API STD 537 CHINESE-2008 Flare Details for General Refinery and Petrochemical Service (SECOND EDITION).pdf

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1、 石油工业标准化研究所翻译出版通用炼油和石化设施火炬细则 API Std 537 第 2 版， 2008 年 12 月 石油工业标准化研究所翻译出版Flare Details for General Refinery and Petrochemical Service API STANDARD 537 SECOND EDITION, DECEMBER 2008 API 标准翻译出版委员会 主 任：杨 果 副主任：高圣平 万战翔 付 伟 邢 公 委 员：（按姓氏拼音为序） 陈俊峰 陈效红 崔 毅 杜德林 范亚民 方 伟 郭 东 韩义萍 何保生 李树生 刘雪梅 马开华 秦长毅 单宏祥 孙 娟 王

2、慧 王进全 王 欣 文志雄 夏咏华 张虎林 张 勇 张 玉 邹连阳 主 编：高圣平 副主编：杜德林 本标准由石油工业标准化研究所组织翻译、出版和发行。 本标准校对责任人： 刘长跃 本标准译文难免有不妥之处，欢迎各位读者批评指正。 API 授权声明 本标准由美国石油学会（ API）授权许可，由石油工业标准化研究所（ PSRI）组织翻译。翻译版本不代替、不取代英文版本，英文版本仍为具备法律效力的版本。 API 对翻译工作中出现的错误、偏差、误解均不承担任何责任。在未经 API 事先书面许可的情况下，不得将翻译版本进行再翻译或复制。 AUTHORIZED BY API This standard h

3、as been translated by Petroleum Standardization Research Institute （ PSRI） with the permission of the American Petroleum Institute （ API） . This translated version shall not replace nor supersede the English language version which remains the official version. API shall not be responsible for any er

4、rors, discrepancies or misinterpretations arising from this translation. No additional translation or reproduction may be made of the standard without the prior written consent of API. 特别说明 API 出版物只能针对一般性的问题。有关特殊问题，宜查阅地方、州和联邦的法律法规。 API 或 API 的任何雇员、分包商、顾问、委员会或其他受托人，均不担保也不承诺（无论明指还是暗示）本标准中所包含的信息的准确性、完整

5、性和适用性，对于本标准中所披露的任何信息的使用及其后果，也不承担任何义务和责任。 API 或 API 的任何雇员、分包商、顾问或其他受托人，也不承诺本标准的使用不会侵犯其他人的专有权利。 任何愿意使用 API 出版物的人都可以任意使用。 API 已经尽了一切努力来保证这些出版物中所含数据的准确性与可靠性；然而，关于本标准 API 不做任何承诺、担保或保证，在此明确声明，由于使用本标准而造成的任何损失，或者因本标准与当地法规有冲突而造成违法， API 将不承担任何义务和责任。 出版 API 标准是为了使公众能够更方便地获取已经证实的、良好的工程与操作惯例。但至于何时何地应当使用这些出版物，仍需要

6、用户依据自身的实践经验而做出明智的判断。 API 标准的制定和出版，无意以任何方式限制任何人使用任何其他操作惯例。 任何按照 API 标准的会标使用要求标志其设备和材料的制造商，对于其产品符合相关 API 标准，负有全部责任。 API 不承诺、担保或保证这些产品实际上确实符合该项 API 标准。 版权所有，违者必究。在没有得到出版商的书面批准之前，任何人都不允许在检索系统中复制和 保存本文件中的任何内容或者采用电子、机械、复印、录像或者其他方式传播本文件中的任何内容。 请联系出版商美国石油学会出版业务部，地址：1220 L Street, NW, Washington, DC 20005。 版

7、权 2008美国石油学会 前 言 API 出版物中的任何内容，都不能解释为（以暗示或其他方式）赋予任何人制造、销售或使用专利权所涵盖的任何方法、仪器或产品的权力；也不能解释为担保任何人侵犯专利权而不承担责任。 应：在标准中， “应”表示为符合规范要求需达到的最低要求。 宜：在标准中， “宜”表示为符合规范的要求而提出的一项建议，但不是强制要求。 本文件是按照 API 标准化工作程序制定的，该程序保证了制定过程的透明度和广泛参与；本文件被认定为 API 标准。关于本标准内容解释方面的有关问题，或者关于标准制定程序方面的看法和问题，宜以书面形式提交给美国石油学会标准部主任，地址是： 1220 L

