自卸捆綁式火炬系統(tǒng)在煉廠中的應(yīng)用

（中國(guó)石油呼和浩特石化公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010000）

1 概述

呼和浩特石化公司500 萬(wàn)噸/年煉油擴(kuò)能改造工程，新建3 套火炬用于新建裝置正常、事故火炬氣的排放和燃燒。3 套火炬分別為高壓火炬、低壓火炬、酸性氣火炬。3 套火炬共用一個(gè)塔架，采用可拆卸塔架結(jié)構(gòu)，塔架根開(kāi)24 米，高度145米。火炬界區(qū)內(nèi)主要包括火炬頭、火炬筒體、分液罐、水封罐、火炬塔架、地面內(nèi)傳焰點(diǎn)火器、高空電點(diǎn)火裝置、低壓防爆配電柜、防爆配電柜、儀表接線箱、界區(qū)內(nèi)火炬氣及公用工程、自控儀表工程、電氣工程、土建及結(jié)構(gòu)工程等。

2 自卸式捆綁火炬的結(jié)構(gòu)形式

2.1 為方便火炬的拆裝，各火炬集中布置在火炬塔架的一側(cè)，該火炬塔架側(cè)面是垂直的，以便各火炬的安裝和拆卸。

2.2 火炬筒體共分成7 段，每段長(zhǎng)約21 米。各段筒體之間通過(guò)法蘭連接。

2.3 蒸汽、燃料氣等各種公用工程管道全部敷設(shè)在火炬筒體上，與火炬筒體一樣相應(yīng)分成7 段，每段之間通過(guò)法蘭連接。

2.4 塔架和筒體之間設(shè)有H 型導(dǎo)軌，火炬筒體上安裝有導(dǎo)向支腳，導(dǎo)向支腳可方便地在H 型導(dǎo)軌中滑動(dòng)。

2.5 火炬筒體固定在一基礎(chǔ)支座上，基礎(chǔ)支座底部有一鉸支座，火炬筒體可繞鉸支座在90°范圍內(nèi)自由翻轉(zhuǎn)。

2.6 火炬筒體的安裝和拆卸是通過(guò)安裝在地面的卷?yè)P(yáng)機(jī)來(lái)完成。安裝時(shí)自上而下倒裝，先安裝火炬頭及最上段筒體，最后安裝最下段筒體。拆下檢修時(shí)正好相反。

2.7 整個(gè)安裝和拆卸過(guò)程均在40 米高度以下完成。

3 火炬塔架

火炬塔架用于支撐H 型導(dǎo)軌和火炬筒體，并滿(mǎn)足火炬筒體的裝卸要求。火炬塔架的一個(gè)側(cè)面保持豎直，其余三個(gè)側(cè)面均為斜面。保持豎直的側(cè)面用于支撐H型導(dǎo)軌，火炬筒體將沿著H 型導(dǎo)軌上下滑動(dòng)。

火炬塔架為四邊形桁架鋼管結(jié)構(gòu)，變截面體系。各主要構(gòu)件之間采用法蘭聯(lián)接，其余構(gòu)件之間采用螺栓聯(lián)接。在塔架的豎直側(cè)面上對(duì)應(yīng)每一根火炬筒體均設(shè)有供提升或放下筒體用的提升吊耳，供在回轉(zhuǎn)過(guò)程中用于回轉(zhuǎn)筒體用的回轉(zhuǎn)吊耳。也是可拆卸式筒體在裝卸過(guò)程中需要使用到的關(guān)鍵部件。

4 火炬點(diǎn)火系統(tǒng)

火炬單元設(shè)兩套獨(dú)立的點(diǎn)火系統(tǒng)，可確保火炬點(diǎn)火的可靠性。一套是地面內(nèi)傳焰點(diǎn)火系統(tǒng)；另一套是高空電點(diǎn)火系統(tǒng)。高壓火炬、低壓火炬頭上各配設(shè)4 支高效、節(jié)能型長(zhǎng)明燈，酸性氣火炬頭上配設(shè)2支高效、節(jié)能型長(zhǎng)明燈，長(zhǎng)明燈保持常燃。此處著重介紹自動(dòng)點(diǎn)火系統(tǒng)：

自動(dòng)點(diǎn)火系統(tǒng)由觸發(fā)單元、控制單元、點(diǎn)火單元、執(zhí)行單元和檢測(cè)單元五大部分構(gòu)成。高空點(diǎn)火槍燃料氣管線上的氣動(dòng)切斷閥和高能點(diǎn)火發(fā)生器作為點(diǎn)火執(zhí)行單元；長(zhǎng)明燈熱電偶作為火焰檢測(cè)單元。自動(dòng)點(diǎn)火系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)顯示、報(bào)警、自動(dòng)點(diǎn)火和巡檢等功能。

控制單元根據(jù)火炬氣的壓力信號(hào)，判斷是否有火炬氣排放；同時(shí)根據(jù)長(zhǎng)明燈溫度信號(hào)決定是否應(yīng)發(fā)出點(diǎn)火信號(hào)。若有火炬氣排放，亦即有火炬氣壓力信號(hào)，不管長(zhǎng)明燈處于何種狀態(tài)，控制單元都將發(fā)出點(diǎn)火指令：打開(kāi)長(zhǎng)明燈燃料氣管線上的氣直動(dòng)切斷閥和高空點(diǎn)火槍燃料氣管線上的氣直動(dòng)切斷閥，觸發(fā)高空電點(diǎn)火裝置點(diǎn)燃高空點(diǎn)火槍?zhuān)呖拯c(diǎn)火槍的火焰隨后引燃長(zhǎng)明燈。當(dāng)長(zhǎng)明燈熱電偶檢測(cè)到長(zhǎng)明燈已燃后，點(diǎn)火控制單元將切斷高空點(diǎn)火槍燃料氣管線上的氣動(dòng)切斷閥，同時(shí)停止點(diǎn)火。自動(dòng)點(diǎn)火系統(tǒng)回到巡檢狀態(tài)。

