火炬系统的优化操作

安健康环境生产与环境编辑倪桂才火炬系统的优化操作钟湘生陈文武(中国石化青岛炼油化工有限责任公司,山东青岛266500 )摘要:介绍了青岛炼化公司火炬系统概况,公司从高压放空系统在进人分液罐之前，引出一条DN700降低火炬气排放量、提高火炬排放安全性、保证足够的火支线经阀2、阀3进入20 000 m2'气柜进行火炬气回收;低炬气回收能力等方面开展了工作,并对存在问题提出改进压放空系统两条管线在进人分液罐之前，各引出一条建议。DN700支线,汇合后经阀1、阀3进入20000m3气柜进行关键词:火炬系统;点火系统;优化操作;火炬气;回收火炬气回收。为防止放空系统管网形成负压,设计从火炬气压缩机出口管线(DN 200)引出放空管网补压线(DN对于炼油厂来说，火炬系统的意义主要有两个方面:150),在高、低压放空管线进人火炬气凝液罐之前经阀4、是作为炼油厂的最后- -道安全屏障,满足各工艺装置开阀5进行补压,保证两个放空系统管网压力不低于2 kPa。停车停电停仪表风等事故状态下火炬气安全排放的要在正常生产时,火炬气回收系统启用，高、低压放空系求;二是满足各工艺装置在正常生产时安全阀和泄压阀小统水封罐的水封高度为1 000 mm,火炬处于熄灭状态,装流量泄漏、计划中小修火炬气正常排放以及燃料气、氢气置正常排放或阀1 ]内漏的瓦斯气进人气柜,经压缩机压缩系统过剩时排放气体的回收。事故状态下,能够稳定燃烧至1.1MPa后送至干气脱硫装置。在装置开停I或事故状并不造成憋压是火炬系统的基本要求;正常生产时,能够态下,水封罐泄水封阀组联锁打开,水封高度降至固定水完全回收火炬气，消灭火炬长明灯是工J .降低加工损耗、封400 mm,同时联锁关闭阀1或阀2,并启动高空自动点精细化管理的需要。据不完全统计, 2008年国内炼油企业火 系统点燃火炬长明灯,实现放空气体安全排放。当压力、中,低压瓦斯排放最高占全厂综合加工损失的22%,全年温度检测信号满足正常工况设定条件时,水封高度重新提排放量达到21 512 t。因此,做好火炬及火炬气回收系统操高到1 000 mm,开始进行火炬气回收。高、低压火炬系统作具有重要意义。流程示意如图1所示。3气柜1火炬系统概况高压火炬80阀21#火炬头1.1 工艺流程.青岛炼化公司全厂放空系统分为3个管网,分别对应补压线阀5品_3个火炬头。高压放空管网(DN 1000)单独对应一套分液来自压缩机园4罐、水封罐和1"主火炬头,接受来自加氢处理反应部分、口风801#分液罐1#水封罐气体分馏装置和氢气管网压控的放空气体。低压放空管网低压火炬「阀2#火炬头(由一条DN1400和一条DN1100管线在分液罐前汇合)低低压火炬，对应一套分液罐、水封罐和2*主火炬头,接受来自除以上部分以外其他14 套工艺装置、储运系统、燃料气压控等的2#分液罐2#水封罐放空气体;其中DN 1100管线接受来自催化裂化和焦化装图1火炬系统流程示意.置的放空气体。酸性气火炬为--个独立的系统,对应酸性收稿日期:2009-12-16气水封分液罐和3*火炬头，接受硫磺联合装置紧急情况作者简介:钟湘生,高级工程师，现在青岛炼化公司生产下的放空酸性气。技术管理部从事生中国煤化工fHCNMHG30 2010年第10卷第4期钟湘生,等火炬系统的优化操作生产与环境.2 火炬概况火炬配高空点火器12套,地面点火器1套,长明灯12套;公司共设3座火炬,DN 1400主火炬2座,DN 700酸火炬设施用电由界区外统-供给;火炬点火系统可在现场性火炬1座,火炬高150m,为捆绑式共塔架敷设,塔架结由I/0站及界区外中控室DCS操作管理。火炬设计参数见构为全焊接,火炬塔架顶部设火炬头检修平台。表1,其中,最大允许压降是指最大排放量时火炬简入口1* .2*火炬头下部设流体密封装置;火炬配消烟系统; .至火炬头出口的压力降。