炼油厂火炬系统设计工艺

2015-03-25张领武汉金中石化工程公司湖北武汉430223

化工管理 2015年18期

张领（武汉金中石化工程公司,湖北武汉 430223）

火炬系统在炼油厂中扮演着重要的角色，若设计不完善则可能造成排放气带液（下火雨）、点火不成功、爆炸甚至导致工艺装置憋压无法正常排放等安全事故。随着火炬设计工艺及设备制造技术的不断进步，近几年来整体工艺设计水平已经有了长足的进步，各项安全措施已经逐步趋于完善。

1 火炬最大排放量

火炬排放量的确定应遵循以下原则：

根据《石油化工企业燃料气系统和可燃性气体排放系统设计规范》SH3009-2001中2.0.1及2.0.2条款的要求，根据各装置在开、停工以及事故状态下排放的可燃气体排放量为计算依据，每个排放系统在同一事故中的最大排放量，按排放量最大装置的100%与其余装置排放量的30%计算（体积流量），但不应低于该系统中两个不同装置最大排放单点的总量；

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；

不考虑同时发生两种事故工况的排放，对不同事故发生的排放条件不进行组合，不考虑不可抗拒因素引起事故对排放系统的影响；

2 分液及水封系统

从各装置来的低压排放气体可能带有重组分的液滴，将低压排放气体送至火炬头燃烧处理前需将液相分离出来以防止下火雨，分液罐的设计应保证在最大排放量时排放气由足够的停留时间，使液滴充分被分离。

水封罐是火炬系统的重要组成部分，其作用主要有两点：①防止火炬回火，保证低压排放系统的安全，火炬水封罐设计时应保证水封罐内存水量能满足火炬气排放管道三米高度的充水量。②控制全厂低压排放系统的背压。

3 火炬点火系统

火炬点火系统是火炬设施当中自动化程度较高的一部分，传统的火炬点火系统保持火炬长明灯长燃，优点是可以保证燃料气能及时被燃烧处理，缺点是能耗较高，并缩短了火炬头的使用寿命。

当前主流的火炬点火工艺为两套独立的点火系统，即自动点火和手动点火。高空自动点火系统是由自动点火控制箱、中间继电器、开关、指示灯及辅助电源组成。全部控制元器件密封在防暴控制箱内。点火控制逻辑由软件完成。控制安全、可靠。

以下是火炬点火系统的基本逻辑控制流程：

水封罐后端火炬总管上设置压力变送器和流量开关，压力信号、流量信号以及火检信号作为点火触发条件信号。火炬放空时，压力信号、流量信号以及无火焰的信号（来自热电偶）传送到PLC输入端，PLC输出控制开启点火燃料气阀、长明灯燃料气电磁阀，同时启动每支高空点火器点火，点燃每支引火筒，引燃每支长明灯，并引燃主火炬，此时，热电偶检测到火焰温度信号，并将信号送至PLC输入端，PLC输出控制关断引火筒燃料气电磁阀、高空点火器；一次点火流程完成。PLC进入监控状态。长明灯和主火炬保持燃烧状态。

火炬自动点火、报警均在现场PLC（手、自动点火控自柜）实现，并上传DCS报警、控制室遥控点火按钮接口。若火炬气排放过程中意外熄灭，来自火炬头内部热电偶检测信号将再次触发点火流程，PLC将根据点火条件的状态，确定是否再次点火。

4 火炬头及密封器

火炬燃烧器的设计能够满足在各种工况（不同流量、不同组分）下安全稳定的无烟燃烧。并且要求无噪音。能够及时的处理生产装置事故状态下紧急放空时的排放量，在最大排放量下燃烧不脱火，又能保证最小量放空时不回火。

分子密封器主要功能是保证在排放气中断后阻止空气倒流进火炬筒体内，确保再次排放时不会发生回火或爆炸。其工作原理是使用分子量较空气小的气体（常用氮气）作为密封气体，利用气体的浮力在分子密封器上部钟罩内形成一个高于大气压的区域，阻止空气进入火炬系统内部，从而防止火炬燃烧器头部燃烧着的火焰倒灌及发生内部爆炸事故。