8、Street, N.W., Washington, DC 20005。如果需要复制或翻译本标准的全部或部分内容，也请与标准部主任联系。 通常， API 标准最长每隔五年就要复审一次，复审的结果是修订、确认或撤销。该五年复审周期可以延期一次，但延期最长不超过两年。可以从 API 标准部查询某项出版物的状况，电话（ 202） 682-8000。API 每年发布出版物目录，地址是： 1220 L Street, NW, Washington, DC 20005。 欢迎用户提出修订建议，这类建议宜提交给 API 标准部，地址是： 1220 L Street, N.W., Washington, DC

9、20005，或发送电子邮件： standardsapi.org。 目 次 1 范围 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义 2 4 设计 10 4.1 引言 . 10 4.2 系统设计 10 4.3 流程定义 11 4.4 火炬类型 12 4.5 火炬燃烧器 12 4.6 机械设计 14 4.7 引燃器 15 4.8 引燃器点火系统 . 16 4.9 引燃火焰探测 . 16 4.10 管道系统 17 4.11 附属组件 17 5 机械详图 高架火炬 18 5.1 机械设计 设计荷载 18 5.2 设计细节 21 5.3 建造材料 22 5.4 焊接 . 22 5.5 检验 . 23 5

10、.6 表面处理和保护 . 23 5.7 附件 . 23 5.8 航空警示灯 23 5.9 平台和梯子 24 6 机械详图 封闭式火炬 . 24 6.1 燃烧室 24 6.2 燃烧器 25 6.3 燃烧器管道 25 6.4 引燃器 26 6.5 风障 . 26 6.6 防辐射罩 26 附录 A（资料性附录）火炬设备概况 27 A.1 火炬和部件类型 . 27 A.2 火炬燃烧器 . 39 A.3 引燃器 50 A.4 点火设备 54 A.5 火焰检测设备 . 62 A.6 验证试验 67 A.7 吹扫气保存密封件 . 67 A.8 分离罐和液封 . 70 A.9 鼓风机和驱动器 . 70 A.1

11、0 鼓风机分级与控制设备 75 A.11 压力分级设备 . 78 A.12 流量与压力传感设备 81 附录 B（资料性附录）多燃烧器分级式火炬设备 83 B.1 燃烧器 83 B.2 引燃器 84 B.3 点火设备 84 B.4 火焰检测设备 . 84 B.5 浮力型和速度型密封 84 B.6 歧管 . 84 B.7 操作 . 85 B.8 维护 . 85 B.9 故障排除 85 附录 C（资料性附录）封闭式火炬 87 C.1 目的 87 C.2 一般说明 . 87 C.3 封闭式火炬操作注意事项 93 C.4 维护 97 C.5 故障排除 . 98 附录 D（资料性附录）火炬数据表说明 99

12、 D.1 引言 . 99 D.2 一般信息表 说明 100 D.3 高架火炬表 说明 104 D.4 封闭式火炬表 说明 .105 附录 E（资料性附录）火炬数据表 107 E.1 国际标准单位 107 E.2 美国惯用单位 125 参考文献 .143 引 言 此国际标准的用户宜了解：对于特定的应用场合，可能需要更高或不同的要求。此国际标准无意约束供应商提供（或约束采购商接受）针对特定应用场合的替代设备或工程解决方案。对于涉及创新性技术或正在开发的技术的情况，这一点尤其适用。采用替代标准时，供应商宜确定替代标准相对于此国际标准所存在的任何变化，并予以详细说明。 此国际标准采用国际单位制。在可行

13、的情况下，此国际标准还纳入了美国惯用单位，放在圆括号中，供参考。 段落或句子前面的实心黑点（ ）表示需要采购商做出决定或提供更多信息。此信息宜在数据表（见附录 E 示例）中列出，或在询价单或采购订单中阐明。 1 石油、石化和天然气工业通用炼油及石油化工设施火炬细则 1 范围 此国际标准，针对石油、石化和天然气行业的压力泄放和蒸汽减压系统所用的火炬，以及相关的燃烧组件和机械组件，规定了要求，并提供了选择、设计、规格、操作和维护等方面的指导。 虽然本标准主要用于新建的火炬和相关设备，但也可以用于评估现有的火炬设施。 附录 A、 B 和 C，针对火炬的选择、规格和机械详细情况，以及火炬燃烧和相关设备

