1 范围
本规范规定了石油化工可燃性气体排放系统的设计要求。
本规范适用于石油化工企业可燃性气体排放系统新建、扩建和改建工程的设计。
2 规范性引用文件
下列文件对于本规范的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规范。
- GB 150 钢制压力容器
- GB/T 3840 制定地方大气污染物标准的技术方法
- GB 50160 石油化工企业设计防火规范
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本规范。
3.1 可燃性气体排放系统 combustible gas discharge system
装置和单元边界线以外，用于可燃性气体排放的管道、分液罐、水封罐及火炬或放散塔等设施总称。
3.2 背压 back pressure
排放系统内的压力导致的压力泄放装置出口处的压力。
3.3 高架火炬 elevated flare
为减少热辐射强度和有助于扩散将火炬头安装在地面之上一定高度的火炬。
3.4 开放式地面火炬 Multi-burner staged flare
在透风式围栏内阵列排布多个燃烧器并分级燃烧的火炬。
3.5 封闭式地面火炬 Enclosed ground flare
具有燃烧室和烟囱，燃烧室内设置一个或多个燃烧器的火炬。
3.6 操作火炬 operating flare
仅用于处理正常生产排放的可燃性气体的火炬。
3.7 长明灯 pilot burner
安装在火炬出口，为火炬排放气提供点火能量的连续操作的小燃烧器。
3.8 速度密封器 velocity seal
通过减小局部流通面积及改变空气渗入流向的方法，使用于防止空气由火炬头出口渗入的吹扫气体量减至最小的一种干气密封。
3.9 分子密封器 buoyancy seal
利用圈闭在反向空间内的轻气体阻止空气置换火炬中的较轻气体，使用于防止空气由火炬头出口渗入的吹扫气体量减至最少的一种干气密封。
3.10 分液罐 knockout drum
可燃性气体排放系统中用于分离和储存液体的容器。
3.11 水封 water seal
用于防止空气渗入可燃性气体排放系统发生爆炸、或转移流量、或为排放系统建立背压，而设置的火炬与排放系统干管隔离的液体（通常为水）隔离设施。
3.12 吹扫气体 purge gas
为避免空气进入火炬系统发生爆炸而注入火炬总管的燃料气或不凝惰性气体。
3.13 焖烧 burnback
可燃气体在火炬头内燃烧。
3.14 回火 flashback
当可燃性气体中氧含量处于爆炸限范围内时，如果气体的流动速度低于火焰的传播速度，火焰将沿气体流动的反方向传播，导致火炬或系统干管发生爆炸事故。
4 一般规定
4.1 可燃气体排放系统的设计不宜考虑不可抗力引起事故的影响。
4.2 当装置采用自动控制联锁减排系统时，应至少考虑一个最大排放量连锁失效对排放系统排放能力的影响。
4.3 各类液体不得排入全厂可燃性气体排放系统。
4.4 含有沥青、渣油、粉末或固体颗粒的可燃性气体排放前，应在装置内分离处理。
4.5 含有C5及以上烃类或水蒸气的可燃性气体排出装置之前，应经分液罐分液，除去大于或等于600μm的液滴。
4.6 装置内应有自行吹扫可燃性气体和排放的措施；可燃性气体排出装置前应设切断阀并铅封开。
4.7 设计全厂可燃性气体排放系统时，装置内外宜统一进行水力、热力及应力计算。
4.8 全厂可燃性气体排放系统宜在下列各处设置取样点：
a) 装置可燃性排放气体进入排放总管前；
b) 可燃性排放气体进入火炬前；
c) 可燃性排放气体进入气柜前。
4.9 装置可燃性排放气体进入排放总管前宜设压力监控。
4.10 高架火炬筒体应设氮气快速置换设施，置换时间不宜超过10min，快速置换宜采用遥控阀控制。
5 全厂可燃性气体排放系统的设置
5.1 全厂可燃性气体排放系统的设置原则
5.1.1 应保证工艺装置、压力储罐等设施发生各种事故时可燃性气体能安全排放。
5.1.2 应保证可燃性气体排放系统本身能安全运行。
5.1.3 正常生产条件下排放的可燃性气体宜回收利用。
5.1.4 应单独设置酸性气体排放系统。
5.2 可排入全厂可燃性气体排放系统的气体
5.2.1 下列不同来源的气体可排入全厂可燃性气体排放系统：
a) 生产装置无法利用而必须排出的可燃性气体；
b) 事故泄压或安全阀排出的可燃性气体；
c) 开停工及检修时排出的可燃性气体；
d) 液化石油气泵等短时间间断排出的可燃性气体；
e) 生产装置、容器等排出的有毒有害可燃性气体。
5.2.2 热值低于7880kJ/Nm³的气体，在排入全厂可燃性气体排放系统前，应进行热值调整。
5.3 不应排入全厂可燃性气体排放系统的气体
5.3.1 下列气体不应排入全厂可燃性气体排放系统，应排入专用的排放系统或另行处理：
a) 能与可燃性气体排放系统内的介质发生化学反应的气体；
b) 易聚合、对排放系统管道的通过能力有不利影响的可燃性气体；
c) 氧气含量大于2%（体积分数）的可燃性气体；
d) 剧毒介质（如氢氰酸）或腐蚀性介质（如酸性气）的气体；
e) 在装置内处理比排入全厂可燃性气体排放系统更经济、更有利于安全的可燃性气体；
f) 最大允许排放背压较低，排入全厂可燃性气体排放系统存在安全隐患的气体。
5.3.2 全厂只有个别装置排放少量剧毒介质或腐蚀性介质的气体时，宜在装置内设处理设施。
5.4 全厂可燃性气体排放系统管网的设置要求
5.4.1 低温可燃性气体排入全厂可燃性气体排放系统时，应确保含有水分的可燃性气体排放系统管网不产生冰冻。
5.4.2 酸性气体应单独设置一个排放系统管网。
