黃永

摘 要：火炬系統(tǒng)是石油化工廠、煉油廠安全的最后一道屏障，通過火炬氣排放管網(wǎng)將火炬氣安全的輸送至火炬設(shè)施確保整個工廠的安全至關(guān)重要。嚴格按照相關(guān)標準、規(guī)范合理進行火炬氣排放管網(wǎng)的配管設(shè)計，是保證火炬系統(tǒng)安全運行的重要組成部分。

關(guān)鍵詞：石油化工；火炬配管設(shè)計

1 火炬氣排放系統(tǒng)的構(gòu)成和作用

火炬排放系統(tǒng)分為排放管網(wǎng)和火炬氣處理設(shè)施兩部分。火炬管網(wǎng)將系統(tǒng)各部分排放的可燃氣收集起來，輸送至火炬氣處理設(shè)施。系統(tǒng)將工廠生產(chǎn)狀態(tài)下排出的火炬氣及開停車、試車時產(chǎn)出的氣體燃燒處理后排放至大氣，同時可作為事故狀態(tài)下的安全措施。

2 設(shè)置火炬系統(tǒng)的原則和最大氣量的計算

2.1 設(shè)置火炬系統(tǒng)的原則

火炬排放系統(tǒng)為全廠裝置事故狀態(tài)下的安全出口， 在裝置各種突發(fā)狀況下可以盡快的進行排放，確保全場運行穩(wěn)定和系統(tǒng)安全，對于成套的大型裝置，存在可燃氣排放要求的系統(tǒng)必須要設(shè)置火炬，一般情況下可按照排放氣性質(zhì)分類設(shè)置不同類型的火炬。

2.2 最大火炬氣量確定

在工廠發(fā)生停水、儀表風停供、停電、設(shè)備事故等突發(fā)情況的組合工況下， 最大排放量確定主要有以下幾個原則：

1） 全場最大排放量不考慮所有裝置同時最大量排放的情況；

2） 排放總量按廠內(nèi)單個裝置最大事故排放量+全廠其余裝置排放量的30%計算，但不應低于系統(tǒng)中兩個不同裝置的最大單點泄放量。

3 火炬系統(tǒng)管網(wǎng)設(shè)計規(guī)定

首先，火炬氣管網(wǎng)通常選擇架空敷設(shè)布置，在管道下設(shè)置管托或者墊板。對管徑大于DN800的管道，需要降低管托或者墊板的摩擦力，設(shè)置聚乙烯墊片或者其他可以降低摩擦力的措施。為了避免管道排放時發(fā)生震動，可以在管架上設(shè)置徑向限位措施，約束管道的形變方向。其次，火炬支線與主管連接時要沿著45度方向焊接且只能從主管上方連接，這樣可以降低管道接口處和主管的整體壓力，還可以避免各裝置同時排放時發(fā)生氣體頂牛的狀況，也減少了火炬支管中的冷凝液排放至主管中的概率。最后，由于火炬氣管徑較大，在進行管架的跨距設(shè)計時，不僅要進行管道的強度和剛度計算，同時要進行徑向的應力分析。同時為了減少火炬管道的阻力損失，管道彎頭曲率半徑最好大于管道直徑的二到三倍，這樣在大量排放時不至于在彎頭處產(chǎn)生較大的沖擊力。

4 火炬管道敷設(shè)的其他設(shè)計要求

4.1管道敷設(shè)坡度設(shè)計

火炬管道輸送的一般都是易燃易爆的氣體，同時會伴隨有凝液，所以管道敷設(shè)一般會要求以不小于千分之二的坡度坡向分液罐或者凝液回收裝置，以確保管網(wǎng)沒有低點存在，防止長期運行過程中積存凝液對系統(tǒng)造成危害。

4.2 火炬線管道的吹掃設(shè)計原則

火炬線開停工檢修前，都需要對火炬管道進行吹掃，確保管線內(nèi)部不存在可燃氣和助燃氣以保證官網(wǎng)運行的安全。通常情況下選用氮氣作為主要的吹掃介質(zhì)用來置換管道中的其他氣體，在特殊情況下也會選用低壓蒸汽作為吹掃介質(zhì)，不過蒸汽吹掃會產(chǎn)生大量的凝液，需要進行排凝，或者用干燥。通常以火炬設(shè)施出口的含氧量作為檢測標準，當含氧量低于2%時，可認為管線吹掃完成?？梢赃M行接下來的維檢修工作，或者是生產(chǎn)的投運營。

