤化工有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古包頭 014030）

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)的煤化工行業(yè)也得到了良好的發(fā)展機(jī)會(huì)，同時(shí)我國(guó)也逐漸提高了對(duì)于環(huán)境保護(hù)及安全管理的重視程度。而保障煤化工行業(yè)安全運(yùn)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(hù)生態(tài)環(huán)境、減少大氣污染的環(huán)保措施。從這個(gè)角度來(lái)看，我國(guó)應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)火炬系統(tǒng)及其排放管網(wǎng)的安全設(shè)計(jì)。

火炬氣；排放管網(wǎng)；設(shè)計(jì)

火炬系統(tǒng)是相當(dāng)重要的組成部分。因此，對(duì)其的安全設(shè)計(jì)是十分必要的。如果火炬系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，就很有可能導(dǎo)致點(diǎn)火系統(tǒng)不運(yùn)行、排放氣下火雨甚至是爆炸等重大事故。而隨著我國(guó)科技的進(jìn)步，火炬系統(tǒng)及其排放管網(wǎng)的設(shè)計(jì)水平在不斷的提高，安全保護(hù)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(yùn)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(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，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(lái)。

2 火炬最大排放量

在排放火炬氣體的時(shí)候，一定要依據(jù)關(guān)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(kāi)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(jì)算基礎(chǔ)，各個(gè)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(jìn)行計(jì)算。但同時(shí)需要注意的是氣體排放量不能小于火炬系統(tǒng)中兩個(gè)不同裝置的最大排放單點(diǎn)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(shè)計(jì)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(jìn)行計(jì)算的。同時(shí)排除掉兩種事故同時(shí)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(duì)于火炬排放系統(tǒng)產(chǎn)生的影響。

3 火炬氣排放管道設(shè)計(jì)的基本原則

首先，在設(shè)置火炬氣排放管道的時(shí)候應(yīng)該選擇架空敷設(shè)的方式，同時(shí)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(guò)DN800的時(shí)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(gè)徑向的限位措施，如擋鐵可以有效的避免管道發(fā)生震動(dòng)或者是跳動(dòng)。

其次，將火炬各個(gè)生產(chǎn)裝置的出口支管通過(guò)主體管道的上方接入，同時(shí)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(shí)還可以平衡不同工況排放過(guò)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(duì)比較大的，所以在對(duì)管道的允許跨距進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要考慮到火炬管道自身的剛度以及強(qiáng)度的計(jì)算，同時(shí)還要合理計(jì)算徑向穩(wěn)定。在火炬氣的管道上合理設(shè)置切斷閥，并在火炬裝置的一側(cè)設(shè)置盲板可以有效的保障工廠在各個(gè)狀況下的正常運(yùn)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(shí)，應(yīng)該選擇彎曲半徑相對(duì)較大的彎頭，同時(shí)在設(shè)計(jì)彎曲半徑時(shí)，要保證其超過(guò)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(guān)設(shè)計(jì)

4.1 設(shè)計(jì)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(yùn)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(diǎn)時(shí)，則需要在火炬管道主體管道的恰當(dāng)部位設(shè)置最低點(diǎn)，同時(shí)在這個(gè)最低點(diǎn)處應(yīng)該布置輸送設(shè)施及冷凝液收集設(shè)施。當(dāng)然，最重要的是火炬設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)要保證火炬線全程不可以設(shè)置高點(diǎn)放空以及低點(diǎn)排凝。

4.2 設(shè)計(jì)分液及水封系統(tǒng)

由于從各個(gè)火炬裝置傳送而來(lái)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(gè)角度來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)分液罐時(shí)，要保證在最大排放量時(shí)排放氣有充足的停留分離時(shí)間。

火炬系統(tǒng)另一重要設(shè)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(jìn)而保障火炬排放系統(tǒng)的安全運(yùn)行，因此，在設(shè)計(jì)水封罐的時(shí)候要保證火炬水封罐內(nèi)的儲(chǔ)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(shè)計(jì)火炬氣排放管道吹掃系統(tǒng)

火炬氣吹掃系統(tǒng)的設(shè)置主要是為了促使排放管網(wǎng)可以安全運(yùn)行，同時(shí)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(shí)常用的都是氮?dú)猓绻狈Φ獨(dú)庖部梢赃x擇蒸汽作為吹掃介質(zhì)，但需要注意的是使用蒸汽長(zhǎng)時(shí)間的吹掃管道系統(tǒng)會(huì)導(dǎo)致管道內(nèi)產(chǎn)生大量的凝液水，因此需要間隔一段時(shí)間在進(jìn)行吹掃，同時(shí)也可以通過(guò)反復(fù)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(yùn)行，在準(zhǔn)備對(duì)火炬氣排放管網(wǎng)進(jìn)行檢修之前，需要利用吹掃氮?dú)饣蛘哒羝麑⒒鹁鏆獯祾叩交鹁嫒紵趴?，之后方可進(jìn)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(yùn)行之前，還需要利用吹掃氮?dú)饣蛘羝祾呖栈鹁婀芫W(wǎng)當(dāng)中的空氣。