5.4.3 排放可燃性气体的装置多、排放量大、排放压力及温度有较大差别时，应进行技术经济比较和装置排放安全分析，在满足各种排放工况的条件下，可设置两个或多个不同压力的排放系统管网。
5.4.4 各装置在紧急事故时排入可燃性气体排放系统管网的可燃性气体，在装置边界处的压力不宜低于0.15MPa。
5.5 火炬的设置要求
5.5.1 能同时检修的生产装置，宜共用一个火炬。
5.5.2 大型炼油、化工一体化项目可按炼油和化工区分别设置火炬，当火炬筒体采用可拆卸式设计方案时，炼油和化工火炬可共架安装。
5.5.3 大型炼油厂或石油化工厂设置的火炬不宜少于2套。
5.5.4 当全厂可燃性气体排放系统中设置的火炬气回收设施不能完全回收装置正常生产所排放的可燃性气体时，且该排放系统所对应装置组的维修周期大于2年的，可设置备用火炬或小型操作火炬。
5.5.5 在满足可燃性气体安全排放的前提下，几座火炬之间可进行切换操作；火炬之间的切换连通管道应设置在水封罐前，并应设置双切断阀及盲板。
6 设计排放条件的确定
6.1 工艺装置的可燃性气体排放条件
6.1.1 每个装置的排放条件应包括下列工况：
a) 工艺装置开工、停工；
b) 火灾事故；
c) 停水、停电及蒸汽、仪表空气供应中断等公用工程事故；
d) 其他事故。
6.1.2 每种排放工况应包括下列数据：
a) 气体组成；
b) 装置边界处的气体温度；
c) 装置边界处的最大允许背压；
d) 气体流量；
e) 装置最大排放单点排放量；
f) 流量-时间曲线。
6.2 多套工艺装置可燃性气体排放量叠加原则
6.2.1 同一事故引起全厂或几个装置排放时，应对各装置的排放"流量-时间曲线"进行叠加，取最大值为该事故时的最大排放量。无排放流量-时间曲线时，宜按照如下叠加原则确定各排放系统和全厂最大排放量：
a) 全厂最大排放量不考虑所有装置均同时最大量排放；
b) 每个排放系统在同一事故中的最大排放量，按影响系统尺寸最大的某个装置排放量的100%与其余装置排放量的30%之和计算（体积流量），但不应低于该系统中两个不同装置最大单点排放的总量；
c) 按上述原则对不同的事故排放量分别叠加后，应取其中总排放量（体积流量）的最大值为该排放系统的设计排放量；
d) 排放量最大装置排放量的100%与全厂其余装置排放量的30%之和（质量流量）作为确定火炬高度及火炬安全区域的设计排放量；
e) 按上述叠加原则对应的加权平均温度、加权平均分子量及加权平均组成作为火炬及管道系统工艺设计的其他设计参数。
6.2.2 不考虑同时发生两种事故。
7 全厂可燃性气体排放系统管网
7.1 管网工艺设计
7.1.1 应从火炬头开始反算全厂可燃性气体排放系统管网装置边界处的各节点的排放背压，各节点的背压应低于该点允许背压，管道摩阻损失采用式（7.1.1-1）计算。
fLd=1Ma2(p1p2)2[1−(p2p1)2]−2ln(p1p2)(7.1.1-1) \frac{fL}{d} = \frac{1}{M_a^2} \left( \frac{p_1}{p_2} \right)^2 \left[ 1- \left( \frac{p_2}{p_1} \right)^2 \right] - 2\ln\left( \frac{p_1}{p_2} \right) \tag{7.1.1-1} dfL=Ma21(p2p1)2[1−(p1p2)2]−2ln(p2p1)(7.1.1-1)
式中：
- fff------水力摩擦系数；
- LLL------管道当量长度，m；
- ddd------管道内径，m；
- MaM_aMa------管道出口马赫数；
- p1p_1p1------管道入口压力（绝压），kPa；
- p2p_2p2------管道出口压力（绝压），kPa；
水力摩擦系数按式（7.1.1-2）计算。
f=0.0055[1+(20000ed+106Re)13](7.1.1-2) f=0.0055\left[1+\left(20000\frac{e}{d}+\frac{10^6}{Re}\right)^{\frac{1}{3}}\right] \tag{7.1.1-2} f=0.0055[1+(20000de+Re106)31](7.1.1-2)
式中：
- eee------管道绝对粗糙度，m；
- ReReRe------雷诺数；
管道出口马赫数按式（7.1.1-3）计算。
Ma=3.23×10−5qmp2d2(ZTkM)0.5(7.1.1-3) Ma=3.23×10^{-5}\frac{q_m}{p_2 d^2}\left( \frac{ZT}{kM} \right)^{0.5} \tag{7.1.1-3} Ma=3.23×10−5p2d2qm(kMZT)0.5(7.1.1-3)
式中：
- qmq_mqm------气体质量流量，kg/h；
- ZZZ------气体压缩系数，取对应分段计算的平均值；
- TTT------排放气体的温度，K；
- kkk------排放气体的绝热指数；
- MMM------排放气体平均分子量。
7.1.2 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。
7.1.3 全厂可燃性气体排放系统管网压力应保持不低于1kPa。
7.2 管道设计
7.2.1 可燃性气体排放管道的敷设应符合下列要求：
a) 管道应架空敷设；
b) 新建工程管道应采用自然补偿，扩建、改建工程管道宜采用自然补偿，且补偿器宜水平安装；
c) 管道坡度不应小于2‰，管道应坡向分液罐、水封罐；管道沿线出现低点，应设置分液罐或集液罐；
d) 管道支管应由上方接入总管，支管与总管应成45°斜接；
e) 管道宜设管托或垫板；管道公称直径大于等于DN800时，滑动管托或垫板应采取减小摩擦系数的措施；
