煉油廠碳氫火炬系統(tǒng)的工藝設計要點分析

李澤宇（中海石油煉化有限責任公司惠州煉化分公司，廣東 惠州 516086）

1 傳統(tǒng)開放火炬系統(tǒng)的缺陷

目前，不少大型的煉油廠都采用開放式火炬系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有以下幾點劣勢：①大量的火炬氣排放的時候，密封的水封面可能因承受不了強大的沖擊力而被沖破，導致火炬氣直接排入大氣。②水罐必須要連續(xù)不斷的補充用水，用以造成污染。③當水封罐的水飽和后，水對會火炬管產(chǎn)生一定的腐蝕。④在低溫情況下，水封罐會出現(xiàn)結(jié)冰情況，對火炬氣的排放起到阻礙。⑤露點高于密封水溫度的熱火炬氣排放時，火炬氣會在水封罐中冷凝為液態(tài)并再次聚集。如果此時發(fā)生火災，會導致燃燒部分出現(xiàn)火雨。⑥在寒冷的地區(qū)，必須要對水封罐進行防凍措施。

2 封閉式火炬系統(tǒng)的設計介紹

近年來，隨著封閉式火炬系統(tǒng)的工藝不斷提高，先進的儀表控制技術被引導火炬系統(tǒng)設計中，封閉式火炬系統(tǒng)的設計也應運而生，并得到國際標準規(guī)范的認可。

2.1 封閉式火炬系統(tǒng)的組成及功能

同傳統(tǒng)的火炬系統(tǒng)相比，封閉式火炬系統(tǒng)最大的特點在PVC/PZV/爆破片的設計上與之前不同。系統(tǒng)的排放設備主要由幾下幾個部分構成，火炬管、分液罐、處理單元等幾個部分構成。其中，最為典型屬“PVC/PZV/爆破片”的設計，各部分功能的特點如下：

2.1.1 PVC、PZV被稱為分級控制閥，通常被安置于分液罐的下游，其主要作用是為火炬提供背壓作用，用來增加火炬氣回收系統(tǒng)的壓力，防止空氣進入火炬的總管，對火炬氣進行控制和分配【1】。

2.1.2 PVC可以對閥的壓力進行調(diào)節(jié)，根據(jù)閥前火炬管網(wǎng)中壓力的大小對閥門的開度進行調(diào)整，對火炬氣量進行調(diào)整，保證火炬管網(wǎng)的壓力不少于0.04MPa。

2.1.3 PZV是可以快速進行開關的閥門，具有較高的可靠性，通常以輕質(zhì)的活塞為原料，可在很短的時間內(nèi)實現(xiàn)閥從“全關”到“全開”。當火炬管網(wǎng)的壓力升高后，PZV閥會自動打開，當火炬氣通過PZV閥進入燃燒單元后，閥門又會立刻關閉，保證空氣不會流入火炬總管。

2.1.4 爆破片：為保護系統(tǒng)的安全，每個PZV閥都需要有對應的爆破片。因為在PZV閥出現(xiàn)故障時，管網(wǎng)的壓力便會隨之增高，達到臨界值時會引起爆破片破裂，將火炬氣安全送入處理單元進行燃燒，從而保證上游的排放裝置設備的安全。即便如此，在整體的設計理念上一定要遵守防爆破原則，避免爆破片爆破的情況發(fā)生。

2.2 分液罐的設計

若分液罐的設計不符合相關的標準，那么在遇到緊急放空的情況時，往往難以對液滴進行徹底的分離，在火炬頭燃燒時往往會產(chǎn)生大量的黑煙，嚴重時會引起火災，存在較大的安全隱患【2】。因此，在對分液罐進行核算時，應該嚴格的按照規(guī)定的流程進行。臥式分液罐的儲存量最小應不低于30min凝液泵的排量，能將直徑在600um以上的滴液進行分離。另外，要結(jié)合實際的情況選擇液罐凝液的排放方式。目前，常用的有泵送和氣體壓送的方式。由于采用瓦斯壓送的風險較大，大多數(shù)情況選用的是泵送方式。泵送的啟動模式建議設置成人工啟動，操作人員在啟動前對現(xiàn)場的液位進行監(jiān)控，避免因液位低造成的串氣事故。同時對分液罐的溫度、壓力及儀表監(jiān)測參數(shù)進行設置，當某樣參數(shù)瀕臨臨界值時，報警系統(tǒng)會自動啟動。

2.3 火炬簡體及分子封

火炬簡體的底部排凝結(jié)構設計和分子封氣體的選擇對系統(tǒng)的運行十分重要。不少事故是因為底部排凝閥沒有及時關閉引發(fā)的。因此，在對火炬簡體底部進行設計時，最好采用u型溢流結(jié)構，在不運行是要確保處于關閉狀態(tài)。由于使用過程中，底部排凝結(jié)構受腐蝕的影響會出現(xiàn)較多的氧化銹渣，會出現(xiàn)直線排管銹死無法打開的現(xiàn)象。因此，分子封介質(zhì)最好選用氮氣等惰性氣體，保證能及時的將簡體底部的銹渣和積液排除，確保設備的正常運行。

3 封閉式火炬的應用

3.1 地面火炬，無論怎樣的地面火炬都有大小不同的分級燃燒器。根據(jù)火炬量的大小利用PCV和PZV進行調(diào)節(jié)，令其到達與之匹配的燃燒標準【3】。PCV通常對應的為第一級的燃燒器，PZV閥對應的為第二級的燃燒器，對PCV和PZV閥的壓力值的設定十分關鍵，跟結(jié)合火炬氣的實際排放情況和每級燃燒器的燃燒情況具體的設定。保證爆破片的設定壓力與PZV閥相匹配。

3.2 在多頭聯(lián)合高架火炬系統(tǒng)，利用PCV和PZV，能夠?qū)鹁鏆膺M行很好的控制?？闪罨鹁鏆庀冗M入其中的火炬頭進行燃燒，當該火炬頭處理能力達不到需求量時，在進入另一個火炬頭燃燒，起到節(jié)約資源的作用。

4 結(jié)語

綜上所述，雖然傳統(tǒng)的碳氫火炬系統(tǒng)的工藝一直被很多廠家廣泛應用。由于其自身的缺陷性，令其在某些場合的應用中受到很多限制。因此，本文對封閉式火炬系統(tǒng)的設計工藝特點及相關的應用進行了介紹，希望為以后火炬系統(tǒng)的工藝設計工作提供參考。

[1]周龍,李珍,王慶典等.放空火炬系統(tǒng)綜合設計研究[J].工業(yè)爐,2014,36（3）：18-21.

[2]孟慶海.火炬系統(tǒng)“本質(zhì)安全”設計[J].石油化工安全環(huán)保技術,2014,30（4）：7-9.

[3]李立力.封閉式地面火炬系統(tǒng)安全分析與風險控制[J].廣州化工,2014,42（1）：110-112.