14、的设计、操作和维护，提供了深入指导和最佳惯例。 附录 D 说明了如何使用附录 E 提供的数据表；其目的是利用这些数据表进行沟通，并记录设计信息。 2 规范性引用文件 要应用本文件，下列引用文件是不可或缺的。凡是注有日期的引用文件，仅适用所注日期的版本。凡是未注明日期的引用文件（包括任何修订），适用其最新版本。 ISO 1461， 预制钢铁制品的热浸镀锌层规范和检测方法 ISO 2408:2004， 通用钢丝绳的最低要求 ISO 8501-1:2007， 涂覆油漆和相关制品前钢基材的制备 表面清洁度的目视评定 第 1 部分：无涂层钢基材和彻底清除原有涂层后钢基材的锈蚀等级和制备等级 ISO 10

15、684， 紧固件的热浸镀锌层 ISO 13705:2006， 石油、石化和天然气工业 普通精炼厂用火焰加热器 ISO 15156（所有部分）， 石油和天然气工业 在含 H2S 环境中进行石油和天然气生产使用的材料 ISO 23251， 石油、石化和天然气工业 压力释放和减压系统 EN 1092-1:2007， 法兰及其连接件 采用 PN 标注的管道、阀门、配件和附件用圆形法兰 第 1 部分：钢制法兰 EN 10264-2:20021，钢丝绳用钢丝和钢丝制品 第 2 部分：通用钢丝绳所用冷拉非合金钢丝 EN 12385-10， 钢丝绳的安全问题 第 10 部分：一般结构应用的螺旋状钢丝绳 API

16、 RP 2A WSD:20002， 海上固定平台的规划、设计和施工推荐规程 工作应力设计 ASME B16.5-20033， 管道法兰和法兰配件 ASME STS-1， 钢制烟囱 ASTM A 123/A123M4， 锌钢铁制品（热浸镀锌）涂层标准规范 ASTM A 143/A143M， 热浸镀锌结构钢制品防脆化的标准实施规程和脆化探测方法 ASTM A 153/A153M， 钢铁制件镀锌层（热浸镀）标准规范 ASTM A 384/A384M， 钢制组装件热浸镀锌防翘曲和变形标准实施规程 1欧洲标准化委员会，地址： 36, rue de Stassart, B-1050 Brussels, B

17、elgium。 2美国石油学会，地址： 1220 L Street, N.W., Washington, D.C. 20005, USA。 3美国机械工程师协会，地址： 3 Park Avenue, New York, NY 10017, USA。 4美国材料与试验协会，地址： 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428-2959, USA。 2 API Std 537 ASTM A 385， 生产高品质镀锌层（热浸镀）的标准操作规程 ASTM A 475-03， 镀锌钢绞线的标准规范 ASTM A 586-04， 镀锌平行式和螺旋式钢

18、丝结构绞绳标准规范 ASTM B 633， 钢铁电镀锌层标准规范 NACE MR0103:07 5， 腐蚀性炼油环境下耐硫化物应力开裂的材料 SSPC SP 6/NACE No. 3 6， 接头表面制备标准：商业喷砂清理 3 术语和定义 本文件适用下列术语和定义。 3.1 气封 air seal 吹扫减速装置 purge reduction device 将从出口回流到立管中的空气侵入量降到最低（甚至消除）所用的装置。 例如：浮力型密封、孔板密封、速度型密封。 3.2 辅助气体 assist gas 为了提高热值，在火炬燃烧器前方或在燃烧点处加入到泄放气体中的燃料气。 注：在有些设计中，辅助气

19、体可以增加紊流，提高燃烧。 3.3 回吹 back blowing 从排气管线底部向浮力型密封回吹干燥气封排气管线以确保管线清洁的过程。 3.4 吹离 blowoff 火焰上升，离开燃烧器，导致火焰失去稳定，燃料速度超过火焰燃烧速度时会发生这种现象。 3.5 浮力型密封 buoyancy seal 扩散密封 diffusion seal 一种将防止空气渗入所需的吹扫气体的量降到最低的干燥蒸汽密封。 注：浮力型密封利用一个倒置的内部隔离空间发挥作用，它将一定量的轻质气体困在其中，防止空气取代火炬中具有浮力的轻质气体。 5美国腐蚀工程师协会，地址： P.O. Box 218340, Houston

20、, TX 77218-8340, USA。 6美国防护涂料协会，地址： 40 24th Street, 6th Floor, Pittsburgh, PA 15222-4643, USA。 通用炼油及石油化工设施火炬细则 3 3.6 回火 burnback 在燃烧器内部发生的燃烧。 注：回火可能是吹扫时空气回流至火炬燃烧器内引起的或也可能是燃烧速度过低引起。 3.7 燃烧坑火炬 burn-pit flare 开挖式工程，一般配备水平的火炬燃烧器，可用于处理液体和烃蒸汽。 3.8 燃烧速度 burning velocity 火焰速度 flame velocity 火焰向未燃烧的可燃性混合物延伸的