f) 管道有震动、跳动可能时，应在适当位置采取径向限位措施。
7.2.2 可燃性气体排放管道应设吹扫措施。吹扫介质优先选用氮气，无氮气时也可选用蒸汽。
7.2.3 可燃性气体排放管道应进行应力计算，应力计算温度应符合下列规定：
a) 高温排放管道取各项排放条件中的最高排放温度；
b) 常温排放管道采用蒸汽吹扫时取120℃；
c) 低温排放管道取各项排放条件中的最低排放温度。
7.2.4 有凝结液的可燃性气体排放管道对固定管架的水平推力取值，不应小于表7.2.4的数值。当固定管架上有几根有凝结液的可燃性气体排放管道时，水平推力的作用点应分别考虑，推力值不应叠加。
| 管道公称直径/mm | 固定管架的推力/t |
|---|---|
| 200 | 1.9 |
| 250 | 2.3 |
| 300 | 3.2 |
| 400 | 5.7 |
| 500 | 9.0 |
| ≥600<1000 | 13.0 |
| ≥1000 | 15.0 |
7.2.5 排放管道中凝结液的凝固点等于或高于该地区最冷月平均温度在10℃以内时，宜对管道进行保温；凝结液的凝固点高于该地区最冷月平均温度10℃以上时，管道应进行保温并设伴热措施。
7.2.6 分期投产的可燃性气体排放管道在前期设计时，应预留后期管道的敷设位置及有关接口。
7.2.7 当可燃性气体排放温度大于60℃时，水封罐之前的可燃性气体排放管道应按GB 150进行抗外压设计，最大外压应大于或等于30kPa。
7.2.8 水封罐前的管道设计压力不得低于分液罐的设计压力，水封罐后的管道设计压力不得低于水封罐的设计压力。
8 分液及水封
8.1 分液
8.1.1 除酸性气排放系统外，可燃性气体排放总管进入火炬前应设置分液罐。
8.1.2 含凝结液的可燃性气体（碳五及碳五以上）排放管道宜每1000m~1500m进行一次分液处理。
8.1.3 凝结液应送入全厂轻污油罐或生产装置进行回收利用。
8.1.4 对于含有在环境温度下呈固态或不易流动液体组分的火炬排放气的分液罐，应设置必要的加热设施。
8.1.5 计算分液罐尺寸时，被分离液滴直径宜取600μm。
8.1.6 分液罐应设液位计、液相温度计、压力表、高低压和高低液位报警。
8.1.7 凝结液输送泵宜人工启泵，并应设置低液位连锁停泵。
8.1.8 分液罐的容积应为气液分离所需的容积和火炬气连续排放20min~30min所产生的凝结液所需的容积之和。
8.1.9 卧式分液罐内最高液面之上气体流动的截面积（沿罐的径向）应大于或等于入口管道横截面积的3倍。
8.1.10 立式分液罐内气相空间的高度应大于或等于分液罐内径，且不应小于1m；最高液位距入口管底应大于或等于入口管直径，且不应小于0.3m。
8.1.11 分液罐的型式应依据容器及火炬气排放系统设计的经济性选择，采用卧式分液罐时其长度与直径的比值宜取2.5~6.0。
8.1.12 分液罐气体进出通道的型式可为下列之一：
a) 卧式罐：气体从罐轴线垂直上部一端进入另一端排出，气体入口与排出口宜朝向邻近的罐封头部；
b) 卧式罐：气体从罐轴线垂直上部两端进入中间排出，气体入口宜朝向邻近的罐封头端；
c) 立式罐：气体从罐体径向进入从罐体垂直轴线顶部排出，采用挡板保证气流方向向下；
d) 立式罐：气体从罐体径向切线进入从罐体垂直轴线顶部排出。
8.1.13 卧式分液罐应设置集液包，集液包结构尺寸：
a) 集液包直径宜为500mm~800mm，不宜大于分液罐直径的1/3，但不宜小于300mm；
b) 集液包高度（集液包封头切线至罐壁距离）不宜小于500mm。
8.1.14 分液罐的人孔设置应符合下列要求：
a) 卧式罐筒体长度小于6000mm时，应设1个人孔；筒体长度等于或大于6000mm时，应设2个人孔；人孔宜设在罐体端部并尽量靠近罐的底部；
b) 立式分液罐应在靠近底部的罐壁上设置1个人孔。
8.1.15 分液罐的设计压力不得低于350kPa，外压不得小于30kPa。
8.1.16 卧式分液罐的尺寸计算
卧式分液罐的直径应按式（8.1.16-1）通过试算确定，当满足Dsk≤DkD_{sk} ≤ D_kDsk≤Dk时，假定的DkD_kDk即为卧式分液罐的直径。
Dsk=0.0115×(a−1)qvT(b−1)pφUc(8.1.16-1) D_{sk}=0.0115×\sqrt{\frac{\left(a-1\right)q_v T}{\left(b-1\right)pφU_c}} \tag{8.1.16-1} Dsk=0.0115×(b−1)pφUc(a−1)qvT (8.1.16-1)
式中：
- DskD_{sk}Dsk------试算的卧式分液罐直径，m；
- aaa------罐内液面高度与罐直径比值；
- qvq_vqv------入口气体流量，Nm³/h；
- bbb------罐内液体截面积与罐总截面积比值；
- ppp------操作条件下的气体压力（绝压），kPa；
- UcU_cUc------液体沉降速度，m/s。
卧式分液罐进出口距离按式（8.1.16-2）计算。
Lk=φDk(8.1.16-2) L_k=φD_k \tag{8.1.16-2} Lk=φDk(8.1.16-2)
式中：
- LkL_kLk------气体入口至出口的距离，m；
- DkD_kDk------假定的分液罐直径，m。
液滴沉降速度按式（8.1.16-3）计算。
Uc=1.15×gd1(ρ1−ρv)ρvC(8.1.16-3) U_c=1.15×\sqrt{\frac{g d_1 \left(ρ_1 - ρ_v\right)}{ρ_v C}} \tag{8.1.16-3} Uc=1.15×ρvCgd1(ρ1−ρv) (8.1.16-3)
式中：
- ggg------重力加速度，取9.81，m/s2m/s^2m/s2；
