工艺安全聚焦：高架火炬火雨危害和预防
事故案例
当高架火炬排放的可燃气体中夹带可燃液体时，可能因为不完全燃烧而产生火雨。调查发现，火雨情形在石油天然气和化工行业多有发生，且有引发火灾后果的案例。如2007年10月26日国内某石化公司由于生产装置对高、低压管网突然大量排液，造成气体含液量增多，液体冲入火炬塔，造成大面积火雨；2015年6月5日国内某石化公司乙烯装置碳四火炬排放夹带液滴，火雨将场地杂草点燃，所幸被及时发现、扑灭，未威胁远处的可燃液体储罐区；2016年某石化公司乙烯厂联合车间因设备故障导致停工紧急排放火炬，火雨点燃了火炬西侧150米外的可燃物料堆放点。 相关规范的要求和产生火雨的原因分析 国家标准GB50160《石油化工企业设计防火规范》规定，可能携带可燃液体的高架火炬与甲、乙、丙类工艺装置（单元）、全厂重要设施、地上可燃液体储罐、可燃气体储罐、液化烃储罐等危险设施的防火间距不应小于90m。此防火距离的依据是“据调查，火炬火雨洒落范围为60m~90m。”但有不少实际火雨案例表明，高架火炬的火雨洒落范围远大于90m。 《石油化工可燃性气体排放系统设计规范》（SH3009-2013)有关条款明确了消除火炬系统带液排放的条件，以及分液罐尺寸计算、校核方法，包括： 第4.5条：对含有C5及以上烃类或水蒸汽的可燃性气体排出装置前，应经过分液罐分液，除去大于或等于600um的液体。 第7.1.2条： 排放系统管网的马赫数不应大于0.7；可能出现凝结液的可燃性气体排放管道末端的马赫数不宜大于0.5。 第8.1.2条：含凝结液的可燃性气体（C5和C5以上）排放管道宜每1000m~1500m进行一次分液处理。 第8.1.5 条：计算分液罐尺寸时，被分离液滴直径宜取600um
尽管相关国内外设计标准、规范对预防火雨危害给出了明确要求和指导做法，但调研发现，导致火炬火雨危害的原因，仍然是设计和装置运行管理环节存在问题，比如： 设计时分液罐尺寸不能满足要求。比如一些火炬供货商不具备火炬装置的成套能力，计算分液罐尺寸错误，导致分液罐尺寸选小；或者低价中标的供货商为了压缩成本，有意选小、算小分液罐尺寸。 过程安全管理不当，将重组份排入火炬；设计或安装不当导致分液罐、水封罐无法正常投用（比如气流速度大冲击振荡罐体）；分液罐液位高（排液不及时），等。 多年运行后产能增加，但火炬系统没有升级，处理能力不够。 单套装置生产能力过大，分液罐处理能力不匹配。比如国内某些甲醇装置的单套能力达到100万吨，火炬排放量巨大，但由于造价和技术原因，人为地缩小了分液罐尺寸。
预防火雨危害的措施 应当以下设计和运行管理环节全方位地预防火炬火雨危害，包括： 参考或依据《石油化工可燃性气体排放系统设计规范》（SH3009)、《泄压和减压系统指南》（SY/T10043)的要求，确定合理的火炬系统设计排放条件、分液罐的尺寸和附属安全设施（高低液位报警和联锁、伴热、温度计、压力表、凝液输送泵等）。特别是确保分液罐尺寸能够提供充分的液滴沉降时间（如针对直径600um以上的液滴），以及合理的气流通过速度，尽可能消除可燃气体排放夹带液体的条件。 运行阶段采取合理的维保措施，确保分液罐及其附属安全设施处于良好投用状态，比如避免分液罐高液位。如果临时或永久改变火炬系统的排放条件，比如改变伴热条件或季节性取消伴热措施、旁通排放气出装置前的分液罐等，应按照公司变更管理程序（MOC）或专项的过程危害分析（PHA），避免或消除变更产生的危害条件 采用计算流体力学CFD数值模拟技术预测火雨扩散范围。现阶段已经出现了高度超过100m高架火炬、甚至200m的超高火炬，实际案例的火雨洒落范围也超出了规范提出的90m防火距离。因此，有必要根据物料排放条件、火炬筒高度、厂址当地自然风条件等因素，在数值模拟结果的基础上，确定充分的防火距离。
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发表于 2021-4-20 15:53:09
