煉廠火炬氣分級(jí)排放工藝的研究

蔣敦藝

（中國(guó)石油廣西石化公司，廣西 欽州 535000）

火炬系統(tǒng)是煉油生產(chǎn)中重要的安全環(huán)保設(shè)施之一，為保證煉廠火炬系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，配備合理的工藝流程及自動(dòng)控制系統(tǒng)，減少火炬低流量排放，有效防止火炬回火，切實(shí)加強(qiáng)煉油企業(yè)安全生產(chǎn)及環(huán)境保護(hù)至關(guān)重要。

近年來全國(guó)新建煉廠在開工時(shí)，火炬系統(tǒng)多次發(fā)生事故，火炬回火爆炸，造成重大經(jīng)濟(jì)損失，影響新建煉廠正常開工。因此某南方新建煉廠火炬系統(tǒng)合理配置了火炬系統(tǒng)分級(jí)排放流程及自動(dòng)控制系統(tǒng)，有效地防止火炬回火，保證生產(chǎn)安全。

1 優(yōu)化火炬分級(jí)排放工藝流程

火炬在小流量排放時(shí)，火炬筒體急速降溫造成回火，為解決這一情況需要減少小流量排放及防止火炬回火。南方某煉廠火炬建立了分級(jí)排放流程，可減少小流量排放，同時(shí)建立了多種防回火措施。

1.1 防止火炬回火措施

① 設(shè)立火炬水封罐，防止回火。高、低壓放空系統(tǒng)各自設(shè)有獨(dú)立的φ5.00m×17m 的水封罐。水封罐分別設(shè)有3個(gè)檔位，同時(shí)設(shè)有水封罐溢流及自動(dòng)補(bǔ)水。

② 在水封罐后管道上設(shè)立氮?dú)饨o氣點(diǎn)，保持火炬通體正壓。高、低壓火炬分別在水封罐后管道上設(shè)立了氮?dú)庋a(bǔ)氣系統(tǒng)，氮?dú)獗３治盒×髁垦a(bǔ)氣，保證火炬通體正壓，防止回火。

③ 設(shè)立火炬底部蒸汽，保持火炬通體正壓。同時(shí)，高、低壓火炬設(shè)置有底部蒸汽，在結(jié)束防空燃燒時(shí)開啟底部蒸汽，減少火炬因溫度降低產(chǎn)生的負(fù)壓，保證火炬通體正壓，防止回火。

④ 設(shè)立氣柜回補(bǔ)系統(tǒng)，必要時(shí)氣柜回補(bǔ)壓力，保持正壓。高、低壓火炬放空管網(wǎng)壓力分別與其相配套氣柜的入口閥門進(jìn)行聯(lián)鎖，當(dāng)火炬放空管網(wǎng)壓力下降到設(shè)定值時(shí)，其相配套氣柜的入口閥門開啟，氣柜內(nèi)氣體通過入口管線返回到火炬放空管網(wǎng)，進(jìn)行回補(bǔ)。

1.2 設(shè)計(jì)火炬分級(jí)排放工藝流程

高、低壓放空系統(tǒng)各自設(shè)有獨(dú)立的放空總管、分液罐、水封罐，在2個(gè)分液罐前和2 個(gè)水封罐后各設(shè)一個(gè)連通閥。

高、低壓放空氣體可通過各自獨(dú)立的放空總管、分液罐、水封罐后，分別排入高壓、低壓火炬筒體，經(jīng)各自火炬頭高空燃燒排放。

低/高壓火炬聯(lián)鎖邏輯如圖1所示。

圖1 低/高壓火炬聯(lián)鎖邏輯

當(dāng)?shù)蛪悍趴障到y(tǒng)的排放量大于設(shè)定值200000m3·h-1時(shí)，打開高、低壓分液罐前的連通閥和高壓火炬筒體根部閥，部分低壓放空氣分流至高壓系統(tǒng)，通過高壓放空氣分液罐和高壓放空氣水封罐，排入高壓火炬筒體，此時(shí)高低壓火炬同時(shí)燃燒排放。

當(dāng)放空量小于設(shè)定值200000m3·h-1時(shí)，關(guān)閉高、低壓分液罐前的連通閥，關(guān)閉高壓火炬根部閥（或低壓火炬根部閥），打開水封罐后邊的連通閥，打開低壓火炬根部閥（或高壓火炬根部閥），高、低壓放空氣體通過各自的分液罐和水封罐后，排入低壓火炬筒體（或高壓火炬筒體），此時(shí)只點(diǎn)燃低壓火炬（或高壓火炬）。

1.3 設(shè)計(jì)火炬自動(dòng)點(diǎn)火控制系統(tǒng)

