多點(diǎn)式地面火炬系統(tǒng)組成及運(yùn)行維護(hù)

多點(diǎn)式地面火炬系統(tǒng)組成及運(yùn)行維護(hù)

在高火行業(yè)，與高火相比，少發(fā)火具有良好的環(huán)保節(jié)能性。本文以某乙烯廠多點(diǎn)式地面火炬為例,簡(jiǎn)單介紹地面火炬系統(tǒng)組成及其長期運(yùn)行中出現(xiàn)的一些問題,并給出建議。1自動(dòng)控制系統(tǒng)在火炬氣回收回收系統(tǒng)中的應(yīng)用多點(diǎn)式地面火炬由燃燒器、長明燈組件、點(diǎn)火設(shè)施、分級(jí)控制閥組、蒸汽消煙系統(tǒng)、氮?dú)夂蟠祾呦到y(tǒng)、防輻射墻、凝液回收系統(tǒng)及相關(guān)自動(dòng)控制系統(tǒng)組成。以某乙烯廠為例,其流程如下:裝置排放的高壓火炬氣經(jīng)火炬氣主管進(jìn)入分液罐,脫去帶液,然后進(jìn)入分級(jí)控制系統(tǒng),根據(jù)來氣壓力由低到高逐級(jí)打開分級(jí)閥釋放燃燒,同級(jí)蒸汽閥門自動(dòng)打開消煙,隨來氣壓力降低分級(jí)閥由高到低逐級(jí)關(guān)閉,分級(jí)閥關(guān)閉后同級(jí)氮?dú)夂蟠祾唛y門自動(dòng)打開吹掃2分鐘,防止回火。其主要特色如下。1.1低輻射火炬氣燃燒分級(jí)控制系統(tǒng)是多點(diǎn)式地面火炬的關(guān)鍵所在。通過分級(jí)控制閥改變投用的燃燒器數(shù)量,保證火炬氣在燃燒器處有足夠的速度與壓力,以吸入足夠的空氣形成低輻射的無煙燃燒,進(jìn)而滿足大流量火炬氣釋放的生產(chǎn)需求。如某乙烯烯烴火炬有19級(jí)分級(jí)控制閥,800多支火炬燃燒器,可滿足最大達(dá)1620t/h的事故工況釋放量的排放需求。1.2火炬分級(jí)、燃燒時(shí)間、燃燒溫度控制地面火炬燃燒器之間應(yīng)保持足夠的距離和高度以保證無煙燃燒所需的空氣,同時(shí)還應(yīng)保證同級(jí)燃燒器之間能夠相互傳焰、點(diǎn)火,相鄰但不同級(jí)的燃燒器之間不發(fā)生火焰干涉,以降低熱輻射和防止生煙。燃燒器的選型也很重要,一般采用多個(gè)交錯(cuò)排布的星型或梅花型多孔結(jié)構(gòu)1.3蒸汽消耗系統(tǒng)地面火炬前5級(jí)的燃燒器設(shè)有助燃蒸汽環(huán)1.4型安全閥為避免分級(jí)控制系統(tǒng)失效或某級(jí)分級(jí)閥故障,在每級(jí)分級(jí)閥均設(shè)計(jì)有旁路爆破針型安全閥,其起跳壓力高于相應(yīng)分級(jí)閥控制壓力。該閥采用了閥外設(shè)置的固定針來使密封塞保持在閥座上,當(dāng)系統(tǒng)作用于針上的力超過設(shè)定點(diǎn),針會(huì)彎曲使閥座松開,使火炬氣釋放。此閥優(yōu)點(diǎn)在于復(fù)位方便快捷,閥門起跳后僅需更換爆破針即可。1.5國家空氣源回收利用地面火炬每級(jí)設(shè)置至少兩個(gè)長明燈,長明燈采用空氣預(yù)混型一文丘里管結(jié)構(gòu),以急速通過文丘里管的燃料氣形成的負(fù)壓吸引空氣源源不斷進(jìn)入混合器,形成可燃混合氣,可遠(yuǎn)距離火花點(diǎn)火。長明燈本身設(shè)置有兩組熱電偶檢測(cè)火焰,若檢測(cè)到溫度低于177℃,系統(tǒng)將判定長明燈熄滅,會(huì)觸發(fā)報(bào)警并自動(dòng)引發(fā)HEI電子點(diǎn)火系統(tǒng)點(diǎn)火。此外,還設(shè)置有備份的自動(dòng)FFG型長明燈點(diǎn)火系統(tǒng)。1.6氮?dú)忾y向管網(wǎng)補(bǔ)壓為避免火炬系統(tǒng)背壓過低時(shí)進(jìn)入空氣,設(shè)置有氮?dú)獗Ｗo(hù)系統(tǒng)。