- d1d_1d1------液滴直径，m；
- ρ1ρ_1ρ1------操作条件下的液滴的密度，kg/m3kg/m^3kg/m3；
- ρvρ_vρv------操作条件下的气体密度，kg/m3kg/m^3kg/m3；
- CCC------液滴在气体中的阻力系数。
罐内液体截面积与罐总截面积比值b按式（8.1.16-4）计算。
b=1.273×qlφDk3(8.1.16-4) b=1.273×\frac{q_l}{φD_k^3} \tag{8.1.16-4} b=1.273×φDk3ql(8.1.16-4)
式中：
- qlq_lql------分液罐内储存的凝结液量，m3m^3m3。
罐内液面高度与罐直径比值aaa按式（8.1.16-5）计算。
a=1.8506b5−4.6265b4+4.7628b3−2.5177b2+1.4714b+0.0297(8.1.16-5) a=1.8506b^5-4.6265b^4+4.7628b^3-2.5177b^2+1.4714b+0.0297 \tag{8.1.16-5} a=1.8506b5−4.6265b4+4.7628b3−2.5177b2+1.4714b+0.0297(8.1.16-5)
操作条件下的气体密度按式（8.1.16-6）计算。
ρv=1000MpRT(8.1.16-6) ρ_v=\frac{1000Mp}{RT} \tag{8.1.16-6} ρv=RT1000Mp(8.1.16-6)
式中：
- RRR------气体常数，取8314N∙m/(kg∙K)N∙m/(kg∙K)N∙m/(kg∙K)。
液滴在气体中的阻力系数C根据C(Re)2C(Re)^2C(Re)2由图8.1.16查得，C(Re)2C(Re)^2C(Re)2按式8.1.16-7计算
C(Re)2=1.307×107d13ρv(ρ1−ρv)μ2(8.1.16-7) C(Re)^2=\frac{1.307×10^7 d_1^3 ρ_v \left(ρ_1 - ρ_v\right)}{μ^2} \tag{8.1.16-7} C(Re)2=μ21.307×107d13ρv(ρ1−ρv)(8.1.16-7)
式中：
- μμμ------气体粘度，mPa∙s(cP)mPa∙s(cP)mPa∙s(cP)。
图8.1.16液滴在气体中的阻力系数图8.1.16 液滴在气体中的阻力系数图8.1.16液滴在气体中的阻力系数
8.1.17 卧式分液罐直径的核算
按式（8.1.16-1）计算出卧式分液罐的直径后，应按式（8.1.17）对其进行核算，分液罐的直径应满足式（8.1.17）核算结果及8.1.9条的规定。
卧式分液罐直径≥1.13×qVc+qlφ×Dk(8.1.17) \text{卧式分液罐直径} ≥ 1.13×\sqrt{\frac{q}{V_c}+\frac{q_l}{φ×D_k}} \tag{8.1.17} 卧式分液罐直径≥1.13×Vcq+φ×Dkql (8.1.17)
式中：
- qqq------操作状态下入口气体体积流量，m3/sm^3/sm3/s；
- VcV_cVc------卧式分液罐内气体水平流动的临界流速，m/sm/sm/s；其值可由图8.1.17查得。
图8.1.17卧式分液罐内气体水平流动临界流速图8.1.17 卧式分液罐内气体水平流动临界流速图8.1.17卧式分液罐内气体水平流动临界流速
8.1.18 立式分液罐的直径应按式（8.1.18）计算。
Dk=0.0128×qvTpUc(8.1.18) D_k=0.0128×\sqrt{\frac{q_v T}{p U_c}} \tag{8.1.18} Dk=0.0128×pUcqvT (8.1.18)
8.2 水封
8.2.1 水封罐宜靠近火炬或放散塔根部设置。
8.2.2 同一个排放系统中有两个或两个以上火炬同时操作时，每个火炬均应设置水封罐，不同火炬水封罐的水封高度宜分层设置。
8.2.3 相互备用的两个火炬宜设置共用的水封罐，但应设置满足两个火炬切换操作时所需要的安全吹扫气体的补充气体设施。
8.2.4 水封罐应具有撇除水面上积聚的凝结液的功能，并应能够分离直径大于和等于600μm的水滴。
8.2.5 水封罐内的有效水封水量应至少能够在可燃性气体排放管网出现负压时，满足水封罐入口立管3m充满水量。
8.2.6 卧式水封罐内不宜采用挡液板分割空间的方式撇除水面上积聚的凝结液。若采用此结构，应确保水封罐内的水量减掉由挡液板分割开用于撇液空间的最大容积后的有效水封水量满足水封设计要求。
8.2.7 水封罐应设置U形溢流管（不得设切断阀门），溢流管的水封高度应大于等于1.75倍水封罐内气相空间的最大操作压力（表压），溢流管直径最小为DN50。其最高处管道下部内表面应与要求的水封液面处于同一水平高度。
8.2.8 U形溢流管高点上宜设DN25破真空接管，其高度宜大于等于300mm。破真空接管上不得设切断阀门。
8.2.9 U形溢流管溢流出口宜密闭接入含油或含硫污水系统，溢流管上应设置视镜。
8.2.10 水封罐溢流补水量应使用限流孔板限制，流量应不大于U形溢流管自流能力的50%。
8.2.11 水封罐的设计压力不应小于0.7MPa，不考虑负压工况。
8.2.12 最冷月平均温度低于5℃时，水封罐应采取防冻措施。
8.2.13 可燃性气体排放温度大于100℃时，水封罐应设低液位报警及自动补水措施，保持水封水量。
8.2.14 水封罐应设液位、温度、压力仪表和高液位报警。
8.2.15 水封罐宜选用卧式罐，其长度与直径的比值宜为2.5~6.0。
8.2.16 水封罐人孔的设置应符合下列要求：
a) 卧式罐筒体长度小于6000mm时，应设1个人孔；筒体长等于或大于6000mm时，应设2个人孔；人孔宜设在罐体端部并尽量靠近底部；
