地火炬闪爆原因分析及处理措施

林艳萍

摘 要：常压低温丙烷、丁烷储罐，虽然储罐都包了保温层，但是在储存的过程中不可避免的会吸收环境的热量，从而产生较多的蒸发气，在其配套使用的压缩机出现故障无法正常使用时，为保证储罐的安全就需要将蒸发气排至火炬进行处理。但是地火炬在使用的过程中系统管线内却发生闪爆，本应是安全最后的一道防线，但是在使用过程中却出现不安全的状态。文章根据某公司地火炬出现的异常情况来分析地火炬管道内闪爆的原因并提出相应的处理措施。

关键词：地火炬 闪爆 原因分析 处理措施

中图分类号：TQ053.2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）07（b）-0000-00

1. 工艺简介

某公司的地火炬主要由排放管网、点火器及燃烧器三部分组成。

如图1所示，该公司地火炬的流程主要有两路，一路是高压火炬线（主要接收DME生产装置排放的尾气，正常情况下尾气排放量在200Nm3/h左右，尾气的主要成分有H2、CO、CO2、二甲醚等），另一路是低压火炬线，两路火炬线在库区内是独立敷设布管，在火炬区则两路管线在分配器汇合后分4路进入火炬炉膛进行燃烧处理。

为适应不同工况和火炬气流量变化的要求，地火炬设施采用分级燃烧。第一级燃烧系统常开，其余各级燃烧系统上设气动切断阀和爆破片旁路。在正常状态下第一级燃烧系统处于打开状态，当火炬气排放量增大时，后序各级燃烧系统依次打开。

为使放空气进入炉膛后安全充分的燃烧，根据放空气的排放情况，通过设置在排放气总管的压力变送器，对排放气进行由压力监测控制的分级燃烧。各级燃烧系统开启情况如下：

（1）第1级燃烧器：

第1及管线为常开，用以处理小量的排放气。在其它级别气动阀门都关闭的情况下，排放气通过第1级的燃烧器燃烧。

（2）第2级燃烧器：

当第1级燃烧器投入运行后，若放空气总压力大于等于8Kpa时，第2级气动阀自动打开投入运行。

第2级气动阀打开后，若放空气总管压力降低，且当总管压力小于5Kpa后，第2级的气动阀自动关闭。燃烧级别自动回到上一级。

（3）第3级燃烧器：

当第2级燃烧器投入运行后，若放空气总压力大于等于第3级设定的压力时，第3级气动阀自动打开投入运行。

第3级气动阀打开后，若放空气总管压力降低，且当总管压力小于5Kpa后，第3级的气动阀自动关闭。燃烧级别自动回到上一级。

（4）第4级燃烧器：

当第3级燃烧器投入运行后，若放空气总压力大于等于第4级设定的压力时，第4级气动阀自动打开投入运行。

第4级气动阀打开后，若放空气总管压力降低，且当总管压力小于5Kpa后，第4级的气动阀自动关闭。燃烧级别自动回到上一级。

（5）紧急开阀控制：

不论当前处于哪一级燃烧，当放空气总管压力大于10Kpa时，都将立即自动打开后续两级的气动开关阀，用于快速将大量放空气送入燃烧炉内燃烧。

图1 地火炬流程简图

2. 事故现象

分配器及第四级排放管周期性发出爆响声，并且第四级排放管发热。除分配器及第四级排放管有爆响外，第一、二、三级的排放管都没有爆响现象，排放管也没有发热。

3. 原因分析

正常状况下，××公司的地火炬的工艺应是如下的状态：①第二级、第三级、第四级排放管的手阀为全开；②爆破片无损坏；③相应管线法兰密封性好。

爆响时火炬系统的状态：①第二级、第三级、第四级排放管的爆破片损坏，故相应管线的手动阀关闭待更换爆破片；②第四级手阀微内漏及锅炉气源隔离阀微内漏（第二级、第三级排放管手阀无内漏）；③曾拆松第四级爆破片法兰，法兰重新上紧后，由于爆破片下法兰为常压无法试漏该法兰气密性；④DME尾气停止向火炬排放，而是引至锅炉系统，使用尾气烧锅炉。

根据多次技术讨论及现场查看，讨论认为爆响声是DME尾气渗漏至火炬炉膛端所致，因为当时整个库区除了DME装置有排放尾气外，其他点都没有排放，故可以断定发生爆响的可燃物是DME尾气（通过内漏阀门渗漏至炉膛端）。但是根据爆炸的三要素，爆炸发生需要的氧气及火源从哪里来？首先是氧气源的来源有两种可能：①第四级排放管的爆破片曾拆松过，恢复时没有用氮气置换及法兰未紧好，导致空气进入了第四级排放管；②由于4级排放管都是与炉膛的燃烧器与大气相通的，故空气也会进入排放管。而火源来源应是一级排放的燃烧器，由于炉膛端就只有该处有明火，到达第四及排放管的火源可能是回火也可能是管道热传递。

根据分析，分配器及第四及排放管的爆响声是因为有含氢气的DME尾气在管道内闪爆造成。众所所周知，氢气的爆炸极限很宽（4.1%～74.2%）并且着火能量很低，不纯时极容易爆炸并伴有爆鸣声。渗漏至火炬炉膛测的主要含氢气尾气在管道内不断的累积达到爆炸极限后在空气及着火源的共同作用下便产生了闪爆，由于可燃物是通过渗漏过去的，需要一定时间的累积才能达到浓度，故便出现了现场周期性的爆响。

4. 处理措施

（1）工艺改善。如图2所示，在每级排放管末端增加阻火器，阻隔回火及降低传热效应；

（2）更换已损坏的爆破片；

（3）打开第二、三、四级排放管的手阀，保证管道微正压正常流通，避免因阀门内漏可燃物积存，减少与空气及热能的接触；

（4）保持每条排放管均有氮气通入，保证管道微正压，防止回火。

（5）生产允许情况下，停用锅炉，保持高压火炬排放管畅通，保持正压状态。

图2 火炬排放管增加阻火器示意图

5 结语

通过工艺上的改善及操作上的变更，××公司的地火炬的闪爆问题得以解决。但是日常生产中，进行非常规作业后，相应的工艺流程应尽可能恢复其正常的作业状态，否则可能会出现很多意想不到的存在风险，威胁生产的安全。

参考文献

[1]于振波.油罐车发生闪爆事故原因分析[C].第四届中国国际防雷论坛论文摘编.

[2]李杰 朱海鹰.污油罐闪爆事故分析[J].石油化工安全技术，2002，18（3）：12-15.