火炬設(shè)施設(shè)3套地面點(diǎn)火系統(tǒng)和3套遠(yuǎn)程點(diǎn)火系統(tǒng)（火炬頭電點(diǎn)火系統(tǒng)），遠(yuǎn)程點(diǎn)火系統(tǒng)與放空管道的壓力連鎖，當(dāng)達(dá)到其設(shè)定值時(shí)遠(yuǎn)程點(diǎn)火器自動(dòng)點(diǎn)火。在遠(yuǎn)程點(diǎn)火出現(xiàn)故障時(shí)，可啟動(dòng)地面點(diǎn)火器點(diǎn)火。

低壓火炬自動(dòng)點(diǎn)火條件：當(dāng)?shù)蛪悍趴展芫€壓力（PSH-1001）或高壓放空氣管線壓力（PSH-1002）低于各自設(shè)定值時(shí)，根據(jù)人工選擇，啟動(dòng)低壓火炬點(diǎn)火程序。

高壓火炬自動(dòng)點(diǎn)火條件：當(dāng)?shù)蛪悍趴展芫€壓力（PSH-1001）或高壓放空氣管線壓力（PSH-1002）高于各自設(shè)定值時(shí)，根據(jù)人工選擇，啟動(dòng)高壓火炬點(diǎn)。

點(diǎn)火過程：

在聯(lián)鎖自動(dòng)點(diǎn)火與手動(dòng)點(diǎn)火按鈕作用下（不包括長(zhǎng)明燈單獨(dú)點(diǎn)火功能），火炬的長(zhǎng)明燈和點(diǎn)火器同時(shí)點(diǎn)燃，只要有一臺(tái)長(zhǎng)明燈沒點(diǎn)燃，繼續(xù)按設(shè)定的程序進(jìn)行。

長(zhǎng)明燈點(diǎn)火過程：每次最多可連續(xù)點(diǎn)3次，每次最多60s，每次間隔10s，總時(shí)間長(zhǎng)度為200s。在3次點(diǎn)火過程中，只要火焰溫度超過100℃，就立即停止點(diǎn)火，畫面顯示長(zhǎng)明燈點(diǎn)燃。

如果3次點(diǎn)火動(dòng)作過后（200s）仍沒點(diǎn)燃（溫度低于100℃），說明點(diǎn)火設(shè)備有問題或者點(diǎn)火工藝過程有問題，停止點(diǎn)火，以保護(hù)點(diǎn)火設(shè)備。

但是在點(diǎn)火信號(hào)存在的情況下，如果火焰溫度低于100℃，將自動(dòng)重啟200s的點(diǎn)火過程。

高壓火炬與此相似，略。

2 火炬分級(jí)排放優(yōu)化效果

2.1 防回火設(shè)施

火炬系統(tǒng)配置水封罐、底部蒸汽及在水封罐后管道上設(shè)立氮?dú)饨o氣點(diǎn)，同時(shí)配置氣柜回補(bǔ)系統(tǒng)，使火炬運(yùn)行能保持正壓，防止回火。

2.2 分級(jí)排放

利用火炬水封罐前后高、低壓聯(lián)通閥，將高、低壓放空管網(wǎng)聯(lián)通，通過放空流量對(duì)聯(lián)通閥進(jìn)行控制，合理排放火炬，有效減少了火炬小流量排放。

2.3 自動(dòng)點(diǎn)火控制系統(tǒng)

火炬自動(dòng)點(diǎn)火控制系統(tǒng)，通過管網(wǎng)的流量、壓力來控制火炬長(zhǎng)明燈的點(diǎn)燃與熄滅，有效減少了長(zhǎng)明燈的不必要燃燒，從而節(jié)省燃料氣消耗。在裝置不排放的情況下火炬長(zhǎng)明燈處于熄滅備燃狀態(tài)，在裝置排放時(shí)能及時(shí)有效地點(diǎn)燃長(zhǎng)明燈。

3 結(jié)論

火炬系統(tǒng)配置水封罐、底部蒸汽及在水封罐后管道上設(shè)立氮?dú)饨o氣點(diǎn)，同時(shí)配置氣柜回補(bǔ)系統(tǒng)，能保持火炬正壓，防止火炬回火?；鹁嫦到y(tǒng)分級(jí)排放能減少火炬小流量排放，防止火炬回火?；鹁孀詣?dòng)點(diǎn)火控制裝置放空時(shí)，能快速點(diǎn)燃火炬，使火炬安全可靠運(yùn)行。自廣西石化公司開工以來，上述系統(tǒng)運(yùn)行正常，火炬未發(fā)生一次回火。