b) 立式罐应在靠近底部的罐壁上设置1个人孔。
8.2.17 卧式水封罐内气体流动的径向截面积应大于或等于入口管道横截面积的3倍。
8.2.18 立式水封罐内气相空间的高度应大于或等于水封罐内径，且不得小于1m。
8.2.19 水封罐气体进出通道的型式宜为下列之一：
a) 卧式罐：气体从罐轴线垂直上部一端进入另一端排出；
b) 卧式罐：气体从罐轴线垂直上部进入两端排出；
c) 立式罐：气体从罐体径向进入从罐体垂直轴线顶部排出。
8.2.20 水封罐气体入口应采用有效的气体分布结构，以防止由于密封水波动造成火炬脉冲式燃烧。当水封罐气体入口底部采用齿状端面时，入口管底部至水封罐底的距离宜大于等于0.25倍气体进口的内径。
8.2.21 水封罐内宜设置防止由于放空气体冲击而产生密封水的剧烈波动的措施。
8.2.22 卧式水封罐的尺寸应按式（8.2.22-1）试算确定，当满足Dsw≤DwD_{sw} ≤ D_wDsw≤Dw时，假定的DwD_wDw即为水封罐的直径。
Dsw=0.0115×(aw−1)qvT(bw−1)pφUc(8.2.22-1) D_{sw}=0.0115×\sqrt{\frac{\left(a_w-1\right)q_v T}{\left(b_w-1\right)pφU_c}} \tag{8.2.22-1} Dsw=0.0115×(bw−1)pφUc(aw−1)qvT (8.2.22-1)
式中：
- DswD_{sw}Dsw------试算的水封罐直径，m；
- awa_waw------水封罐内液面高度与罐直径比值；
- qvq_vqv------入口气体流量（对于中间进两端出的卧式罐取总流量的一半），Nm³/h；
- bwb_wbw------水封罐内液体截面积与罐总截面积比值；
水封罐内液面高度与罐直径比值awa_waw按式（8.2.22-2）计算。
aw=h1Dw(8.2.22-2) a_w=\frac{h_1}{D_w} \tag{8.2.22-2} aw=Dwh1(8.2.22-2)
式中：
- h1h_1h1------用于防止回火工况设置的水封液面高度，m；
- DwD_wDw------假定的水封罐直径，m。
水封罐内液体截面积与罐总截面积比值bwb_wbw按式（8.2.22-3）计算。
bw=1.2305aw5+3.0761aw4−3.8174aw3+2.65aw2+0.3294aw−0.0038(8.2.22-3) b_w=1.2305a_w^5+3.0761a_w^4-3.8174a_w^3+2.65a_w^2+0.3294a_w-0.0038 \tag{8.2.22-3} bw=1.2305aw5+3.0761aw4−3.8174aw3+2.65aw2+0.3294aw−0.0038(8.2.22-3)
水封罐气体进出口距离按式（8.2.22-4）计算。
Lw=φDw(8.2.22-4) L_w=φD_w \tag{8.2.22-4} Lw=φDw(8.2.22-4)
式中：
- LwL_wLw------气体入口至出口的距离，m。
8.2.23 卧式水封罐直径的核算
按8.2.22计算出卧式水封罐的直径后，应按式（8.1.17）对其进行核算（用DwD_wDw代替DkD_kDk），水封罐的直径应满足式（8.1.17）核算结果及8.2.5条和8.2.17条的规定。水封罐内气体水平流动的临界速度VcV_cVc根据MPT\frac{MP}{T}TMP的值由图8.2.23查取。
图8.2.23卧式水封罐内气体水平流动临界流速图8.2.23 卧式水封罐内气体水平流动临界流速图8.2.23卧式水封罐内气体水平流动临界流速
8.2.24 立式水封罐的直径应按式（8.2.24）计算。
Dw=0.0128×qvTpUc(8.2.24) D_w=0.0128×\sqrt{\frac{q_v T}{p U_c}} \tag{8.2.24} Dw=0.0128×pUcqvT (8.2.24)
8.2.25 水封高度应满足下列要求：
a) 能满足排放系统在正常生产条件下有效阻止火炬回火，并确保排放气体在事故排放时能冲破水封排入火炬；
b) 对于含有大量氢气、乙炔、环氧乙烷等燃烧速度异常高的可燃性气体，水封高度应按式（8.2.25）计算，且不应小于300mm；
c) 对于密度小于空气的可燃性气体，水封高度应按式（8.2.25）计算，且不应小于200mm；
d) 对于密度大于等于空气的可燃性气体，水封高度应大于等于150mm。
hw≥1000(p1gρw−F1(F2−H)gρwTa−phMρwRT)(8.2.25) h_w ≥ 1000\left( \frac{p_1}{gρ_w} - \frac{F_1\left(F_2-H\right)}{gρ_w T_a} - \frac{phM}{ρ_w RT} \right) \tag{8.2.25} hw≥1000(gρwp1−gρwTaF1(F2−H)−ρwRTphM)(8.2.25)
式中：
- hwh_whw------水封高度，m；
- p1p_1p1------水封前管网需保持的压力（绝压），kPa；
- ρwρ_wρw------水封液体密度，水取1000，kg/m3kg/m^3kg/m3；
- F1F_1F1------系数，取3.30826，kPa∙K/mkPa∙K/mkPa∙K/m；
- F2F_2F2------系数，取8361.4，m；
- HHH------火炬出口至地面的垂直距离，m；
- TaT_aTa------环境日平均最低温度，K；
- ppp------火炬头出口处的压力（绝压），kPakPakPa；
- hhh------火炬水封液面至火炬头出口的垂直距离，m。
9 高架火炬