若控制單元在延時(shí)后，仍未接到火焰檢測(cè)單元發(fā)出的長(zhǎng)明燈"有火"反饋，則表明點(diǎn)火失敗，此時(shí)將繼續(xù)點(diǎn)火程序。經(jīng)若干次點(diǎn)火程序后，依然無(wú)法檢測(cè)到長(zhǎng)明燈"有火"反饋，系統(tǒng)將發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

5.1 自動(dòng)點(diǎn)火系統(tǒng)具有以下功能：

5.1.1 自動(dòng)巡檢點(diǎn)火觸發(fā)信號(hào)。若火焰檢測(cè)單元檢測(cè)到長(zhǎng)明燈熄滅，則發(fā)出點(diǎn)火指令重新點(diǎn)燃長(zhǎng)明燈。

5.1.2 自動(dòng)判斷點(diǎn)火是否成功。點(diǎn)火成功后自動(dòng)切斷高空點(diǎn)火槍的燃料氣供應(yīng)和高能點(diǎn)火發(fā)生器的電源供應(yīng)；如遇點(diǎn)火故障，則發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

5.1.3 顯示長(zhǎng)明燈工作狀態(tài)。自動(dòng)實(shí)現(xiàn)定期點(diǎn)火（即使無(wú)點(diǎn)火觸發(fā)信號(hào)），檢驗(yàn)點(diǎn)火程序和點(diǎn)火系統(tǒng)各部分的運(yùn)行情況，點(diǎn)火時(shí)間間隔可在程序中設(shè)定。

6 自動(dòng)化控制

6.1 長(zhǎng)明燈設(shè)熱電偶，溫度信號(hào)送PLC柜，作為判斷其工作狀況的依據(jù)。

6.2 消煙蒸汽的調(diào)節(jié)由操作人員于機(jī)柜室內(nèi)根據(jù)火炬運(yùn)行情況，通過(guò)遙操蒸汽管線上的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)。

6.3 各水封罐設(shè)現(xiàn)場(chǎng)液位計(jì)、液位變送器、現(xiàn)場(chǎng)溫度計(jì)和壓力表。液位信號(hào)送PLC和裝置DCS，實(shí)現(xiàn)高、低液位報(bào)警，控制新鮮水管線上氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度。

6.4 高壓火炬、低壓火炬分液罐設(shè)現(xiàn)場(chǎng)液位計(jì)、液位變送器、現(xiàn)場(chǎng)溫度計(jì)和壓力表。液位信號(hào)送PLC和裝置DCS，實(shí)現(xiàn)高、低液位報(bào)警，用于控制排凝管線上的凝液泵。凝液泵手動(dòng)開(kāi)，自動(dòng)關(guān)。

6.5 高空點(diǎn)火裝置的點(diǎn)火：高空點(diǎn)火裝置的點(diǎn)火可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制、PLC控制室和裝置DCS遠(yuǎn)程遙操控制。

6.6 火炬界區(qū)內(nèi)設(shè)可燃?xì)怏w報(bào)警儀，模擬信號(hào)送PLC控制室和裝置DCS實(shí)現(xiàn)報(bào)警。

6.7 密封氮?dú)膺B續(xù)吹掃的控制由自力式調(diào)壓閥和限流孔板實(shí)現(xiàn)。緊急吹掃通過(guò)放空氣管路上的流量信號(hào)和溫度信號(hào)由PLC自動(dòng)控制。

6.8 新鮮水管線上設(shè)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制新鮮水流量；調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度根據(jù)水封罐內(nèi)的液位信號(hào)進(jìn)行控制。

7 自卸式火炬所解決的問(wèn)題

自卸式捆綁高架火炬，包括火炬頭和由多段筒體組成的火炬筒體，每段筒體在兩端分別設(shè)置有用于筒體之間首尾連接的第一連接元件，火炬頭的底部設(shè)置有第一連接元件；其裝卸系統(tǒng)包括卷?yè)P(yáng)機(jī)、塔架、繩和所述火炬以及設(shè)置在塔架的側(cè)面上的導(dǎo)軌，火炬的每段筒體包括用于與導(dǎo)軌可滑移地連接的支撐元件；其中的卷?yè)P(yáng)機(jī)包括用于提升每段筒體的提升卷?yè)P(yáng)機(jī)，每段筒體包括用于通過(guò)繩與提升卷?yè)P(yáng)機(jī)連接的第二連接元件；利用該裝卸系統(tǒng)分段裝卸該高架火炬的火炬筒體和火炬頭，從而實(shí)現(xiàn)了多個(gè)火炬集中捆綁設(shè)置，又能滿(mǎn)足故障火炬的檢修工作不影響其他火炬的燃燒。

[1]余化.淺析大型煤化工項(xiàng)目火炬系統(tǒng)設(shè)計(jì)【J】.化肥設(shè)計(jì)，2012（08）.

[2]詹世平.快速確定火炬系統(tǒng)配管尺寸【J】.大連大學(xué)學(xué)報(bào)，1992(12).