火炬頭漏火原因分析及防護(hù)

解英南（中國石油遼陽石化分公司，遼寧 遼陽 111003）

火炬頭漏火原因分析及防護(hù)

解英南（中國石油遼陽石化分公司，遼寧 遼陽 111003）

通過分析火炬頭漏火原因，提出火炬頭防護(hù)措施。

火炬頭;漏火;防護(hù)措施

1 概述

某石化廠火炬是2006年為20萬噸∕年乙二醇及配套工程乙烯部分配套建設(shè)的，火炬設(shè)計(jì)排放量624t∕h，火炬設(shè)計(jì)高度120m，火炬排放直徑DN1250mm，由火炬頭、分子封、火炬筒體、火炬塔架、分液罐、水封罐、儀表及電氣設(shè)施等組成，火炬氣排放的主要組成為甲烷、乙烯、丙烯及烴類可燃?xì)怏w，該火炬在2013年經(jīng)歷一次改造。火炬在運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)在火炬頭下部消煙蒸汽消音罩處的一側(cè)有泄漏火焰的現(xiàn)象，泄露火焰處的消音罩外壁已經(jīng)熏黑，在裝置火炬物大量排放時(shí)，漏火現(xiàn)象十分明顯。火炬頭漏火現(xiàn)象的發(fā)生，影響火炬頭的安全運(yùn)行，給設(shè)備的安全帶來隱患。

2 漏火原因分析[1]

經(jīng)查閱圖紙及資料，觀察火炬運(yùn)行情況，近距離檢查火炬頭漏火部位，火炬頭漏火的原因分析如下：

2.1 火炬頭筒體變形、開裂

近距離觀察火炬頭筒體，發(fā)現(xiàn)筒體邊緣焊縫開裂，筒體變形，筒體頂部穩(wěn)火模塊變形彎曲，分析原因?yàn)椋?/p>

火炬頭長期高溫燃燒，蒸汽閥門調(diào)整不及時(shí)，當(dāng)火炬物大量排放時(shí)，消煙蒸汽不能及時(shí)給火炬頭進(jìn)行保護(hù)，筒體溫度變化較大，金相組織發(fā)生變化，金屬強(qiáng)度降低，筒體變形。

火炬頭燃燒排放的氣體存在較大量的酸性氣，與冷凝水混合，在火炬長期運(yùn)行中受環(huán)境高寒及火炬內(nèi)高溫的交錯(cuò)熱應(yīng)力影響，在酸性氣腐蝕的作用下造成火炬頭筒體金屬疲勞產(chǎn)生裂紋，火炬物沿裂紋外泄至筒體外部燃燒[2]。

2.2 蒸汽引射管減薄、變形、斷裂

蒸汽環(huán)管開裂，梅花噴嘴脫落或損壞，使消煙蒸汽無法通過引射蒸汽管送到火炬筒體內(nèi)部，造成消煙蒸汽引射管沒有蒸汽保護(hù)，長期高溫燃燒，引射管變形、斷裂。

蒸汽引射管材質(zhì)為304ss鋼，耐高溫能力差，長時(shí)間超高溫燃燒，造成金屬內(nèi)部金相組織變化，強(qiáng)度降低，同時(shí)由于火炬物的高速?zèng)_刷，造成引射管管壁減薄。

2.3 消煙蒸汽環(huán)管開裂，梅花噴嘴脫落

火炬頭內(nèi)部引射蒸汽管燒損后，因沒有消煙蒸汽，無法給筒體降溫，燃燒物無法被托高，致使火炬物在筒體內(nèi)部燃燒，火焰通過喇叭口串到消煙蒸汽環(huán)管處，造成環(huán)管過燒，導(dǎo)致其裂紋。

蒸汽含水量大，導(dǎo)致蒸汽管線因水錘而振動(dòng)。在長期振動(dòng)和溫度蠕變作用下，加之蒸汽環(huán)管開裂，梅花噴嘴焊縫開裂而脫落。

梅花噴嘴支管與蒸汽環(huán)管連接為開孔焊接，強(qiáng)度不足，造成焊縫開裂。

2.4 消音罩損壞

蒸汽環(huán)管內(nèi)泄漏的蒸汽對(duì)消音罩產(chǎn)生沖刷，導(dǎo)致消音罩內(nèi)部損壞，消音棉及鋼絲網(wǎng)基本脫落，而火炬頭內(nèi)部串出的火焰，造成消音罩外層壁板過燒，導(dǎo)致其變形損壞。

2.5 蒸汽調(diào)節(jié)閥失靈

現(xiàn)場消煙蒸汽使用量，利用控制、調(diào)節(jié)三臺(tái)蒸汽調(diào)節(jié)閥來控制，蒸汽閥口徑分別為DN150、DN200、DN350，各設(shè)一條副線閥門。若蒸汽調(diào)節(jié)閥失靈，調(diào)節(jié)閥現(xiàn)場開度與控制室DCS顯示不同步，或者現(xiàn)場蒸汽調(diào)節(jié)閥操作不動(dòng)作，當(dāng)大量火炬物外排時(shí)，消煙蒸汽無法及時(shí)調(diào)節(jié)，就會(huì)造成火炬頭部件無法得到蒸汽保護(hù)而過燒。