9.1 允许热辐射强度
9.1.1 按最大排放负荷计算确定火炬设施安全区域时，允许热辐射强度不考虑太阳热辐射强度。
9.1.2 按装置开、停工的排放负荷核算火炬设施安全区域，此工况下的允许热辐射强度应考虑太阳热辐射强度。
9.1.3 厂外居民区、公共福利设施、村庄等公众人员活动的区域，允许热辐射强度应小于等于1.58kW/m2kW/m^2kW/m2。
9.1.4 相邻同类企业及油库的人员密集区域、石油化工企业内的行政管理区域的允许热辐射强度应小于等于2.33kW/m2kW/m^2kW/m2。
9.1.5 相邻同类企业及油库的人员稀少区域、厂外树木等植被的允许热辐射强度应小于等于3.00kW/m2kW/m^2kW/m2。
9.1.6 石油化工厂内部的各生产装置的允许热辐射强度应小于等于3.20kW/m2kW/m^2kW/m2。
9.1.7 火炬检修时其塔架顶部平台的允许热辐射强度不应大于4.73kW/m2kW/m^2kW/m2。
9.1.8 火炬设施的分液罐、水封罐、泵等布置区域允许热辐射强度应小于等于9.00kW/m2kW/m^2kW/m2，当该区域的热辐射强度大于6.31kW/m2kW/m^2kW/m2时，应有操作或检修人员安全躲避场所。
9.2 火炬头及火炬本体
9.2.1 火炬头应满足装置正常操作和开停工时无烟燃烧的要求。
9.2.2 火炬头上部设计温度不应低于1200℃。
9.2.3 火炬头顶部应设火焰挡板，其限流面积宜为2%~10%；火炬头上部3m部分（包括内件）应使用ANSI 310SS或等同材料制造，3m以下部分宜使用304或等同材料制造。
9.2.4 全厂紧急事故最大排放工况火炬头出口的马赫数应小于等于0.5，无烟燃烧时火炬头出口的马赫数宜取0.2；处理酸性气体的火炬头出口马赫数宜小于或等于0.2。
9.2.5 处理酸性气体的火炬头宜设置防风罩。
9.2.6 火炬燃烧时火炬头产生的地面噪音应满足下列要求：
a) 正常操作工况（包括开工、停工）时小于等于90dB；
b) 全厂紧急事故最大排放工况时小于等于115dB；
9.2.7 火炬头出口有效截面积应按式（9.2.7）计算。
A=3.047×10−6×qmρvMa×MkT(9.2.7) A=3.047×10^{-6}×\frac{q_m}{ρ_v Ma}×\sqrt{\frac{M}{kT}} \tag{9.2.7} A=3.047×10−6×ρvMaqm×kTM (9.2.7)
式中：
- AAA------火炬头出口有效截面积，m2m^2m2；
- MaMaMa------火炬头出口马赫数。
9.2.8 火炬筒体直径应由压力降计算确定。不同压力的排放管道接至同一个火炬筒体时，应核算不同压力系统同时排放的工况，保证压力较低系统的排放不受阻碍。
9.2.9 除酸性气火炬外宜使用蒸汽控制烟雾生成，对酸性气火炬、寒冷地区的火炬及低温条件下使用的火炬可采用压缩空气控制烟雾生成。
9.2.10 消烟蒸汽的压力宜控制在0.7~1.0MPa，消烟压缩空气的压力不宜低于0.7MPa。
9.2.11 计算火炬的消烟蒸汽和压缩空气时，可燃性气体排放量应取装置开工、停工排放量的最大值。
9.2.12 消烟蒸汽量可按式（9.2.12）计算，压缩空气消耗量可取蒸汽量的1.2~2倍。
Gst=qcm×(0.68−10.8Mc)(9.2.12) G_{st}= q_{cm}×\left( 0.68-\frac{10.8}{M_c} \right) \tag{9.2.12} Gst=qcm×(0.68−Mc10.8)(9.2.12)
式中：
- GstG_{st}Gst------消烟水蒸气量，kg/hkg/hkg/h；
- qcmq_{cm}qcm------排放气体中的碳氢化合物的质量流量，kg/hkg/hkg/h；
- McM_cMc------排放气体中的碳氢化合物的平均分子量。
9.2.13 钢塔架的附属设计应满足下列要求：
a) 应分节设置梯子平台。采用直梯时，每节直梯高度宜为5m~10m；
b) 钢塔架应按相关规范设置航空障碍灯；
c) 最高层平台应有满足火炬头检修的面积及通道，并宜设置便于吊装火炬头的设施。
9.2.14 附设于钢塔架或火炬筒体的工艺热力管道安装应符合下列要求：
a) 蒸汽管道、有保温伴热的管道、引火管及燃料气管道应设计热补偿措施，并设相应的固定支架；
b) 敷设于钢塔架或火炬筒体上的工艺热力管道不应存在积液点；
c) 常温管道至少应设一处固定支架；
d) 引火管及燃料气管道在火炬底部应使用三通与水平管道连接，并应在垂直管道的末端设法兰和法兰盖。
9.2.15 用于燃烧碳氢化合物的火炬头出口至钢塔架顶层的距离不宜小于7m，燃烧酸性气、纯氢气等低热值的火炬头出口至钢塔架顶层的距离不宜小于5m。
9.2.16 火炬筒体底部应设有积存雨水、凝液、铁锈等空间，并设置手孔、排污孔、凝液排出口及液位计。
9.3 火炬高度的确定
9.3.1 火炬的高度应符合下列规定：
a) 按受热点的允许热辐射强度计算火炬高度；
b) 按GB/T 3840对允许热辐射强度计算出的火炬高度进行核算。如不符合要求，应增加火炬高度再进行核算，直至满足大气污染物的排放标准的要求为止。
9.3.2 火焰产生的热量按式（9.3.2）计算。
Qf=2.78×10−4Hyqm(9.3.2) Q_f=2.78×10^{-4} H_y q_m \tag{9.3.2} Qf=2.78×10−4Hyqm(9.3.2)
式中：
- QfQ_fQf------火焰产生的热量，kWkWkW；
- HyH_yHy------排放气体的低位发热值，kJ/kgkJ/kgkJ/kg。
9.3.3 火焰长度计算。
a) 当火炬头出口气体马赫数Ma≥0.2时，按式（9.3.3-1）计算。
