输气管道在维抢修前或发生事故时,为了保证安全,需要将管道或设备内部高压的天然气泄放到大气中。放空的天然气通过阀门(孔板)和一段长度的管道排放至放空立管(火炬),并泄放至大气中(图1)。由于天然气的密度明显低于空气密度,通常放空的天然气不需要点燃,可直接泄放至大气中,为保证安全,放空立管的高度需要满足一定要求,以避免天然气扩散到较低的位置。
当天然气内含有较高浓度的硫化氢气体时或根据环境保护要求不允许直接放空时,需要将放空的天然气点燃后通过放空火炬释放。火炬与周边设施的防火间距应根据辐射热强度允许值计算确定。通常认为,当辐射热强度不高于1.58千瓦/平方米,不会导致人身伤害;当辐射热强度达到4.73千瓦/平方米,工作人员穿着合适的工作服可以承受几分钟。放空流量、火炬高度、风速和风向是影响热辐射强度的主要因素(图2)。当受周围环境限制无法采用普通火炬放空时,可以采用封闭式地面火炬实施天然气放空,放空时没有外露明火,热辐射强度较普通火炬明显降低。
放空过程中,天然气从高压状态变为接近大气压的低压状态,受焦耳-汤姆逊效应影响,温度会急剧降低,放空阀(孔板)和下游的管道结露甚至结冰,因此需要根据低温和压力参数选择适应低温的设备和管道材料,避免因为温度降低导致材料失效。