21、速度。 3.9 附壁火炬 coanda flare 是指在设计上采用了空气动力学原理，让流动的液体沿着流体所在的弯曲表面或倾斜表面流动的火炬燃烧器。 注：这种类型的火炬通常利用蒸汽或压力来实现无烟效果。 3.10 助燃空气 combustion air 燃烧火炬气所需的气体。 3.11 燃烧效率 combustion efficiency 可燃流体在燃烧器完全氧化的百分比。 注：对于烃类，燃烧效率是初始烃类中完全被氧化成 CO2的碳的质量百分数。 3.12 可凝气体 condensable gas 发生燃烧事件之时或之后，在火炬集管中预计出现的温度和压力下，能够冷凝的蒸汽。 3.13 低温作业

22、系统 cryogenic service 可以调用用来处理 -40（ -40）以下废气的系统。 4 API Std 537 3.14 塔架底座 derrick support 高架火炬立管的支撑系统，通常用于非常高的火炬或布局空间有限的情况。 注：现有多种火炬底座配置可供选择：利用塔架永久性地支承立管的固定系统；由多根立管节段组成，设计上能够降低并取下不同节段，从而将火炬燃烧器降到地面的可拆卸塔架；针对可以降到地面作为单个组件的单件式设计所提供的支撑一根立管的可拆卸塔架。 3.15 设计火炬能力 design flare capacity 火炬的最大设计流量。 注：设计火炬能力通常是针对特定的

23、成分、温度和压力而言的，采用千克 /小时（磅 /小时）来表示。 3.16 破坏效率 destruction efficiency 至少能够被部分氧化的可燃蒸汽的质量百分比。 注：对于烃类，破坏效率是指流体蒸汽中被氧化为 CO 或 CO2的碳的质量百分数。 3.17 脱体稳定火焰 detached stable flame 火焰不与火炬燃烧器本身接触，但能够在火炬燃烧器附近燃烧并保持稳定的焰锋。 3.18 直接点火 direct ignition 火炬的火焰由高能点火源，而不是由引燃火焰点燃。 3.19 分散 dispersion 燃烧的产物散布在很大的范围内，减少燃烧产物在地面的浓度。 3.2

24、0 封闭式火炬 enclosed flare 具有一个或多个燃烧器，利用燃烧器的布局使得无法直接看到火焰的火炬封闭体。 3.21 吸热火炬 endothermic flare 利用外部能量（通常是辅助气体或增燃气体）来保持燃烧反应的火炬。 3.22 增燃 enrichment 向泄放气体中加入辅助气体的过程。 通用炼油及石油化工设施火炬细则 5 3.23 高架火炬 elevated flare 将燃烧器架设在远离地面的地方以降低地面辐射并帮助扩散的火炬。 3.24 过量空气 excess air 所提供的超过化学反应所需的空气。 3.25 排出速度 exit velocity 在设计火炬能力下

25、，气体排出燃烧器的速度。 注：对于流体，排出速度通常采用米 /秒（英尺 /秒）表示，或采用马赫数的分数来表示。 3.26 火焰检测系统 flame detection system 火焰监测器 flame monitor 验证是否出现了火焰的系统。 3.27 焰锋发生器 flame front generator 通过焰锋方式点燃引燃器时所用的装置。 注：让可燃气体和空气形成混合物，并将其充入连接焰锋发生器和引燃器的引燃管线中。点燃该混合物，使焰锋通过点火线路，将引燃器点燃。 3.28 稳焰装置 flame retention device 用于防止火炬燃烧器中的火焰熄灭的设备。 3.29 火

26、炬 flare 通过燃烧以环保、安全的方式处理废气的设备或系统。 3.30 火炬燃烧器 flare burner 火炬头 flare tip 燃料和空气以所需的速度、紊流度和浓度进行混合，从而保证正常点火和稳定燃烧的火炬组成部件。 注：鉴于火炬设计应用的工程性质以及所包含的火焰稳定化处理措施（通常是专利设计），一般认为“火炬燃烧器”这个名字比“火炬头”更合适。 3.31 火炬集管 flare header 收集泄放气体并将其输送到火炬的管道系统。 6 API Std 537 3.32 火炬烟囱 flare stack 火炬臂 flare boom 火炬塔 flare tower 架设高架火炬燃

