炼油厂碳氢火炬系统的工艺设计要点分析

李泽宇（中海石油炼化有限责任公司惠州炼化分公司，广东 惠州 516086）

1 传统开放火炬系统的缺陷

目前，不少大型的炼油厂都采用开放式火炬系统，该系统具有以下几点劣势：①大量的火炬气排放的时候，密封的水封面可能因承受不了强大的冲击力而被冲破，导致火炬气直接排入大气。②水罐必须要连续不断的补充用水，用以造成污染。③当水封罐的水饱和后，水对会火炬管产生一定的腐蚀。④在低温情况下，水封罐会出现结冰情况，对火炬气的排放起到阻碍。⑤露点高于密封水温度的热火炬气排放时，火炬气会在水封罐中冷凝为液态并再次聚集。如果此时发生火灾，会导致燃烧部分出现火雨。⑥在寒冷的地区，必须要对水封罐进行防冻措施。

2 封闭式火炬系统的设计介绍

近年来，随着封闭式火炬系统的工艺不断提高，先进的仪表控制技术被引导火炬系统设计中，封闭式火炬系统的设计也应运而生，并得到国际标准规范的认可。

2.1 封闭式火炬系统的组成及功能

同传统的火炬系统相比，封闭式火炬系统最大的特点在PVC/PZV/爆破片的设计上与之前不同。系统的排放设备主要由几下几个部分构成，火炬管、分液罐、处理单元等几个部分构成。其中，最为典型属“PVC/PZV/爆破片”的设计，各部分功能的特点如下：

2.1.1 PVC、PZV被称为分级控制阀，通常被安置于分液罐的下游，其主要作用是为火炬提供背压作用，用来增加火炬气回收系统的压力，防止空气进入火炬的总管，对火炬气进行控制和分配【1】。

2.1.2 PVC可以对阀的压力进行调节，根据阀前火炬管网中压力的大小对阀门的开度进行调整，对火炬气量进行调整，保证火炬管网的压力不少于0.04MPa。

2.1.3 PZV是可以快速进行开关的阀门，具有较高的可靠性，通常以轻质的活塞为原料，可在很短的时间内实现阀从“全关”到“全开”。当火炬管网的压力升高后，PZV阀会自动打开，当火炬气通过PZV阀进入燃烧单元后，阀门又会立刻关闭，保证空气不会流入火炬总管。

2.1.4 爆破片：为保护系统的安全，每个PZV阀都需要有对应的爆破片。因为在PZV阀出现故障时，管网的压力便会随之增高，达到临界值时会引起爆破片破裂，将火炬气安全送入处理单元进行燃烧，从而保证上游的排放装置设备的安全。即便如此，在整体的设计理念上一定要遵守防爆破原则，避免爆破片爆破的情况发生。

2.2 分液罐的设计

若分液罐的设计不符合相关的标准，那么在遇到紧急放空的情况时，往往难以对液滴进行彻底的分离，在火炬头燃烧时往往会产生大量的黑烟，严重时会引起火灾，存在较大的安全隐患【2】。因此，在对分液罐进行核算时，应该严格的按照规定的流程进行。卧式分液罐的储存量最小应不低于30min凝液泵的排量，能将直径在600um以上的滴液进行分离。另外，要结合实际的情况选择液罐凝液的排放方式。目前，常用的有泵送和气体压送的方式。由于采用瓦斯压送的风险较大，大多数情况选用的是泵送方式。泵送的启动模式建议设置成人工启动，操作人员在启动前对现场的液位进行监控，避免因液位低造成的串气事故。同时对分液罐的温度、压力及仪表监测参数进行设置，当某样参数濒临临界值时，报警系统会自动启动。

2.3 火炬简体及分子封

火炬简体的底部排凝结构设计和分子封气体的选择对系统的运行十分重要。不少事故是因为底部排凝阀没有及时关闭引发的。因此，在对火炬简体底部进行设计时，最好采用u型溢流结构，在不运行是要确保处于关闭状态。由于使用过程中，底部排凝结构受腐蚀的影响会出现较多的氧化锈渣，会出现直线排管锈死无法打开的现象。因此，分子封介质最好选用氮气等惰性气体，保证能及时的将简体底部的锈渣和积液排除，确保设备的正常运行。

3 封闭式火炬的应用

3.1 地面火炬，无论怎样的地面火炬都有大小不同的分级燃烧器。根据火炬量的大小利用PCV和PZV进行调节，令其到达与之匹配的燃烧标准【3】。PCV通常对应的为第一级的燃烧器，PZV阀对应的为第二级的燃烧器，对PCV和PZV阀的压力值的设定十分关键，跟结合火炬气的实际排放情况和每级燃烧器的燃烧情况具体的设定。保证爆破片的设定压力与PZV阀相匹配。

3.2 在多头联合高架火炬系统，利用PCV和PZV，能够对火炬气进行很好的控制。可令火炬气先进入其中的火炬头进行燃烧，当该火炬头处理能力达不到需求量时，在进入另一个火炬头燃烧，起到节约资源的作用。

4 结语

综上所述，虽然传统的碳氢火炬系统的工艺一直被很多厂家广泛应用。由于其自身的缺陷性，令其在某些场合的应用中受到很多限制。因此，本文对封闭式火炬系统的设计工艺特点及相关的应用进行了介绍，希望为以后火炬系统的工艺设计工作提供参考。

[1]周龙,李珍,王庆典等.放空火炬系统综合设计研究[J].工业炉,2014,36（3）：18-21.

[2]孟庆海.火炬系统“本质安全”设计[J].石油化工安全环保技术,2014,30（4）：7-9.

[3]李立力.封闭式地面火炬系统安全分析与风险控制[J].广州化工,2014,42（1）：110-112.