表1火炬设计参数设计能力/(t+h-)温度/C平均分子量最大允许压降/kPa1# 2#火炬660(单套)37.13#酸性气火炬55031.62降低火炬气排放量公司实际加工原油重于设计原油,燃料气产量较大,生产2.1实现装 置火炬气有序排放中主要采用适时调整开工锅炉负荷,调整催化.焦化装置消灭火炬长明灯,关键在于从源头抓起,控制好装置处理量，调整催化装置反应温度等手段实现燃料气平衡。气体排放。青岛炼化公司优化全厂操作,基本实现了控制通过适时调整制氢、重整、加氢处理、柴油加氢等临氢生产全厂火炬气排放量3000~3500m'/h,火炬压缩机(回收装置负荷实现氢气平衡。能力1 800 m2h.台)开1台的目标。生产调度及时掌握各装置的火炬气排放情况，对可能排放的阀门在DCS上监3提高火炬排放安全性控阀门开启时间;同时加强对火炬气体的组成分析,及时3.1 设定 可靠的工艺联锁对可能排放瓦斯的装置进行排查,实现了装置火炬气的有为保证装置事故状态大量放空时，火炬系统能够安序排放。例如,某天的火炬气组成见表2,根据分析结果很全、及时点燃放空气体,保护气柜,公司对火炬系统的工艺快确定为加氢装置安全阀内漏,采取措施后放空量减少约联锁进行了科学合理的设定。火炬系统联锁条件及联锁动800 m/h。作关系，如表3所示。表2火炬气组成体积分数 %3.2提高点火系统可靠性a)解决燃料气带液问题。火炬长明灯、高空点火器所组分组成用燃料气为全厂燃料气管网的末端，而且燃料气耗量较氢气69.391,3-丁二烯0.26小,因此火炬部分燃料气中带液较为严重,影响点火的成甲炉9.71| 异戊烷1.89功率。根据现场情况,在燃料气过滤器底部增加--DN15烷2.54| 正戊烷跨线至火炬分液罐前,平时保持该跨线阀门开1/3,使燃料乙烯0.33异戊烯).04气中带液进入火炬分液罐，有效解决了燃料气的带液问丙烷2.72顺二戊烯.05题，提高了点火的成功率。丙烯2.21氧气0.0b)解决高压发生器受潮问题。开工初期，火炬高空点异丁烷1.52碳六0.6火器多次发生因高压发生器受潮不能打火而点不燃长明正丁烷3.82氮气2.7灯的情况。在每个高压发生器外增加一密封良好的防潮丁烯一10.14硫化氢0.2箱，保证了高压发生器的正常工作。异丁烯0.13c)定期进行点火系统试运。规定每天夜班对所有长2.2优化装置瓦斯排放流程明灯进行试点,并对发现的问题进行记录,要求点火一次对部分装置中可以不排人火炬系统的瓦斯气优化流成功率达到80%以上。程,直接加以利用,从源头上减少火炬气流量。例如:将连续d)定期进行燃料气管线贯通吹扫。每周对长明灯、重整装置脱异戊烷塔顶瓦斯气由排火炬改为去制氢转化炉高空点火器、爆鸣管用蒸汽或氮气进行贯通吹扫一次,保做燃料,减少火炬气约350 m/h;将溶剂再生装置闪蒸气体证管线畅通,提高点火可靠性。由排火炬改为直接去焚烧炉燃烧，减少火炬气约180m/h3.3 保证火炬头运行安全等。火炬头的安全.长周期运行,要保证以下两点。2.3做好燃料气.氢气系统平衡a)火炬气回收时，要保证流体密封氮气量足够而且优化全厂燃料气管网、氢气管网操作,抓好燃料气氢连续"，防止因空气进人火炬筒体与可燃气体混合后达到气平衡,杜绝管网燃料气、氢气向火炬系统放空,降低火炬爆炸极限,遇明火后在火炬头处发生闪爆.影响火炬头的气回收系统的负荷。燃料气平衡是炼油厂生产难点之一- ，长周期运行21中国煤化工的流量应能YHCNMHGSAFETY HEALTH & ENVIRONMENT❸安健康环境生产与环境保持离火炬简体项端7.6m处的氧含量在排放烷烃时不炬简体。超过6%(体积分数)，而排放氢气时不超过3%(体积分b)火炬气放空时,保证足够的提升蒸汽、消烟蒸汽和数)。对于高架火炬系统采用分子密封或流体密封时,通中心蒸汽量,防止火炬头温度过高造成损坏。在放空量较常要求吹扫气在火炬出口有不小于0.03 ~ 0.06 m/s的向小( <3x 10* m3h)和放空气体中氢含量较高时,更要注意上气体流速'。考虑海边风大.