4.4 設(shè)計(jì)補(bǔ)壓設(shè)施

補(bǔ)壓設(shè)施的設(shè)計(jì)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(shí)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(shè)備工作過(guò)程中檢測(cè)到管網(wǎng)的壓力小于設(shè)計(jì)值時(shí)，就會(huì)將與其連鎖的自動(dòng)切斷閥打開(kāi)并向低壓管網(wǎng)中通進(jìn)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(shè)計(jì)充氮設(shè)施

充氮管線一般都設(shè)計(jì)在火炬水封罐之后，與排放氣管道相連。一般情況下都會(huì)設(shè)置一個(gè)限流孔板控制氮?dú)獾牧鲃?dòng)量，從而維持火炬筒體中的大氣正壓，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是當(dāng)連續(xù)氮?dú)庖莩龌鹁骖^時(shí)，其可以保障空氣不會(huì)通入火炬筒體當(dāng)中，進(jìn)而提高了火炬系統(tǒng)的安全。

4.6 設(shè)計(jì)火炬氣排放管道熱補(bǔ)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(yùn)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(huì)產(chǎn)生一種較大的推力推動(dòng)管架，所以，合理的分析火炬氣排放管道的應(yīng)力、布置熱補(bǔ)償措施是必須的。一般情況下，在設(shè)置火炬線的熱補(bǔ)償時(shí)是可以利用管道的自然補(bǔ)償?shù)?，但是如果自然補(bǔ)償效果不足時(shí)，需要選擇并設(shè)置補(bǔ)償器。對(duì)于補(bǔ)償器的設(shè)計(jì)需要遵循可燃性氣體排放系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范要求：即禁止使用膨脹節(jié)補(bǔ)償器，盡可能的使用π型補(bǔ)償器。同時(shí)在安裝π型補(bǔ)償器時(shí)，為了保障管道系統(tǒng)的等強(qiáng)度，需要水平安裝補(bǔ)償器。

同時(shí)在計(jì)算補(bǔ)償器時(shí)不僅要考慮到補(bǔ)償器的溫度，同時(shí)還要考慮到補(bǔ)償器的壓力。在計(jì)算補(bǔ)償器的溫度時(shí)，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?dāng)z氏度是常溫排放管道使用蒸汽吹掃的溫度。在計(jì)算補(bǔ)償器的壓力時(shí)，要考慮到在補(bǔ)償器溫度運(yùn)行狀況下，排放管道的最高壓力值。

4.7 設(shè)計(jì)火炬簡(jiǎn)體

保障火炬系統(tǒng)安全運(yùn)行的又一重要組成部分就是火炬簡(jiǎn)體的底部排凝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。當(dāng)前我國(guó)很多火炬系統(tǒng)發(fā)生事故都是由于沒(méi)有及時(shí)關(guān)閉底部的排凝閥。所以，在設(shè)計(jì)火炬筒體的底部時(shí)，盡可能的選擇u型溢流結(jié)構(gòu)，同時(shí)要及時(shí)關(guān)閉處于不運(yùn)行狀態(tài)下的排凝閥。

4.8 設(shè)計(jì)火炬氣排放管道低點(diǎn)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(wú)需設(shè)置收集及輸送冷凝液的裝置了，但是由于實(shí)際設(shè)計(jì)的限制，火炬管網(wǎng)是存在低點(diǎn)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(diǎn)設(shè)置凝液收集和傳送冷凝液的裝置是必須的。同時(shí)為了節(jié)省人力資源，也可以設(shè)置一種可以使凝液泵自動(dòng)啟動(dòng)與停止的系統(tǒng)。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著工藝裝置不斷增加，規(guī)模越來(lái)越大，放空氣體的借口也越來(lái)越多，對(duì)火炬系統(tǒng)的安全性要求也越來(lái)越高。而火炬氣排放管網(wǎng)的安全合理設(shè)計(jì)是保障火炬系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行的關(guān)鍵因素。本文通過(guò)分析火炬氣排放管網(wǎng)的設(shè)計(jì)原則，探討了火炬氣排放管網(wǎng)的相關(guān)設(shè)計(jì)，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(yīng)伊始階段，所得到的樹(shù)脂軟化點(diǎn)要遠(yuǎn)高于后期。同時(shí)，隨著反應(yīng)的不斷進(jìn)行，數(shù)均相對(duì)分子質(zhì)量開(kāi)始增大、分布變寬，熔融粘度逐漸下降。對(duì)此，可以通過(guò)加大催化劑用量、降低溶劑用量的方式，獲得高軟化點(diǎn)、低熔融粘度的樹(shù)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?，發(fā)現(xiàn)樹(shù)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(shù)脂軟化點(diǎn)不斷提升，而當(dāng)溶劑用量低于一定量時(shí)，直接導(dǎo)致聚合反應(yīng)無(wú)法正常進(jìn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，采用上述方法進(jìn)行間戊二烯樹(shù)脂的合成是可行的，其整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程具有易于控制的優(yōu)點(diǎn)，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(jì)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。