地火炬閃爆原因分析及處理措施

林艷萍

摘 要：常壓低溫丙烷、丁烷儲(chǔ)罐，雖然儲(chǔ)罐都包了保溫層，但是在儲(chǔ)存的過程中不可避免的會(huì)吸收環(huán)境的熱量，從而產(chǎn)生較多的蒸發(fā)氣，在其配套使用的壓縮機(jī)出現(xiàn)故障無法正常使用時(shí)，為保證儲(chǔ)罐的安全就需要將蒸發(fā)氣排至火炬進(jìn)行處理。但是地火炬在使用的過程中系統(tǒng)管線內(nèi)卻發(fā)生閃爆，本應(yīng)是安全最后的一道防線，但是在使用過程中卻出現(xiàn)不安全的狀態(tài)。文章根據(jù)某公司地火炬出現(xiàn)的異常情況來分析地火炬管道內(nèi)閃爆的原因并提出相應(yīng)的處理措施。

關(guān)鍵詞：地火炬 閃爆 原因分析 處理措施

中圖分類號(hào)：TQ053.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）07（b）-0000-00

1. 工藝簡介

某公司的地火炬主要由排放管網(wǎng)、點(diǎn)火器及燃燒器三部分組成。

如圖1所示，該公司地火炬的流程主要有兩路，一路是高壓火炬線（主要接收DME生產(chǎn)裝置排放的尾氣，正常情況下尾氣排放量在200Nm3/h左右，尾氣的主要成分有H2、CO、CO2、二甲醚等），另一路是低壓火炬線，兩路火炬線在庫區(qū)內(nèi)是獨(dú)立敷設(shè)布管，在火炬區(qū)則兩路管線在分配器匯合后分4路進(jìn)入火炬爐膛進(jìn)行燃燒處理。

為適應(yīng)不同工況和火炬氣流量變化的要求，地火炬設(shè)施采用分級(jí)燃燒。第一級(jí)燃燒系統(tǒng)常開，其余各級(jí)燃燒系統(tǒng)上設(shè)氣動(dòng)切斷閥和爆破片旁路。在正常狀態(tài)下第一級(jí)燃燒系統(tǒng)處于打開狀態(tài)，當(dāng)火炬氣排放量增大時(shí)，后序各級(jí)燃燒系統(tǒng)依次打開。

為使放空氣進(jìn)入爐膛后安全充分的燃燒，根據(jù)放空氣的排放情況，通過設(shè)置在排放氣總管的壓力變送器，對(duì)排放氣進(jìn)行由壓力監(jiān)測(cè)控制的分級(jí)燃燒。各級(jí)燃燒系統(tǒng)開啟情況如下：

（1）第1級(jí)燃燒器：

第1及管線為常開，用以處理小量的排放氣。在其它級(jí)別氣動(dòng)閥門都關(guān)閉的情況下，排放氣通過第1級(jí)的燃燒器燃燒。

（2）第2級(jí)燃燒器：

當(dāng)?shù)?級(jí)燃燒器投入運(yùn)行后，若放空氣總壓力大于等于8Kpa時(shí)，第2級(jí)氣動(dòng)閥自動(dòng)打開投入運(yùn)行。

第2級(jí)氣動(dòng)閥打開后，若放空氣總管壓力降低，且當(dāng)總管壓力小于5Kpa后，第2級(jí)的氣動(dòng)閥自動(dòng)關(guān)閉。燃燒級(jí)別自動(dòng)回到上一級(jí)。

（3）第3級(jí)燃燒器：

當(dāng)?shù)?級(jí)燃燒器投入運(yùn)行后，若放空氣總壓力大于等于第3級(jí)設(shè)定的壓力時(shí)，第3級(jí)氣動(dòng)閥自動(dòng)打開投入運(yùn)行。

第3級(jí)氣動(dòng)閥打開后，若放空氣總管壓力降低，且當(dāng)總管壓力小于5Kpa后，第3級(jí)的氣動(dòng)閥自動(dòng)關(guān)閉。燃燒級(jí)別自動(dòng)回到上一級(jí)。

（4）第4級(jí)燃燒器：

當(dāng)?shù)?級(jí)燃燒器投入運(yùn)行后，若放空氣總壓力大于等于第4級(jí)設(shè)定的壓力時(shí)，第4級(jí)氣動(dòng)閥自動(dòng)打開投入運(yùn)行。

第4級(jí)氣動(dòng)閥打開后，若放空氣總管壓力降低，且當(dāng)總管壓力小于5Kpa后，第4級(jí)的氣動(dòng)閥自動(dòng)關(guān)閉。燃燒級(jí)別自動(dòng)回到上一級(jí)。

（5）緊急開閥控制：

不論當(dāng)前處于哪一級(jí)燃燒，當(dāng)放空氣總管壓力大于10Kpa時(shí)，都將立即自動(dòng)打開后續(xù)兩級(jí)的氣動(dòng)開關(guān)閥，用于快速將大量放空氣送入燃燒爐內(nèi)燃燒。