2.6 操作不當(dāng)

火炬長明燈設(shè)有溫度熱電偶，遠(yuǎn)傳至DCS控制畫面內(nèi)，現(xiàn)場配備高清工業(yè)攝像頭，以便于時(shí)時(shí)觀察火炬頭的燃燒狀況。若操作者不能時(shí)時(shí)通過工業(yè)監(jiān)控電視觀察火炬的燃燒狀況，當(dāng)火炬物排放量大時(shí)，無法及時(shí)調(diào)整蒸汽閥門的開度，蒸汽量無法及時(shí)跟進(jìn)，致使火炬冒黑煙、火炬熄滅、火炬頭部件損傷。

3 防護(hù)措施[3][4]

根據(jù)綜上原因分析，可以通過以下措施進(jìn)行防護(hù)：

3.1 筒體補(bǔ)焊加固

a.平整筒體，對(duì)筒體開裂處補(bǔ)焊。對(duì)筒體頂部的穩(wěn)火模塊進(jìn)行平整，恢復(fù)其穩(wěn)火功能。

b.在筒體頂部加外加強(qiáng)圈，防止筒體過熱變形。

c.在筒體外加強(qiáng)圈下部增加立板拉筋，防止筒體變形。

d.在火炬頭筒體內(nèi)壁涂抹一層約40mm厚、1500mm高的耐火膠泥，起到隔熱的作用，減少筒體的受熱程度。

3.2 更換燒損的蒸汽引射管

更換燒損的蒸汽引射管，用等離子切割器切除減薄、變形的引射管，更換材質(zhì)為310ss鋼的引射管，在引射管外部加材質(zhì)為310ss的固定圈，在蒸汽引射管頂部外沿加補(bǔ)強(qiáng)圈，補(bǔ)強(qiáng)圈下部加立板筋板，防止引射管變形、斷裂。

3.3 消煙蒸汽環(huán)管補(bǔ)焊，梅花噴嘴角焊縫加凸臺(tái)

a.對(duì)蒸汽環(huán)管開裂處進(jìn)行補(bǔ)焊。

b.梅花噴嘴與蒸汽環(huán)管連接管處加補(bǔ)強(qiáng)，加凸臺(tái)，提高焊縫抗拉強(qiáng)度，防止梅花噴嘴脫落。

c.調(diào)整梅花噴嘴與蒸汽喇叭口的距離，提高喇叭口蒸汽流通量，減少蒸汽泄露量。

3.4 消音罩修補(bǔ)，增設(shè)耐火棉

消音罩外壁修補(bǔ)，內(nèi)壁增設(shè)一層耐火棉，起到隔熱的作用，防止消音罩損壞。

3.5 加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場調(diào)節(jié)閥的檢查

加強(qiáng)火炬不間斷巡檢，加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場調(diào)節(jié)閥的檢查，經(jīng)常核對(duì)現(xiàn)場調(diào)節(jié)閥的開度是否與DCS控制畫面顯示一致，出現(xiàn)問題及時(shí)檢修。

3.6 加強(qiáng)操作管理，細(xì)化操作規(guī)程

優(yōu)化工藝參數(shù)，加強(qiáng)火炬巡檢，制定減少排放的具體措施。

操作者應(yīng)通過工業(yè)監(jiān)視電視加強(qiáng)對(duì)火炬頭燃燒的監(jiān)控，及時(shí)控制、調(diào)節(jié)蒸汽閥的開度，托高火焰，降低火炬頭溫度，保護(hù)火炬頭；同時(shí)防止火炬燃燒冒黑煙和火炬熄滅火炬物向大氣排放污染環(huán)境。

4 結(jié)語

火炬頭改造以后，運(yùn)行良好，解決了火炬頭漏火現(xiàn)象的發(fā)生，消除了火炬運(yùn)行的安全隱患，為裝置平穩(wěn)運(yùn)行和安全生產(chǎn)提供了保障。

[1]李常嶺.火炬頭損壞原因及改進(jìn)[J].通用機(jī)械,2005,04.

[2]仲躋嶺,吳金曉.酸性氣火炬頭問題分析及修復(fù)[J].中國機(jī)械,2014,15.

[3]徐燕平.火炬消音器處著火原因分析及防護(hù)[J].江西石油化工,1999,03.

[4]劉興茂,寇國,王相飛,郭強(qiáng).蒸汽消除火炬黑煙的原理與方法[J].河北化工,2010,06.

解英南，男，2010年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（華東），工程師，現(xiàn)從事設(shè)備管理工作。