石油化工火炬系統工藝設計分析

石油化工火炬系統工藝設計分析

石油和天然氣工業(yè)是一個重要的核心產業(yè)，石油和天然氣工業(yè)也受到國家的高度重視和支持。煉油裝置已經形成了規(guī)?；图s化、聯合化等特點，很多生產裝置都會在開工、停車、設備故障、停水、停電、火災等特殊情況下產生大量的可燃氣體。這種可燃氣體往往易燃易爆還有毒有害。火炬系統是煉油廠安全屏障上最重要的設施之一。在煉油廠的工藝裝置運行或者停止時，一些無法利用的可燃氣體能通過火炬系統及時有效地進行安全燃燒處理。還可以在煉油廠工藝裝置發(fā)生不可控的故障時，盡快釋放裝置中的可燃氣體，保證煉油廠始終處于安全環(huán)境中。煉油廠會通過火炬系統來燃燒這些可燃氣體，俗稱為火炬氣。目前煉油廠主要采用的是高架火炬系統，從而讓這些有害氣體燃燒后對周圍環(huán)境帶來最小的影響。火炬系統一旦發(fā)生意外，就會直接危害煉油廠及其周邊的環(huán)境安全。1高架火炬的安全性分析國外對火炬系統的研究開始于上世紀的70年代，主要是為解決化工裝置排放可燃氣體數量巨大的問題?；鹁嫦到y一般是分為封閉式系統、多級多燃燒器系統兩種類型。其中美國公司采用的多級多燃燒火炬系統的公司比較多。德州煉油廠里建有的兩套火炬系統已經安全正常使用了近40年。國內在石油化工行業(yè)里的火炬系統主要采用的是高架火炬設計。高架火炬的主要優(yōu)點是能處理排量規(guī)模比較大的可燃氣體。但是存在的缺點也很多，如可燃氣體如果燃燒不完全會冒出黑煙，影響大氣環(huán)境質量。如果可燃氣體的輸入量少的情況下，火炬系統無法進行完全燃燒。高架火炬長期在夜晚燃燒，讓人們心理上有一定的恐懼感?；鹁纥c火裝置在幾十米甚至上百米的高空，日常維護比較困難，加上高空風速等影響，火炬點火操作比較困難。國家規(guī)定，高架火炬必須具備90m以上的防火間距，這樣火炬系統就會占用企業(yè)大量的土地。火炬的正常運行中需要配備鼓風機等設備保證火炬的完全燃燒，增加了額外的成本支出。近些年隨著國家對“藍天工程”的重視，安全環(huán)保標準的提高，地面火炬系統因其獨特的優(yōu)勢也得到國家的重視。地面火炬系統因為火炬占地面積不大、安全穩(wěn)定性好、不需要高空檢修等優(yōu)點，主要應用于小排量的小型生產裝置上。多級式燃燒的地面火炬系統是目前工藝比較先進的系統。地面火炬系統的主要優(yōu)點是可燃氣體的燃燒不會發(fā)生回火，運行比較安全。不會出現火光污染，不會對周邊帶來熱輻射、低噪音等環(huán)境污染。能對不同流量的可燃氣體進行分級燃燒控制，而且設有安全防爆破的排放裝置。整個燃燒過程都是無煙燃燒，不需要高空維護，日常檢修便利、運行費用低。目前國內的煉油廠等石化企業(yè)，往往存在邊檢邊產、逐漸擴大規(guī)模等建設特點。為了保證火炬系統處于安全運行狀態(tài)，往往需要對不同生產運行條件下的可燃氣體排量進行燃燒處理。所以目前國內的煉化企業(yè)，往往采用地面火炬和高架火炬共同設置建設的方案，以此來應對不同工況的需要。同時，也更能滿足國家對安全環(huán)保、資源消耗上的規(guī)定。2設計火炬系統必須符合以下基本原則煉油廠火炬系統工藝的設計原理：一是安全環(huán)保原則?；鹁嫦到y的工藝設計中，流程的設計要做到統籌規(guī)劃流程，使系統操作維修方便、建成后使用中性價比高，保證實現可燃排放氣體，在突發(fā)條件下實現安全及時處理?；鹁嫦到y的地面和周邊裝置，要避免熱輻射、低噪聲等環(huán)境污染，對周邊的人和建筑物、其他生產裝置都不會帶來安全環(huán)保上的隱患。二是經濟效益原則?