Lf=118Df1(9.3.3-1) L_f=118 D_{f1} \tag{9.3.3-1} Lf=118Df1(9.3.3-1)
b) 当火炬头出口气体马赫数Ma＜0.2时，按（9.3.3-2）计算。
Lf=23Df1ln(Ma)+155Df1(9.3.3-2) L_f=23 D_{f1} \ln(Ma)+155 D_{f1} \tag{9.3.3-2} Lf=23Df1ln(Ma)+155Df1(9.3.3-2)
式中：
- LfL_fLf------火焰长度，mmm；
- Df1D_{f1}Df1------火炬头出口直径，m。
9.3.4 火炬高度按式（9.3.4-1）计算。
hs=εQf4πK−(X−XC)2−YC(9.3.4-1) h_s= \sqrt{\frac{ε Q_f}{4πK} - \left(X-X_C\right)^2} - Y_C \tag{9.3.4-1} hs=4πKεQf−(X−XC)2 −YC(9.3.4-1)
式中：
- hsh_shs------火炬高度，mmm；
- εεε------热辐射系数；
- KKK------允许的火炬热辐射强度，kW/m2kW/m^2kW/m2；
- XXX------火炬筒体中心线至计算点的水平距离，m；
- XCX_CXC------在风速作用下火炬中心的水平位移，根据Er1.3Df12\frac{E_r^{1.3}}{D_{f1}^2}Df12Er1.3和Lf3\frac{L_f}{3}3Lf的值从图9.3.4-1查取，m；
- YCY_CYC------在风速作用下火焰中心的垂直位移，根据Er1.3Df12\frac{E_r^{1.3}}{D_{f1}^2}Df12Er1.3和Lf3\frac{L_f}{3}3Lf的值从图9.3.4-2查取，m。
热辐射系数εεε按式（9.3.4-2）计算：
ε=5.846×10−3×HV0.2964×(100RH)116×(30DR)116(9.3.4-2) ε=5.846×10^{-3}×H_V^{0.2964}×\left( \frac{100}{R_H} \right)^{\frac{1}{16}}×\left( \frac{30}{D_R} \right)^{\frac{1}{16}} \tag{9.3.4-2} ε=5.846×10−3×HV0.2964×(RH100)161×(DR30)161(9.3.4-2)
式中：
- HVH_VHV------排放气体的体积低发热量，kJ/Nm3kJ/Nm^3kJ/Nm3；
- RHR_HRH------空气湿度百分数；
- DRD_RDR------火焰中心至受热点的距离，m。
火焰中心至受热点的距离按式（9.3.4-3）计算：
DR=εQf4πK(9.3.4-3) D_R= \sqrt{\frac{ε Q_f}{4πK}} \tag{9.3.4-3} DR=4πKεQf (9.3.4-3)
空气与排放气体的动量比值ErE_rEr按式（9.3.4-4）计算：
Er=ρavw2ρcvc2(9.3.4-4) E_r=\frac{ρ_a v_w^2}{ρ_c v_c^2} \tag{9.3.4-4} Er=ρcvc2ρavw2(9.3.4-4)
式中：
- ρaρ_aρa------空气密度，kg/m3kg/m^3kg/m3；
- ρcρ_cρc------排放气体出口处的密度，kg/m3kg/m^3kg/m3；
- vwv_wvw------火炬出口处风速（最大取8.9），m/sm/sm/s；
- vcv_cvc------排放气体出口速度，m/sm/sm/s。
图9.3.4−1火焰中心的水平位移图9.3.4-1 火焰中心的水平位移图9.3.4−1火焰中心的水平位移
图9.3.4−2火焰中心的垂直位移图9.3.4-2 火焰中心的垂直位移图9.3.4−2火焰中心的垂直位移
9.4 点火设施
9.4.1 高架火炬应设置高空电点火器和地面传燃式点火器。
9.4.2 点火器应配备不间断电源。
9.4.3 高空电点火器的数量应与长明灯的数量相同；每个火炬头应设置1台地面传燃式点火器，其引火管应从点火器到每个长明灯单独设置。
9.4.4 火炬长明灯的数量应满足下列要求：
a) 火炬头直径小于或等于0.5m时，不宜少于2支长明灯；
b) 火炬头直径大于0.5m至小于或等于1.0m时，不宜少于3支长明灯；
c) 火炬头直径大于1.0m时，不宜少于4支长明灯。
9.4.5 单支长明灯的燃料气消耗量不宜大于4Nm3/hNm^3/hNm3/h。
9.4.6 长明灯应设置温度检测仪表。
9.4.7 长明灯燃料气供气管道干管上应设压力调节阀，燃料气源的压力应大于或等于0.35MPa，压力调节阀后的压力宜稳定在0.2MPa；每支长明灯的燃料气供给管道应从火炬底部起单独接至长明灯的燃料气入口。
9.5 防止回火措施
9.5.1 火炬系统必须采取防止回火措施。
9.5.2 火炬系统防止回火措施宜采用水封罐加注入吹扫气体的方法，不宜使用阻火器加注入吹扫气体的办法。
9.5.3 吹扫气体宜选用氮气或燃料气，不宜使用蒸汽。吹扫气体注入点应设在水封罐可燃性气体出口管道上。
9.5.4 氢气、乙炔、环氧乙烷等介质的火炬、酸性气火炬和有毒介质的火炬，吹扫气体宜使用燃料气。对碳氢化合物可燃性气体火炬，吹扫气体宜使用氮气。
9.5.5 火炬应设置速度密封器或分子密封器，宜优选速度密封器。
9.5.6 吹扫气体量应保证火炬出口流速大于安全流速。安全流速取值应符合下列规定：
a) 火炬采用速度密封器时，不应小于0.012m/s；
b) 火炬采用分子密封器时，不应小于0.003m/s；
c) 氢气、乙炔、环氧乙烷等介质的火炬，采用速度密封器时不应小于0.06m/s，采用分子密封器时，不应小于0.02m/s。
