ISO 25457:2009 石油和天然气工业火炬系统

1. ISO 25457:2009 范围与应用

ISO 25457:2009 为石油和天然气行业中使用的火炬系统的设计、选择和操作提供了全面的要求。该标准适用于在正常运行、启动、停机和紧急泄放情况下用于安全处理烃类蒸气的高架火炬塔和地面火炬。范围涵盖从泄压阀出口到火炬头的所有组件，包括分液罐、密封罐、吹扫系统、点火系统和火炬塔结构本身。该标准还涵盖了安全火炬操作所需的配套仪表和控制系统。

该标准将火炬系统分为两大类：处理常规工艺排放气流的连续运行火炬和为峰值泄放负荷设计的紧急火炬。连续火炬通常在最大设计容量的0.5%至5%之间运行，而紧急火炬必须能够处理100%的计算泄放负荷并留有10%的安全裕量。设计基础必须考虑最大的单一应急情况，通常为堵塞排放或外部火灾情况。该标准还要求评估多种泄放情景，以确保火炬系统能够在可信的情况下处理同时发生的事件，并考虑最坏情况的叠加效应。

2. 设计与工程原理

按照ISO 25457进行火炬系统的工程设计需要仔细分析泄放负荷、气体成分、环境条件和辐射限值。该标准规定火炬塔高度必须基于地面的最大允许辐射热通量确定：持续人员进出区域为1.58 kW/m2，限制进出区域为4.73 kW/m2。火炬头速度必须保持在马赫数0.2至0.5之间以实现无烟操作，采用蒸汽辅助或空气辅助设计来促进湍流和完全燃烧。该标准提供了确定火焰长度、风力导致的火焰变形和火焰辐射中心的详细计算方法，并包括适用于不同风速和环境温度条件的修正系数。

分液罐的尺寸基于重力分离原理，该标准要求去除大于300-600微米的液滴。对于大多数烃类工况，推荐的罐体尺寸K值为0.07-0.15 m/s，具体取决于操作压力和液体特性。密封罐或液体密封槽必须设计为防止回火传播，低压系统的最小密封深度为100 mm水柱。该标准还涉及吹扫气体系统的设计，规定连续吹扫气流必须确保在所有操作条件下火炬头处的氧气浓度低于6%体积比。

3. 运行安全与环境合规

ISO 25457 特别强调运行安全，特别是在回火预防和热辐射管理方面。所有火炬系统必须包括多层次保护：防止空气进入的液封或吹扫气体系统、带冗余点火系统的连续引火火焰，以及火炬塔底部的紧急隔离阀。该标准还规定了在零排放期间维持火炬总管正压所需的最小吹扫气体流速。需要进行火焰前锋速度计算，以验证在最坏条件下火炬总管中不可能发生爆轰。

环境合规通过无烟操作、噪声控制和排放监测要求来解决。该标准建议使用光学烟雾检测器连续监测可见排放，并使用抽取采样或光学气体相关技术定期测量燃烧效率。在紧急泄放事件期间，火炬系统在距离源头30米处的噪声不得超过85 dBA，建议在靠近人口密集区域的装置中使用更安静的地面火炬。建议对连续运行的火炬采用火炬气回收系统，以减少排放和降低运营成本。该标准还要求所有火炬系统配备引火火焰状态的连续监测功能，并在检测到熄火后5秒内自动重新点火。