炼厂火炬气分级排放工艺的研究

蒋敦艺

（中国石油广西石化公司，广西 钦州 535000）

火炬系统是炼油生产中重要的安全环保设施之一，为保证炼厂火炬系统的安全可靠运行，配备合理的工艺流程及自动控制系统，减少火炬低流量排放，有效防止火炬回火，切实加强炼油企业安全生产及环境保护至关重要。

近年来全国新建炼厂在开工时，火炬系统多次发生事故，火炬回火爆炸，造成重大经济损失，影响新建炼厂正常开工。因此某南方新建炼厂火炬系统合理配置了火炬系统分级排放流程及自动控制系统，有效地防止火炬回火，保证生产安全。

1 优化火炬分级排放工艺流程

火炬在小流量排放时，火炬筒体急速降温造成回火，为解决这一情况需要减少小流量排放及防止火炬回火。南方某炼厂火炬建立了分级排放流程，可减少小流量排放，同时建立了多种防回火措施。

1.1 防止火炬回火措施

① 设立火炬水封罐，防止回火。高、低压放空系统各自设有独立的φ5.00m×17m 的水封罐。水封罐分别设有3个档位，同时设有水封罐溢流及自动补水。

② 在水封罐后管道上设立氮气给气点，保持火炬通体正压。高、低压火炬分别在水封罐后管道上设立了氮气补气系统，氮气保持微压小流量补气，保证火炬通体正压，防止回火。

③ 设立火炬底部蒸汽，保持火炬通体正压。同时，高、低压火炬设置有底部蒸汽，在结束防空燃烧时开启底部蒸汽，减少火炬因温度降低产生的负压，保证火炬通体正压，防止回火。

④ 设立气柜回补系统，必要时气柜回补压力，保持正压。高、低压火炬放空管网压力分别与其相配套气柜的入口阀门进行联锁，当火炬放空管网压力下降到设定值时，其相配套气柜的入口阀门开启，气柜内气体通过入口管线返回到火炬放空管网，进行回补。

1.2 设计火炬分级排放工艺流程

高、低压放空系统各自设有独立的放空总管、分液罐、水封罐，在2个分液罐前和2 个水封罐后各设一个连通阀。

高、低压放空气体可通过各自独立的放空总管、分液罐、水封罐后，分别排入高压、低压火炬筒体，经各自火炬头高空燃烧排放。

低/高压火炬联锁逻辑如图1所示。

图1 低/高压火炬联锁逻辑

当低压放空系统的排放量大于设定值200000m3·h-1时，打开高、低压分液罐前的连通阀和高压火炬筒体根部阀，部分低压放空气分流至高压系统，通过高压放空气分液罐和高压放空气水封罐，排入高压火炬筒体，此时高低压火炬同时燃烧排放。

当放空量小于设定值200000m3·h-1时，关闭高、低压分液罐前的连通阀，关闭高压火炬根部阀（或低压火炬根部阀），打开水封罐后边的连通阀，打开低压火炬根部阀（或高压火炬根部阀），高、低压放空气体通过各自的分液罐和水封罐后，排入低压火炬筒体（或高压火炬筒体），此时只点燃低压火炬（或高压火炬）。

1.3 设计火炬自动点火控制系统

火炬设施设3套地面点火系统和3套远程点火系统（火炬头电点火系统），远程点火系统与放空管道的压力连锁，当达到其设定值时远程点火器自动点火。在远程点火出现故障时，可启动地面点火器点火。

低压火炬自动点火条件：当低压放空管线压力（PSH-1001）或高压放空气管线压力（PSH-1002）低于各自设定值时，根据人工选择，启动低压火炬点火程序。

高压火炬自动点火条件：当低压放空管线压力（PSH-1001）或高压放空气管线压力（PSH-1002）高于各自设定值时，根据人工选择，启动高压火炬点。

点火过程：

在联锁自动点火与手动点火按钮作用下（不包括长明灯单独点火功能），火炬的长明灯和点火器同时点燃，只要有一台长明灯没点燃，继续按设定的程序进行。

长明灯点火过程：每次最多可连续点3次，每次最多60s，每次间隔10s，总时间长度为200s。在3次点火过程中，只要火焰温度超过100℃，就立即停止点火，画面显示长明灯点燃。

如果3次点火动作过后（200s）仍没点燃（温度低于100℃），说明点火设备有问题或者点火工艺过程有问题，停止点火，以保护点火设备。

但是在点火信号存在的情况下，如果火焰温度低于100℃，将自动重启200s的点火过程。

高压火炬与此相似，略。

2 火炬分级排放优化效果

2.1 防回火设施

火炬系统配置水封罐、底部蒸汽及在水封罐后管道上设立氮气给气点，同时配置气柜回补系统，使火炬运行能保持正压，防止回火。

2.2 分级排放

利用火炬水封罐前后高、低压联通阀，将高、低压放空管网联通，通过放空流量对联通阀进行控制，合理排放火炬，有效减少了火炬小流量排放。

2.3 自动点火控制系统

火炬自动点火控制系统，通过管网的流量、压力来控制火炬长明灯的点燃与熄灭，有效减少了长明灯的不必要燃烧，从而节省燃料气消耗。在装置不排放的情况下火炬长明灯处于熄灭备燃状态，在装置排放时能及时有效地点燃长明灯。

3 结论

火炬系统配置水封罐、底部蒸汽及在水封罐后管道上设立氮气给气点，同时配置气柜回补系统，能保持火炬正压，防止火炬回火。火炬系统分级排放能减少火炬小流量排放，防止火炬回火。火炬自动点火控制装置放空时，能快速点燃火炬，使火炬安全可靠运行。自广西石化公司开工以来，上述系统运行正常，火炬未发生一次回火。