27、烧器所用的机械装置。 3.33 逆燃 flashback 空气和燃料气进行混合，当局部混合速度比火焰速度低时，在可燃混合物中发生的火焰回行至混合点处的现象。 3.34 地面火炬 ground flare 非高架火炬。 注：地面火炬一般是封闭式火炬，但也可以是地面式多燃烧器火炬或燃烧坑。 3.35 拉索火炬 guyed flare 利用缆绳防止火炬及立管倾覆的高架火炬。 注：典型的拉索火炬如图 A.2 所示。 3.36 放热 heat release 根据较低的热值、通过废气燃烧释放的总热量。 注：放热量采用千瓦（英热单位 /小时）表示。 3.37 高热值 higher heating valu

28、e HHV 总热值 gross heating value 在 16（ 60）下，利用一种指定的燃料能够获取的总热量。 注：高热值包括在燃烧产物中的水（包括先已存在于火炬气中的水）的汽化潜热。 3.38 低热值 lower heating value LHV 净热值 net heating value 高热值减去水（既包括燃烧产物中的水，也包括先已存在于火炬气中的水）的蒸发潜热。 通用炼油及石油化工设施火炬细则 7 3.39 分离罐 knockout drum 在火炬集管中，设计用于去除、储存泄放气中凝聚、夹带的液体的容器。 3.40 液封 liquid seal 水封 water seal

29、引导泄放气气流经过一种液体（一般是水）后再通往火炬燃烧器的设备，用于防止火炬集管中渗入空气或发生逆燃，或用于分流，或用于对火炬产生背压。 3.41 马赫数 Mach number 流体相对于某一障碍物或几何物体的速度与声波在该流体中的传播速度之比。 3.42 歧管 manifold 在多条流体路径中，用于收集和 /或分配流体的管道系统。 3.43 多燃烧器火炬 multi-burner flare 设计用于燃烧全部或部分设计流量的燃烧器组，通常分级布设，便于更好地燃烧。 注：多燃烧器火炬能够以很高的流速和很低的辐射水平进行无烟燃烧。 3.44 消声器 muffler 降低噪音的装置。 3.45

30、 多点式火炬 multi-point flare 具有多个独立出口的单个火炬燃烧器。 3.46 阻光度 opacity 光线照射时的不透明程度。 注：阻光度采用林格曼黑度级数进行量化。 3.47 引燃器 pilot 提供点火能量来点燃火炬气或让火炬气稳定燃烧的小型、持续运行燃烧器。 8 API Std 537 3.48 销钉促动装置 pin-actuated device 由静压促动的非重新闭合式压力泄放阀，在固定活塞或塞子的销钉发生弯折或折断时发生作用；一旦该销钉弯折或折断，活塞或塞子则立即移动到完全打开的位置。 3.49 压力设计规范 pressure design code 采购方指定的

31、或同意的公认压力设备标准。 例如：针对压力容器的 ASME 第 8 卷或 EN 13445（所有部分）标准；针对管道系统的 ISO 15649、EN 13480（所有部分）或 ANSI/ASME B31.3 标准。 3.50 吹扫气体 purge gas 添加到火炬集管中以降低空气侵入和逆燃的燃料气或不可冷凝惰性气体。 3.51 辐射强度 radiation intensity 火炬火焰的辐射传热速率。 注：通常考虑的是地面上的传热速率。 3.52 泄放气 relief gas 废气 waste gas 火炬气 flared gas 废蒸汽 waste vapour 排放或释放至火炬集管以输送

32、到火炬中的的气体或蒸汽。 3.53 林格曼黑度级数 Ringelmann number 用于定义阻光度等级的目视对比尺度；针对烃类燃烧释放的烟气，用 0 表示透明， 5 表示黑色， 1 至4 表示灰度逐级变深。 注：林格曼黑度级数通常用来描述烟气的黑度。 3.54 立管 riser 将泄放气、助燃空气等输送到高架火炬的火炬燃烧器所用的管道或其他通道。 3.55 无烟燃烧能力 smokeless capacity 通用炼油及石油化工设施火炬细则 9 火炬燃烧器能够无烟燃烧的泄放气的流量范围。 注： “无烟”这个术语可以用林格曼黑度级数（ 3.53）进行量化。 3.56 分级式火炬 staged