9.5.7 吹扫气体供给量应使用限流孔板控制流量。
9.5.8 当采用同一个火炬既处理氢气、乙炔又处理烃类可燃性气体时，宜使用氮气吹扫。由限流孔板控制的吹扫氮气量宜按9.5.6 a)或b)确定，不满足9.5.6 c)要求的部分宜使用燃料气补充并使用单独的孔板控制流量。
9.5.9 速度密封器应安装在火炬头下半部靠近入口法兰处。
10 地面火炬
10.1 地面火炬的设计原则
10.1.1 地面火炬可用于处理毒性轻度危害和无毒可燃性气体，不宜用于处理毒性为中度危害的有毒可燃性气体。
10.1.2 地面火炬不得用于处理毒性为极度或高度危害的有毒可燃性气体。
10.1.3 地面火炬宜用于处理开停工及正常生产时排放的可燃性气体，不宜用于处理紧急事故下排放的可燃性气体。
10.1.4 应根据各分级管道前排放总管的最大允许排放背压值确定各分级管道的操作压力，分级控制阀旁路的爆破压力不得高于排放总管的最大允许排放背压。
10.1.5 分级控制阀旁路使用爆破针阀时，最大操作压力宜取排放总管最大允许排放背压的90%，分级控制阀旁路使用爆破片时，最大操作压力宜取排放总管最大允许排放背压的75%。
10.1.6 根据最大操作压力并结合可燃性气体排放条件及燃烧器的性能曲线进行合理分级，每级的操作压力应在燃烧器的最佳操作弹性范围内，避免各级之间发生跳跃。
10.1.7 各分级管道前总管的最大允许排放背压值及分级数量应根据排放总管、分级系统的投资及公用工程介质消耗等因素通过经济比较后确定。
10.1.8 各分级管道上的控制阀应设置爆破针阀或爆破片旁路，爆破针阀或爆破片的爆破压力不得高于各分级管道前的最大允许背压。当各分级管道前的最大允许背压值较低时，旁路上宜选用爆破针阀。
10.1.9 各分级管道的截面积之和不得小于排放总管的截面积。爆破针阀或爆破片旁路的公称直径可比分级管道小一级，但应保证各分级管道前的压力小于等于最大允许背压。
10.1.10 各分级管道上压力开关阀宜选用金属硬密封蝶阀，其开启时间不宜大于1s。
10.1.11 各分级管道上压力开关阀和旁路上的爆破针阀的泄露等级不应低于ANSI Ⅴ级。
10.1.12 控制系统除应具有逐级开启的功能外，尚应具有跨级开启的功能。
10.1.13 除前两级排放系统每个燃烧器配置一支长明灯外，其他各级长明灯的数量应不少于2支，长明灯应保持长明；蒸汽助燃型燃烧器每个燃烧器均需配置一支长明灯。
10.1.14 火炬应采取足够的消烟措施，烟气排放应符合相关环保要求。
10.1.15 地面火炬各分级压力开关阀后应设氮气吹扫系统。常燃级系统应设连续氮气吹扫系统，防止回火。
10.1.16 对于低压力级排放系统宜采用蒸汽助燃型燃烧器，蒸汽宜根据火炬气的排放量及分子量进行调节。
10.1.17 各分级开关阀前后应设置凝结液密闭排放设施。
10.1.18 地面火炬对周边区域的热辐射强度允许值与9.1.1~9.1.6的要求相同。
10.2 封闭式地面火炬
10.2.1 单套封闭式地面火炬的处理量不宜大于100t/h。
10.2.2 排气筒高度应满足下列要求：
a) 烟气扩散后应满足环保要求；
b) 不得低于燃烧器火焰高度的3倍。
10.2.3 燃烧室内的热流密度宜控制在275kW/Nm3kW/Nm^3kW/Nm3~335kW/Nm3kW/Nm^3kW/Nm3。
10.2.4 设计应选用防结焦、堵塞及高温不易产生变形型的燃烧器。
10.2.5 应避免燃烧室中心出现贫氧现象。
10.2.6 燃烧器的布置应保证其压力均衡，防止火焰爆冲，火焰窜烧。
10.2.7 燃烧室的内侧应采用耐火保护衬里，燃烧室外侧温度不应大于60℃。
10.3 开放式地面火炬
10.3.1 防热辐射金属围栏高度应高于各燃烧器火焰顶部2m。
10.3.2 低压力级燃烧器宜布置在防热辐射金属围栏的中间，高压力级燃烧器宜布置在两侧。
10.3.3 防热辐射金属围栏内的分级管道应采取防热辐射措施。
10.3.4 靠近分级控制阀的一侧应设置观火窗及检修门。
10.3.5 同级管道上的燃烧器的安装距离应能确保接力点火，不同级管道间的距离应满足无烟燃烧的要求。
10.3.6 靠防辐射金属围栏布置的燃烧器距金属围栏的距离应确保火焰不能直接烧到金属围栏上。
10.3.7 燃烧器及支撑立管应选用耐高温金属材料。
11 火炬气回收
11.1 可燃性气体排放系统宜设置可燃性气体回收设施。
11.2 回收可燃性气体的气柜宜采用干式气柜。
11.3 正常生产时工艺装置排入可燃性气体排放系统的可燃性气体排放总量小于5000Nm3/hNm^3/hNm3/h时，宜选用1座15000m3m^3m3~ 20000m3m^3m3气柜；可燃性气体排放总量等于或大于5000Nm3/hNm^3/hNm3/h时，宜选用1座20000m3m^3m3~ 30000m3m^3m3气柜。
11.4 应在回收支线阀前的火炬气排放总管上设温度和压力检测仪表。温度和压力检测仪表应与气柜进气控制阀自动连锁，当进气柜的可燃性气体温度或压力达到限值时应自动关闭进气控制阀门。
11.5 气柜应设置高度检测仪表，该检测仪表应与气柜进口总管道控制阀门连锁和压缩机排气管道控制阀门连锁。当活塞（或活动盖顶）达到高限值时，应自动关闭气柜进气管道控制阀门；当活塞（或活动盖顶）达到低限值时，应自动停压缩机。
11.6 气柜顶部的排气管应设水封装置或安装阻火器。
11.7 可燃性气体回收设施设置的压缩机不宜少于2台，每台压缩机排气量不宜小于30Nm3/minNm^3/minNm3/min。
11.8 压缩机出口管道应设单向阀和控制阀。
11.9 压缩机出口管道与气柜进气管道之间应有用于回流的连通管道。出口与进口管道应设跨线。
11.10 可燃性气体回收设施应设凝结液回收罐，气柜内的凝结液应能自流进入凝结液回收罐。