當(dāng)火炬氣管網(wǎng)壓力低于500Pa時(shí),自動(dòng)打開氮?dú)忾y向管網(wǎng)補(bǔ)壓,管網(wǎng)壓力高于5kPa時(shí),停止氮?dú)庋a(bǔ)壓。為防止火炬降級(jí)時(shí)燃燒器流道回火,設(shè)置有氮?dú)夂蟠祾呦到y(tǒng),分級(jí)閥關(guān)閉后同級(jí)氮?dú)夂蟠祾唛y打開,自動(dòng)吹掃兩分鐘,將燃燒器流道內(nèi)所有烴類趕出系統(tǒng)。2火炬氣的處理某乙烯廠聚烯烴火炬共12級(jí),用于處理HDPE裝置、LLDPE裝置、JPP裝置、STPP裝置、產(chǎn)品罐區(qū)、C5分離裝置、乙烯低溫罐區(qū)、天然氣緩沖罐等八套裝置各工況下排放的高壓火炬氣,設(shè)計(jì)最高處理量為670t/h。在近十年運(yùn)行過程中,遇到的問題及解決建議羅列如下。2.1火炬系統(tǒng)壓力保持高此聚烯烴火炬升級(jí)基于順序分級(jí)控制技術(shù),系統(tǒng)根據(jù)火炬氣壓力從第一級(jí)直至最高級(jí)。初次投用時(shí)設(shè)置的升級(jí)壓力為,當(dāng)系統(tǒng)壓力P<10kPa,第一級(jí)分級(jí)閥關(guān)閉保持系統(tǒng)正壓;當(dāng)系統(tǒng)壓力10kPa<P<100kPa,第一級(jí)根據(jù)壓力調(diào)節(jié)直至全開;當(dāng)壓力P=100kPa,第二級(jí)開啟;延時(shí)5秒,當(dāng)壓力P=100kPa,第三級(jí)開啟,直至最后一級(jí)。當(dāng)壓力至110kPa,以同時(shí)開若干級(jí)的方式進(jìn)行泄壓。當(dāng)壓力至121kPa,爆破針型閥門打開泄壓。如此,就使火炬管網(wǎng)壓力保持較高,在運(yùn)行過程中,得到排放裝置反饋,生產(chǎn)泄壓不夠徹底,留有余壓,置換不凈,有安全風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)測(cè)試估算,調(diào)整升級(jí)壓力如下:當(dāng)壓力P<10kPa,第一級(jí)分級(jí)閥關(guān)閉保持系統(tǒng)正壓;當(dāng)壓力10kPa<P<50kPa,第一級(jí)根據(jù)壓力調(diào)節(jié)直至全開;當(dāng)壓力P≥50kPa,第二級(jí)開啟;延時(shí)5秒,當(dāng)壓力P≥50kPa,第三級(jí)開啟,直至第六級(jí)。當(dāng)壓力P≥90kPa第七級(jí)開啟;延時(shí)5秒,當(dāng)壓力高于90kPa繼續(xù)開下一級(jí)直至最后一級(jí)。當(dāng)壓力至100kPa,同時(shí)2-6級(jí)的方式進(jìn)行泄壓,延時(shí)5秒,壓力依然高于100kPa時(shí)繼續(xù)打開后6級(jí)。當(dāng)壓力至121kPa,爆破針型閥門打開泄壓。如此可滿足大部分裝置排放需求。特殊工況,如烴類儲(chǔ)罐檢修,需將罐內(nèi)余壓泄盡時(shí),管網(wǎng)壓力仍偏高,此時(shí),建議手動(dòng)打開火炬第二、第三級(jí),將管網(wǎng)壓力泄至低于10kPa,滿足生產(chǎn)需求。2.2ffg點(diǎn)火失敗在夏季暴雨時(shí)期,曾出現(xiàn)地面火炬長明燈大面積熄滅,同時(shí)HEI自動(dòng)點(diǎn)火系統(tǒng)與備份的FFG點(diǎn)火系統(tǒng)同時(shí)失效,致使長明燈不能及時(shí)復(fù)燃。每個(gè)長明燈配有兩個(gè)熱電偶溫度計(jì)檢測(cè)其溫度,設(shè)計(jì)有HEI高能點(diǎn)火與FFG點(diǎn)火兩路自動(dòng)點(diǎn)火系統(tǒng),其點(diǎn)火邏輯如下。