33、flare 由两个或以上的火炬组或燃烧器组成，并按照废气量的大小使用相应比例数目的火炬或燃烧器。 3.57 化学计量空气 stoichiometric air 在化学理论上保证燃料和空气正好均用尽而实现完全燃烧时正确的空气量。 3.58 结构设计规范 structural design code 采购方指定的或同意的公认结构标准。 例如： AISC S302、 ASCE 7 和 AWS D1.1/D1.1M 标准。 3.59 补充气 supplemental gas 为了促进低热值泄放气燃烧而向火炬燃烧器中额外添加的燃料气。 3.60 热电偶 thermocouples 用于检测引燃器是否正常

34、运行的温度测量装置。 3.61 速度型密封 velocity seal 孔口密封 orifice seal 一种尽可能减少防止空气渗入火炬燃烧器所需的吹扫气体的干燥蒸汽密封。 3.62 风障 wind fence 设在地面火炬周围，改变侧风对燃烧过程的影响，防止非法进入，限制火炬对周围环境的辐射，并 /或让邻居人员无法看到火焰的结构。 见图 A.7。 3.63 风挡 windshield 用于保护高架火炬燃烧器下风侧免受火焰直接冲击的设备。 注：引燃器的设计中也要纳入风挡，避免火焰在恶劣天气或暴风雨天气下熄灭。 10 API Std 537 4 设计 4.1 引言 在一个完整的系统设计中，火炬

35、是保证压力释放和蒸汽减压系统产生的烃类安全、可靠、高效燃烧并排放的关键机械组件。作为保证工厂安全运行的关键组件，火炬应以很高的可靠度持续运行，能够在工厂运行中遇到的各种紧急状况下（包括现场发生大范围的停电）发挥其预定的性能。火炬和相关机械部件在设计上应能够在规定的工作条件下正常运行并发挥正确作用，时间至少达到 5 年，而不需要中断正在运行的设施。 尽管火炬的可用性和可靠性在很大程度上取决于相关的机械设备，但是正确的培训、安装、调试，以及运行和维护做法，对于确保工厂人员、运行设备和一般公众的安全很关键。管理制度应到位，保证： a） 清晰载明压力释放系统和蒸汽减压系统以及火炬的计划容量、性能以及运

36、行限制条件； b） 提供操作规程和操作人员培训； c） 向对于安全和运行目标很关键的部件提供定期维护和例行维护。 火炬的高层次安全目标和运行目标总结如下： 以很高的燃烧效率提供安全、可靠、高效的烃类燃烧和排放功能； 确保排放的烃类能够在规定的整个运行范围内稳定地燃烧； 确保在恶劣天气条件下火炬火焰保持连续燃烧； 确保规定的化合物在地面的浓度不超过环境限制； 确保背压不超过最大允许值； 确保气体在整个火炬管道和火炬燃烧器内的速度不超过规定的最大值； 确保在无烟流速范围内排放的烟气的阻光度不超过规定的等级； 确保火炬辐射强度不超过最大允许值； 确保噪声级不超过最大允许值。 对于新设计，利用本文件认

37、定的良好工程实践惯例和指导，能够加快设计开发进程。 对于实现针对各种应用情况确定的安全目标和运行目标所需的性能期望、功能要求和机械详图进行考虑后，本文制定了一套火炬设计依据。 4.2 至 4.11 确定了目标，即，设定了安全目标和运行目标，并设定了使这些目标得以实现的功能要求。第 5 章和第 6 章针对设计布局和机械详图，提供了更明确的功能需求。 附录 A、附录 B 和附录 C 针对本国际标准中的功能要求提供了技术指导，予以了支撑。这些资料性附录中提供的技术指导提出了替代设计或替代技术，并提供了良好的范例；以此为基础，通过合理的工程判断，从业人员可以做出适当的设计决策和选择。 最终确定的设计依

38、据应记录在数据表中（例如，附录 E 中提供的表格），以便正确地传达相关要求，保存设计信息。附录 D 针对如何填写附录 E 中的火炬数据表提供了指导。 4.2 系统设计 通用炼油及石油化工设施火炬细则 11 4.2.1 目标 系统设计的目标是：确定基本要求，确定具体设计标准，并确定与正在设计的特定火炬所要实现的关键性安全和运行目标相一致的信息。 4.2.2 功能要求 基本系统的设计要求主要依据 ISO 23251 确定；根据该标准，应在数据表中从以下几个方面予以定义： 根据压力释放系统和蒸汽减压系统得出的设计流量情况，包括最大连续情况和最大间歇情况； 火炬分级要求和方法； 允许的火炬燃烧器排出速

