焦炉煤气放散火炬装置受热点的热辐射强度的讨论

宁睿明 金鸥(中冶焦耐（大连）工程技术有限公司，辽宁 大连 116000)

焦炉煤气放散火炬装置受热点的热辐射强度的讨论

宁睿明 金鸥(中冶焦耐（大连）工程技术有限公司，辽宁 大连 116000)

为防止因火炬辐射热导致发生人身安全事故，需要根据火炬热辐射情况，确定火炬装置附近受热点的热辐射强度是否满足安全要求。

受热点；热辐射强度

净化后的焦炉煤气放散火炬装置设计，见附图1火炬示意图。首先由根据焦炉煤气放散量Q kg/h，火炬附近的最大受热点的高度hx(单位：米，以下同)和最大受热点距离火炬筒中心线距离R，计算得到火炬高度hf，此火炬高度hf必须满足最大受热点处的热辐射强度在安全范围内。

附图1火炬示意图

火炬筒高度计算过程:

（1）公式中

A-火炬筒体出口截面积，m2

G-气体的质量流量，kg/h

ρ-操作条件下气体密度，kg/m3

Va-火炬出口气体允许线速度，m/s

（2）公式中

A-火炬筒体出口截面积，m2

Df-火炬筒体出口直径，m

（3）公式中

hf-火炬筒体高度，m

ε-热辐射率，取0.2

Q-火焰放出的总热量，kW.h

q-热辐射强度，kW/m2

h-火焰高度，m

φ-有风时的火焰倾斜角

hx-受热点高度，m

R-受热点到火炬筒体中心线的水平距离，m

火炬附近的最大受热点的高度hx和最大受热点距离火炬筒中心线距离R，是关系到火炬高度hf的关键设计条件。

在火炬设计的过程中，必须确保提供准确的火炬设计条件。一旦的火炬设计条件确定，在开展火炬设计的过程中，就不应轻易改动，如果在工程设计收尾阶段，火炬设计条件发生修改，会导致最大受热点处的设备无法满足热辐射强度安全要求，造成原设计火炬不能使用，进而无法在计划工期内设计制作出符合工程条件的火炬装置，从而导致焦化厂生产的煤气无法进行放散，影响整个焦化厂的正常投产运行。因此火炬设计的关键在于提供准确的火炬设计条件，特别是最大受热点条件。

设计中经常遇到的另外一个问题是，在已知火炬放散量Q kg/h和火炬高度hf的条件下，根据受热点条件，核算火炬装置附近的受热点热辐射强度是否满足安全要求。

热辐射强度的要求，见《石油化工企业设计防火规范》（GB50160-2008）的条文说明中对条列4.1.9的说明，厂外居民区、公共福利设施、村庄等公众人员活动的区域，火焰辐射热强度应控制在不大于1.58kW/m2。设备能够安全承受的热辐射强度3.2kW/m2。

受热点热辐射强度的计算

（4）公式中

q-热辐射强度，kW/m2

ε-热辐射率，取0.2

Q-火焰放出的总热量，kW.h

hf-火炬筒体高度，m

h-火焰高度，m

φ-有风时的火焰倾斜角

hx-受热点高度，m

R-受热点到火炬筒体中心线的水平距离，m

从公式（4）可以看出，当火炬条件：火焰放出的总热量Q，火炬筒高度hf，火焰高度h，和受热点条件：受热点高度hx，受热点到火炬筒体中心线的水平距离R，当这些条件已知时，就可以算得受热点热辐射强度q。

如果通过计算发现受热点热辐射强度超过安全要求时，可以通过降低受热点的高度hx，或扩大受热点到火炬筒体中心线的水平距离R，来降低受热点的热辐射强度。

值得注意的是，不能仅仅靠受热点到火炬筒体中心线的水平距离R来判断受热点的热辐射强度是否符合安全要求。

当高度hx=25m，受热点到火炬筒体中心线的水平距离R= 33m的受热点处的设备，能满足热辐射强度小于等于3.2kW/m2的安全要求。对于R大于33m的受热设备来说是否就更加安全了呢？答案是不能确定。因为还需要通过受热点高度hx，来计算是否安全。如果受热设备高度低于25m，可以确保安全，如果高于25m，则需要通过计算辐射热强度q，重新判断是否安全。

当火炬的发热量和高度确定后，火炬在安全辐射强度下的热辐射影响范围就确定了，它是一个空间几何为球形的球体，考虑到最高风速对火炬火焰焰心的影响，在最高风速条件下，该球形投影到地面的范围，就是火炬热辐射强度可能不安全的最大范围，在此范围以外的设备，无论高度如何，都可视为该受热点处的设备能够满足火炬热辐射强度的安全要求。