當(dāng)同一長明燈的兩個(gè)熱電偶溫度計(jì)同時(shí)檢測(cè)的溫度低于177℃時(shí),系統(tǒng)判斷對(duì)應(yīng)的長明燈熄滅,系統(tǒng)報(bào)警,此時(shí)HEI模塊以每秒一個(gè)電火花的速度向火炬頭提供火花,火花持續(xù)提供直到有一個(gè)長明燈熱電偶監(jiān)測(cè)溫度高于177℃,系統(tǒng)判斷長明燈被點(diǎn)燃,停止HEI點(diǎn)火。當(dāng)HEI點(diǎn)火持續(xù)5分鐘后,長明燈未被點(diǎn)燃,系統(tǒng)判斷HEI點(diǎn)火失敗自動(dòng)啟動(dòng)FFG點(diǎn)火并報(bào)警。FFG點(diǎn)火每次只能點(diǎn)一個(gè)長明燈。系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)依次掃描各長明燈,當(dāng)發(fā)現(xiàn)某一長明燈熄滅后并處于HEI點(diǎn)火失敗時(shí),系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)FFG點(diǎn)火。點(diǎn)火流程為:先打開對(duì)應(yīng)長明燈的FFG線分級(jí)處氣動(dòng)球閥,再打開儀表風(fēng)氣動(dòng)球閥,5s后開燃料氣球閥,持續(xù)45s后進(jìn)行電打火,1s后燃料氣和儀表風(fēng)氣動(dòng)球閥關(guān)閉。等45s后如果長明燈未被點(diǎn)燃開始下一輪FFG點(diǎn)火。點(diǎn)火成功后自動(dòng)關(guān)閉FFG線分級(jí)處球閥。進(jìn)行三次后長明燈未被點(diǎn)燃判斷為點(diǎn)火失敗,不再進(jìn)行FFG點(diǎn)火。HEI與FFG點(diǎn)火失敗后均可手動(dòng)重置,重復(fù)點(diǎn)火。HEI點(diǎn)火失效經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)系點(diǎn)火線接線盒長期浸水導(dǎo)致線路短路?；鹁娴孛姹緫?yīng)填充直徑一英寸防輻射石子層,并具備相當(dāng)厚度,點(diǎn)火線接線盒藏于其中,上層石子隔絕火炬熱輻射,下層石子濾水保持接線盒不泡水。實(shí)際發(fā)現(xiàn)石子粒徑不足且混泥沙,造成濾水功能不足,接線盒泡水短路,HEI點(diǎn)火失效。建議更換符合規(guī)格的石子,將重新敷設(shè)的點(diǎn)火線電纜套以直徑一寸的鋼管作為導(dǎo)向管與保護(hù)管,防止水汽進(jìn)入。FFG點(diǎn)火失效系的燃料氣與儀表風(fēng)壓力設(shè)定不當(dāng),原設(shè)定為0.1MPa,可滿足正常需求,但在暴風(fēng)雨等惡劣天氣中則壓力不足,經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證將燃料氣與儀表風(fēng)壓力提高至0.2MPa時(shí)可滿足惡劣天氣下的點(diǎn)火需求。2.3聚烯烴火炬氣2017年某日,發(fā)現(xiàn)聚烯烴地面火炬附近出現(xiàn)異味,經(jīng)確認(rèn)此時(shí)長明燈系統(tǒng)運(yùn)行正常,該火炬升級(jí)至第三級(jí),但火焰燃燒不明顯,經(jīng)火炬氣采樣分析如表1。正常情況下聚烯烴火炬分析如表2。經(jīng)比對(duì)可發(fā)現(xiàn)系該火炬氣管網(wǎng)內(nèi)氮?dú)饨M分急劇升高,后經(jīng)確認(rèn)是某裝置有一個(gè)3000立方米球罐在進(jìn)行氮