39、度； 与允许压降、静压和火炬的直径相关的液压系统； 与无烟燃烧能力、阻光度限制以及允许噪声限值相关的环保性能要求； 运行性能，比如，地面上的峰值辐射强度； 预期的系统运行功能描述； 可集成到火炬中的主要系统组件的选用，比如分离罐、液封、浮力型密封、吹扫气减少装置等； 现场和环境设计条件； 能够利用的公共基础设施。 4.3 流程定义 4.3.1 目标 为火炬提供清晰的流程定义，确保提供与系统性能和机械设计等考虑因素相关的所有处理能力和工艺物料流特征等信息。 4.3.2 功能要求 除了 4.2 中定义的功能系统设计要求外， 还应提供工艺物料流的完整成分、 温度范围和烃类特征等信息。考虑到在各种运行

40、或压力释放情况中可以单独定义设计的各个方面，即对于所定义无烟燃烧能力的液压容量、地面辐射和通风的要求，对于稀释气体的要求，设计金属温度，热膨胀等方面，因而宜提供多种情况，并提供预计的持续时间和频率，以便于设计人员确定哪些情况在设计中起控制作用。 用户和火炬设计人员均应考虑火炬集管或火炬立管中液体进入、烃类凝结、或水合物形成（这些物质可能会被带到燃烧区）的可能性。气体中夹带的烃类液滴，与火焰发生接触时，通常燃烧不完全，能够产生燃烧的液滴，形成烟灰，降低火炬的无烟燃烧能力。能够进入燃烧区并且能够用可行的措施进行无烟控制处理的最大液滴尺寸取决于燃烧器的设计。 ISO 23251 针对不同类型的燃烧器

41、进一步提供了关于最大液滴尺寸的指导。 火炬系统分离罐的设计和分离罐的下游伴热系统的设计应考虑到这些潜在的问题。 12 API Std 537 流程定义主要按照 ISO 23251 制定。 4.4 火炬类型 4.4.1 目标 识别并选择最合适的火炬类型和配置。 4.4.2 功能要求 通过理解流程、理解对于火炬性能和可操作性的要求和需求，考虑到对于各个火炬的机械性能、可操作性和维修方面的暗含要求，设计人员应详细说明最合适的火炬类型、配置和组件，以满足根据本国际标准所设定的安全性、可操作性和功能要求。关于通用火炬类型选择指南，参见图 1。每种通用类型的火炬中，都可以存在各种替代选择和专有设计方面的内

42、容。附录 E 中的数据表以及附录 D 中关于填写数据表的说明指导，可以用来理解替代选择和专有设计方面的内容，并对其进行评估。 更多关于火炬类型、机械详图以及设计要求的指导，参见第 5 章和第 6 章，以及附录 A、附录 B 和附录 C。对于功能要求所做的决定应记录在数据表中。 4.5 火炬燃烧器 4.5.1 目标 目标是确定火炬燃烧器的关键性能属性。 4.5.2 功能要求 火炬的类型和配置，主要通过参照并应用本国际标准规定的程序、惯例和推荐措施来确定。所有火炬类型都带有的最关键的机械部件是火炬燃烧器，它关系到火炬系统安全、可靠、高效地排放和燃烧泄放气体的各个方面。火炬燃烧器的完整性和可靠性对于

43、设施的可操作性以及设施的维护间隔时长具有直接影响。依据本国际标准提供火炬燃烧器，按照制造商的推荐措施安装并投用后，在规定的使用条件下，至少应正常运行五年。尽管火炬燃烧器存在许多替代设计方案（包括专有性质的方案），但均应满足以下功能要求： a） 对于所有火炬燃烧器： 火炬燃烧器应带有稳焰装置， 或纳入经过证实具有保持稳定燃烧并防止火焰被吹熄能力的空气动力学措施。 空气或蒸汽的注入（如有应用）不得干扰火炬燃烧器的基本火焰稳定机制。 火炬燃烧器及其引燃系统 /点火系统，应能够让主要火焰在规定的使用条件（包括本国际标准针对引燃器规定的环境条件）下保持稳定燃烧。 b） 对于采用内部蒸汽注入来引导空气的火