圖1 地火炬流程簡圖

2. 事故現(xiàn)象

分配器及第四級(jí)排放管周期性發(fā)出爆響聲，并且第四級(jí)排放管發(fā)熱。除分配器及第四級(jí)排放管有爆響外，第一、二、三級(jí)的排放管都沒有爆響現(xiàn)象，排放管也沒有發(fā)熱。

3. 原因分析

正常狀況下，××公司的地火炬的工藝應(yīng)是如下的狀態(tài)：①第二級(jí)、第三級(jí)、第四級(jí)排放管的手閥為全開；②爆破片無損壞；③相應(yīng)管線法蘭密封性好。

爆響時(shí)火炬系統(tǒng)的狀態(tài)：①第二級(jí)、第三級(jí)、第四級(jí)排放管的爆破片損壞，故相應(yīng)管線的手動(dòng)閥關(guān)閉待更換爆破片；②第四級(jí)手閥微內(nèi)漏及鍋爐氣源隔離閥微內(nèi)漏（第二級(jí)、第三級(jí)排放管手閥無內(nèi)漏）；③曾拆松第四級(jí)爆破片法蘭，法蘭重新上緊后，由于爆破片下法蘭為常壓無法試漏該法蘭氣密性；④DME尾氣停止向火炬排放，而是引至鍋爐系統(tǒng)，使用尾氣燒鍋爐。

根據(jù)多次技術(shù)討論及現(xiàn)場查看，討論認(rèn)為爆響聲是DME尾氣滲漏至火炬爐膛端所致，因?yàn)楫?dāng)時(shí)整個(gè)庫區(qū)除了DME裝置有排放尾氣外，其他點(diǎn)都沒有排放，故可以斷定發(fā)生爆響的可燃物是DME尾氣（通過內(nèi)漏閥門滲漏至爐膛端）。但是根據(jù)爆炸的三要素，爆炸發(fā)生需要的氧氣及火源從哪里來？首先是氧氣源的來源有兩種可能：①第四級(jí)排放管的爆破片曾拆松過，恢復(fù)時(shí)沒有用氮?dú)庵脫Q及法蘭未緊好，導(dǎo)致空氣進(jìn)入了第四級(jí)排放管；②由于4級(jí)排放管都是與爐膛的燃燒器與大氣相通的，故空氣也會(huì)進(jìn)入排放管。而火源來源應(yīng)是一級(jí)排放的燃燒器，由于爐膛端就只有該處有明火，到達(dá)第四及排放管的火源可能是回火也可能是管道熱傳遞。

根據(jù)分析，分配器及第四及排放管的爆響聲是因?yàn)橛泻瑲錃獾腄ME尾氣在管道內(nèi)閃爆造成。眾所所周知，氫氣的爆炸極限很寬（4.1%～74.2%）并且著火能量很低，不純時(shí)極容易爆炸并伴有爆鳴聲。滲漏至火炬爐膛測(cè)的主要含氫氣尾氣在管道內(nèi)不斷的累積達(dá)到爆炸極限后在空氣及著火源的共同作用下便產(chǎn)生了閃爆，由于可燃物是通過滲漏過去的，需要一定時(shí)間的累積才能達(dá)到濃度，故便出現(xiàn)了現(xiàn)場周期性的爆響。

4. 處理措施

（1）工藝改善。如圖2所示，在每級(jí)排放管末端增加阻火器，阻隔回火及降低傳熱效應(yīng)；

（2）更換已損壞的爆破片；

（3）打開第二、三、四級(jí)排放管的手閥，保證管道微正壓正常流通，避免因閥門內(nèi)漏可燃物積存，減少與空氣及熱能的接觸；

（4）保持每條排放管均有氮?dú)馔ㄈ耄ＷC管道微正壓，防止回火。

（5）生產(chǎn)允許情況下，停用鍋爐，保持高壓火炬排放管暢通，保持正壓狀態(tài)。

圖2 火炬排放管增加阻火器示意圖

5 結(jié)語

通過工藝上的改善及操作上的變更，××公司的地火炬的閃爆問題得以解決。但是日常生產(chǎn)中，進(jìn)行非常規(guī)作業(yè)后，相應(yīng)的工藝流程應(yīng)盡可能恢復(fù)其正常的作業(yè)狀態(tài)，否則可能會(huì)出現(xiàn)很多意想不到的存在風(fēng)險(xiǎn)，威脅生產(chǎn)的安全。

參考文獻(xiàn)

[1]于振波.油罐車發(fā)生閃爆事故原因分析[C].第四屆中國國際防雷論壇論文摘編.

[2]李杰 朱海鷹.污油罐閃爆事故分析[J].石油化工安全技術(shù)，2002，18（3）：12-15.