4.3 分液罐和水封系統(tǒng)設(shè)計

火炬氣來來自各個裝置，不可避免的會攜帶重組分液滴，這些液體一旦進入火炬燃燒設(shè)施，將會出現(xiàn)“下火雨”的狀況，對火炬設(shè)施周圍造成極大的安全隱患，所以必須在進入火炬前將液體分離出來，所以需要設(shè)計人員在計算分液罐時，要確保最大的排放量的工況下，火炬氣中的液滴有足夠的分離時間，盡最大可能將火炬氣中含有的液滴減少到最低。

火炬系統(tǒng)中還需要設(shè)計水封罐，水封罐的主要作用有2個方面，不僅可以避免火炬燃燒時發(fā)生回火現(xiàn)象，不至于造成火苗進入火炬管道，帶來燃爆的風險，這就要求水封罐的儲水量要最少達到火炬氣排放管道3米高度的充水量，而且通過水封罐可以控制火炬排放系統(tǒng)的背壓，保證進入火炬的可燃氣壓力不至于太高。

4.4 管網(wǎng)壓力補充的設(shè)計及充氮設(shè)施

鑒于外部環(huán)境驟降的情況下，會導致管網(wǎng)氣體壓力降低，從而導致火炬口空氣倒吸入管網(wǎng)中，對火炬的安全運行造成傷害，所以一般情況下會在水封管前接入高壓燃料氣管線，通知壓力控制閥及壓力變送器對低壓管線進行壓力補充，當檢測到低壓管網(wǎng)壓力降低時會打開閥門對低壓管網(wǎng)進行充壓。同時在火炬水封罐之后，火炬底部設(shè)置氮氣充氣裝置，確保整個火炬筒體處于微正壓狀態(tài)，防止外部空氣進入火炬筒體帶來安全隱患。

4.5火炬管道的熱補償設(shè)計

由于火炬排放量的不確定性，結(jié)合火炬管線的管徑較大，在大量排放時容易對火炬管線產(chǎn)生較大的推力，對整個系統(tǒng)的管架帶來較大的作用力，所以對于大管徑的火炬線進行應力分析，設(shè)置必要的熱補償是十分必要的，尤其是對于蒸汽吹掃的火炬線還可能帶來溫度的較大變化。

通常情況下火炬線的補償都是選用自然補償，也就是通常說的π彎補償，考慮到火炬線管徑較大，通?；鹁婢€的補償為水平設(shè)置，并在補償管線前后設(shè)施滑動管托和固定管托，防止管線產(chǎn)生較大的位移，對管網(wǎng)整體的安全帶來影響。

4.6火炬管網(wǎng)低點排液及收集

通常火炬管線整體坡向火炬分液罐，就不需要另外設(shè)置凝液排放及收集設(shè)施，但是實際中由于受到地形，裝置接口標高，管架設(shè)計等諸多因素的影響，特別是大型煉廠管網(wǎng)往往總長度達到幾公里，難以保證整體一個坡度，這就需要在合適的地點設(shè)計低點凝液回收裝置，不僅可以減少火炬線內(nèi)的阻力，還可以提高火炬線使用壽命，確?；鹁婢€運行安全。

4.7火炬筒體的設(shè)計要求

隨著技術(shù)的更新火炬筒體的設(shè)計越來越簡潔高效，火炬底部的排凝閥作為火炬系統(tǒng)最后一個排凝設(shè)施，要在排凝結(jié)束后及時關(guān)閉，選擇u型溢流結(jié)構(gòu)，可以有效的防止誤操作帶來的潛在危險。

5 結(jié)語

現(xiàn)代煉廠裝置越來越多，規(guī)模也在不斷的擴大，導致火炬系統(tǒng)的接口也越發(fā)增多，這就對火炬系統(tǒng)的安全性提出了更高的要求，如何盡最大可能確?；鹁嫦到y(tǒng)的安全，從而提高整個工廠的安全將變得越來越重要。

參考文獻：

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