44、炬燃烧器： 蒸汽冷凝物应从内部蒸汽 /空气注入点排出，并远离这些管道装置周围的任何消声器。 通用炼油及石油化工设施火炬细则 13 a炼油厂和石化厂设施通常不使用液体燃烧器及其他辅助介质（如高压气或水），但在生产设施中已有使用。这些技术超出了本标准的范围。 图 1 火炬类型的选择 要求 无烟？是 液体 压力释放废气流 蒸汽 是 否 液体 /蒸汽混合物水平火炬 （ 燃烧坑 ） 高架火炬 吸热火炬封闭火焰火炬 多用途火炬 否否否是是液体燃烧器a多燃烧器分级式火炬单点火炬 否是气流能够利用的公用设施 经济 环保方面 地点 空气其他辅助介质a开始低热值？ 可见火焰能否接受？ 高压？气流辅助单燃烧器火炬空

45、气辅助多 燃烧器火炬 要求 无烟？气流辅助多 燃烧器火炬 空气辅助单燃烧器火炬14 API Std 537 4.6 机械设计 4.6.1 目标 规定火炬机械组件的设计、制造、检验和测试要求。 4.6.2 功能要求 现有无数实际装置和机械设计可供参照，可针对具体应用按照地方法规和规范选择最合适的设计。无论做出何种选择，均应遵循以下规定： a） 压力设计规范应由采购方指定或经过其同意。承压部件应符合压力设计规范和本标准中的补充要求。 b） 结构和机械设计规范应由采购方指定或经过其同意。结构部件应符合压力设计规范和本标准中的补充要求。 c） 采购方和供货方应共同决定保证达到相应设备适用的所有地方或国

46、家规章而需要采取的措施。 如果火炬的机械设计既涉及压力设计规范，又涉及到结构设计规范（如自立式火炬和拉索火炬），那么应以更严格的规范为准。 d） 采购方应指明设计温度和设计压力。 对于非保温型火炬立管，由于具有风冷效应，因而不需要考虑最大设计温度和风荷载同时作用的情况。对于设计需要考虑风力的情况，应针对设计风力条件确定一个可靠的金属温度，确定后记录在数据表中，并在设计中使用。 对于保温型或隔离型火炬立管，应考虑设计温度和风荷载同时作用的情况。 D.3.3“高架火炬表 4”给出了更多关于金属温度考虑因素的指导。 在机械设计中应考虑到下列因素： 火炬气流的温度、压力和成分； 火炬气流的腐蚀性质与液

47、体含量； 环境条件； 场地条件； 风、雪和冰荷载； 地震荷载； 与高速火炬燃烧器有关的喷气荷载； 循环荷载、振动（疲劳）； 液压力（使用吹干型液封时可能出现）； 气压波（采用分级式火炬时可能出现）； 距离设备、构筑物、通道和场地边界的情况； 通用炼油及石油化工设施火炬细则 15 维护和检查标准； 由于环境或工艺变化导致烟囱发生的收缩 /膨胀； 由逆燃造成的压力（如采购方有要求）。 注：使用可靠的吹扫，可以排除设计中对于逆燃压力的要求。 4.7 引燃器 4.7.1 目标 目标是可靠地点燃火炬燃烧器，并在整个工艺条件（包括恶劣天气条件）范围内保持稳定燃烧，至少能够运行五年而不需要进行维修 能够靠近

48、引燃器进行不停工维修的情况除外。 注：现已认识到，在某些极端运行条件下，比如在燃烧坑火炬中，上述的五年使用寿命可能无法实现。 4.7.2 功能要求 现有多种引燃器设计可供参考，可从中选择最合适的加以应用。尽管存在多种可选设计方案，但各方案均应满足下列功能要求： 引燃器应保持持续燃烧； 引燃器应能够可靠地为单燃烧器火炬和多燃烧器火炬点燃火焰； 引燃器的最低放热量应达到 13.2 kW（ 45000 Btu/h）； 即使火炬气是不可燃的，引燃器本身仍应保持点燃状态； 引燃器在风速高达 160 km/h（ 100 mph）的干燥条件下，以及在风速为 140 km/h（ 85 mph）、降雨量至少为每小时 50 mm（ 2 in）的条件下，应仍保持点燃状态或能够在吹熄后重新点燃。这项性能应按照书面测试协议和书面结果通过型式试验进行验证。 A.6 给出了典型的测试协议。 引燃器的最低数量应符合表 1。 表 1 单点火炬的引燃器的数量 引燃器的 最低数量 火炬燃烧器的出口直径 （ DN） 火炬燃烧器的出口直径 （ NPS） 1 a200（含）以下 8（含）以下 2 200 以上， 600（含）以下 8 以上， 24（含）以下 3 600 以上， 1050（含）以下 24 以上， 42（含）以下 4 1050 以上， 1500（含）以下 42 以上， 60（含）以下 b