放空气体氢气含量高等因开大提升蒸汽流量,防止火炬头因“焖烧”而损坏。素,取吹扫气体速度为0.06m/s,则每个火炬头流体封需3.4 进行定期维护工作要的最小氮气量为332.3 m2h,才能有效防止空气进人火为保证火炬安全操作,火炬系统需进行定期工作,如表4。表3火炬系统联锁条件与联锁动作.联锁类型联锁引发条件联锁值联锁动作高压少3个压力测点中的任一个≥10 kPa同时进行以下动作:炬联锁排放介质温度≥65 C①阀2关闭加氢处理装置放空联锁启②1#水封罐撤水封阀打开③1#火炬自动点火程序启动低压少3个压力测点中的任-一个③l#火炬自动点火程序启动酸性气 酸性气放空流量≥2 500 m/h风机风门自 动打开1/4,联锁启动鼓风机，此时需将风机旁火炬联锁路,并根据火炬头烟雾情况手动遥控助燃风流量气柜安 气柜压力≥3.5kPa①气柜入口总阀阀 3联锁关闭全联锁气柜压力≤1.0kPa②若气柜压力≤ 1.0kPa或气柜高度≤2m时，气柜入口总气柜高度≥21 m阀阀3关闭，压缩机联锁停机，同时联锁打开压缩机出口≤2 m返气柜阀门表4火炬定期维护工作项目及频次项目内容频次试运3*火炬鼓风机每档试运0.5 h1次1周燃料气排液无液体1次/2h联锁仪表调校动作正常1次1月长明灯试点长明灯各种点火方式均能点燃1次1天长明灯高空点火器、爆鸣管管线畅通贯通吹扫长明灯、高空点火器、爆鸣管无积液贯通排凝酸性气火炬水封罐换水每次换水2h,冬季换水后应吹扫泵出口至酸性水汽提装置的夏季1次1月;管线，放净泵体内存水冬季1次/季4保证足够回收能力个月以来，公司火炬气压缩机共回收放空瓦斯气1.73x4.1加强对火炬压缩机的特护10*t,降低全厂综合加工损失约0.31%。公司火炬气设计正常回收量为3 600 m'/h,最大回收4.2利用系统流程回收火炬气量为5400m'h,设容积为20000m3干式气柜一座,配置a)利用常顶压缩机通过该压缩机入口放火炬管线对吸气能力为1 800 m'/h的两级压缩螺杆压缩机3台。因介火炬气进行回收,回收量约为1 500 m'h,相当于增加了气质不洁净和压缩机制造质量等问题,压缩机操作维护难度柜压缩机的回收能力。常减压装置放空管线是进人低压放较大。加强对该压缩机的“机、电、仪、管、操"五位- -体的特空系统的,为防止常时法由前穴系统抽负压护管理,使火炬压缩机的完好率达到81%。据统计,开工8而出现火炬回火事故中国煤化工低压瓦YHCNMHG32 2010年第10卷第4期钟湘生,等火炬系统的优化操作生产与环境斯入气柜阀门及气柜根部总阀保持全开,2*火炬水封罐水宜选取超声波流量计。封高度≥600mm。5.4火炬头“焖烧”b')结合火炬压缩机的现状,在火炬压缩机出口管线上建议在高、低压火炬水封罐和分液罐之间各自引出一增加到催化装置气压机级间及焦化装置气压机级间的流条DN350 ~ DN500管线,并人酸性气火炬( DN700)水封罐程,作为特殊情况下回收火炬气.保证火炬压缩机长周期之前。这样，高低压火炬小流量放空( <3x 103 m/h)时，运行的备用手段。利用新增管线，将放空气体放人酸性气火炬进行燃烧，防.3 增设火炬气压缩机止小流量气体在大火炬头上燃烧产生的“焖烧”现象，延长火炬压缩机应该具备相对充裕的回收能力,将增强火火炬头的使用寿命。同时,应全面考虑流程改造后放空系炬气回收装置的操作弹性,从根本上解决全厂的瓦斯平衡统联锁逻辑的设置。问题。经过调研,选择一 套流量为3 877 m/h,出口压力为5.5压缩机入口过滤器堵塞频繁1.1MPa的2台串联操作螺杆压缩机能够满足生产需求。据统计,开工8个月来,共因压缩机入口过滤器堵塞停机31次，给安全生产及压缩机长周期运行带来很大困.5存在问题及对策难。建议采取以下措施:①对焦化装置的放火炬气体进行5.1水封罐 结构缺陷净化处理;②对气柜人口的过滤器进行检查处理,保证进为防止火炬出现回火事故,建议水封罐选择以下方案人气柜的气体洁净;③对压缩机入口过滤器进行改造,-进行改造。