；鹁嫦到y的工程建設要滿足職業(yè)衛(wèi)生規(guī)定，在經濟上、環(huán)境上都不會對社會帶來影響，滿足社會效益的需要。三是集中控制原則?；鹁嫦到y要在設計上盡量集中設置或共用，減少對土地的占用，并方便日常對火炬系統的維護和檢修。四是規(guī)模合理原則。要根據煉油廠的產能和發(fā)展需要來設計火炬系統，在滿足火炬氣集中排放的條件下，控制火炬系統的規(guī)模，滿足國家相關的規(guī)范要求?；鹁嫦到y設計中要盡量采用先進、成熟的技術工藝，設備和原材料使用要避免進口，盡量國產。煉油廠火炬系統工藝的設計流程：火炬系統主要由放空系統和回收系統組成。主要由放空系統的火炬頭、點火裝置、分液器、水封器和管網等，以及回收系統的壓縮機、緩沖罐、分液罐、氣柜等設備組成?；鹁婀に嚵鞒痰脑O計原則是遵循安全環(huán)保、經濟可靠的需要；設計合理的工藝流程，防止火炬系統出現回火、火雨等現象；要注意工藝設計的合理和優(yōu)化，便于日常的維護和檢修；要合理設計阻火設施，預防發(fā)生爆炸事故；要滿足火炬氣完全燃燒的需要，保證火炬氣都在火炬的頂部進行充分燃燒。3工程中大型機械制劑系統的主要設計指標3.1突發(fā)事故工況下的可燃氣感悟該指標是根據對所有裝置的預測進行計算得到。在計算中要注意工藝裝置在突發(fā)事故情況下產生的可燃氣體會遠遠超過日常運行中排放的可燃氣體總量。如果發(fā)生突發(fā)事故時，把工藝裝置上每個排放點的排量進行比較。此時最大的排放量就可以作為單個工藝裝置可燃氣體最大排放量的參考數值。3.2阻燃引領氣體煉油廠規(guī)模比較大時，廠里的工藝裝置比較多，往往采用集約化管理，在一個火炬系統里進行可燃氣體的燃燒。在這種時候進行多個工藝裝置可燃氣體最大排放量的確定時，可以參考兩種特殊情況，一種是在裝置停水時出現的最大排放量，一種是裝置停電時需要處理的最大排放量。對這兩個特殊情況進行對比，排放量大的作為多個工藝裝置可燃氣體的最大排放量。3.3火炬高度的計算方法火炬的直徑主要是依據可燃氣體在火炬出口時的速度、最大排放量來決定。要對系統正常工作情況和突出實踐情況下的速度都進行采集對比，以這兩種情況下的可燃氣體在火炬出口的速度區(qū)間，作為火炬直徑計算的參考數值?；鹁娴母叨仁抢没鹁鏆馊紵龝r的輻射熱強度來進行計算。主要參考的條件是，正常運行時操作人員處于暴露狀態(tài)下的輻射熱強度，操作人員身穿防護衣時的輻射熱強度，發(fā)生極端事故操作人員必須迅速撤離到的安全地點的輻射熱強度。3.4排放點和管道起點和終點的壓力管道的直徑主要是依據燃氣流量不變時的介質流量，以及管道的起點和終點的壓力。在計算中要考慮不同排放點中這三個要素的變化情況。最后選取不同排放點的管道直徑計算出的最大值，作為可燃氣輸送管道的直徑參考值。4油擠出系統安全工程的安全建議4.1加強對氧漂的措施在火炬排量較大的情況下，要采用鼓風或者注汽的措施，讓氧氣能充分進入到火炬的火焰中心部位，從而讓整個火焰燃燒充分。注汽和鼓風裝置可以采用自動化設備，這樣能有效避免誤操作帶來的安全隱患。4.2空氣氣的密封為避免高架火炬在直徑越大的情況時，因為空氣倒流到火炬內部，造成火炬氣和空氣混合形成爆炸性物體，就需要密封裝置，在火炬氣管道上和火炬筒體上利用水進行液封。4.3安裝可靠的火力汽油裝置可以通過在火炬頭外側設置長明燈，長明燈在火炬氣通過時，會自動點燃可燃氣體，保證火炬氣長期正常的燃燒。4.4采用合理的度設計結合不同工況下的需求，確定火炬排放氣的流速和排放總管的尺寸。在管道布置時，安全閥的進出口管道安裝高度要高于火炬總管。管道坡度設計上要注意支管和主管出現低點或者袋形，設計坡向主管或者分液罐≥5