方面采用2个过滤器,1开1备，实现在线清理;另一方a)增大水封罐的体积,或者在现有基础上每个水封罐并面,增加过滤面积,由0.3m2增加到10m2。联一个新的水封罐。并降低固定水封高度至200 ~ 300 mm,在保证足够有效水封量的同时,降低火炬排放时的噪声。6结语b)增大水封罐补水阀组的补水能力。根据现场操作经过不断的摸索改进,青岛炼化公司火炬点火系统、情况，建议补水线改为补水阀DN100,补水副线阀DN40,联锁系统、回收系统运行稳定可靠,做到了事故排放安全两条管线均安装控制阀,以实现远程控制。可靠.正常生产全部回收,实现了“消灭高低压火炬长明c)实践表明:气体大量放空时,水封罐水封侧内存水灯,全厂瓦斯排放量小于3 500 m/hn"的目标。此举为公司全部被带到沉降侧,通过沉降侧泄水水封外排。此时,若上节约耗电约2.8 x 10* kW●h/a,节约蒸汽约24 0000 tla,降低游装置出现极端工况,如加氢装置紧急泄压,突然关闭泄全厂综合加工损失约0.31%,而且延长了火炬头的使用寿压阀，则因水封侧已没有有效水封,可能造成回火事故。建命。火炬系统的优化运行表明该公司生产管理已经达到较议加高水封罐沉降侧泄水倒U型管，将该U型管顶部抬高水平,对于公司的可持续发展意义重大。高至罐底以上1.5 m。排放过程中保持撤水阀常开,这样当出现以上极端工况时,水封罐沉降侧的存水可以通过撤水7参考文献阀压回至水封侧,迅速建立有效水封,以满足任何工况下1金静岳火炬原子密封器闪爆原因及改进[J.石油化工设备,火炬进水管充水高度大于3m要求。2003 , 32(1):54 ~ 555.2加氢装置紧急泄压2李常岭火炬头损坏原因及改进[J]通用机械. 2005,(4): 46 ~47对火炬系统来讲,加氢处理柴油加氢装置紧急泄压是3SYT10043-2002泄压和减压系统指南[S]--.种极端工况。其主要特点是放空气体中氢气含量高(体积4达里尔.贝洛克火炬气流量的测量[).计量装置及应用.2006,16(4):37~38 .分数>90%),放空量大,停止排放时阀广]突然关闭(关阀时间约为20 s),容易造成火炬系统发生回火事故。为保证加氢装置紧急泄压时火炬系统的安全运行,建议:①加氢装置出Optimizing Operation of the Flame System现紧急泄压情况,应首先打开火炬系统补压线进行补压,另Zhong Xiangsheng，Chen W enwu外在关闭紧急泄压阀前，应先打开加氢装置的排放控制阀(SINOPEC Qingdao Refinery Company Ltd., Shandong, Qing进行补压,以防火炬放空系统出现负压,造成回火事故;②dao, 266500)将加氢装置紧急泄压阀改为快开缓关型式，防止突然关阀Abstract: This paper introduces flame system in Qingdao refinery时因“气锤”现象引起管网负压造成回火。company Ltd.. The company develops the fllowvig works from5.3生产装 置无火炬气流量计decreasing flame gas discharge, improving its safety and enough为进-一步及时掌握各生产装置火炬气的排放情况,真gas recovery ability, and offers improvement for the existing正实现装置火炬气排放的有序进行，出现问题及时处理,problems.建议各生产装置增设火炬气排放流量计,生产调度对火炬Key words: flamizing opera-气的排放量进行检查、考核。据有关介绍,在火炬气管线上tion, flame gas,I中国煤化工YH| CNMHGSAFETY HEALTH & ENVIRONMENT33