浅谈煤制烯烃项目火炬控制系统

浅谈煤制烯烃项目火炬控制系统
摘要：煤制烯烃项目的火炬放空系统，负责处理煤制烯烃项目各装置开/停车工况、正常工况及事故工况下排放的可燃性气体。

根据各装置火炬气的排放量、排放气的成分及压力，将全厂火炬气分成3个火炬系统：即高压富氢火炬气系统、低压重烃火炬气系统和酸性火炬气系统，并分别对3个火炬系统进行排放控制。

关键词：煤制烯烃火炬联锁点火控制系统
一、煤制烯烃项目火炬控制系统概况
煤制烯烃项目的火炬运行控制，采用集散控制系统（DCS）实现火炬设施的过程控制。

全厂火炬设界区内就地机柜间和界区外远程联合控制室。

就地机柜间DCS控制机柜负责生产过程中参数的采集与控制，然后通过网络设备将现场DCS信号和CCTV信号送至联合控制室操作站上显示，以实现操作人员对火炬设施现场的监视与生产过程控制。

二、火炬联锁控制系统
火炬系统除设置一般压力、温度、流量及液位监测外，还根据高压富氢、低压重烃、酸性气火炬系统的运行压力设置了以下主要报警联锁及调节系统：
1、富氢火炬系统总管压力报警、联锁
对进入富氢火炬气总管的压力进行监测，当高压富氢排放压力≥7Kpa或者低压富氢火炬排放气压力≥3.5Kpa时，在联合控制室DCS报警，联锁点燃高压富氢火炬4台高空点火器及长明灯，并开紧急补氮气阀；当高压富氢排放压力≥8Kpa 时，联锁高压富氢水封阀排水联通开关阀动作，将水封筒内水放至外筒，并开补充燃料气阀，保证火炬气安全燃烧排放。

2.低压重烃火炬总管压力报警、联锁
对进入低压重烃火炬气总管的压力进行监测，当低压重烃火炬总管压力≥3.5Kpa时，在联合控制室DCS报警，联锁点燃低压重烃火炬4台高空点火器及长明灯，并开紧急补氮气阀；当压力≥4.2Kpa时，联锁打开消烟蒸汽调节阀及开关阀，调节阀开1/4，然后通过CCTV观察现场的燃烧情况，在控制室手动调节消烟蒸汽量。

3、超低压重烃火炬总管压力报警、联锁
对进入超低压重烃火炬气总管的压力进行监测，当超低压重烃火炬总管压力≥5Kpa时，在联合控制室DCS报警，联锁点燃重烃火炬4台高空点火器及长明
灯，并开紧急补氮气阀；当压力≥6Kpa时，联锁超低压重烃水封阀组排水联通开关阀动作，将水封筒内水放至固定液位，保证火炬气安全燃烧排放，并联锁打开消烟蒸汽调节阀及开关阀，调节阀开1/4，然后通过CCTV观察现场的燃烧情况，在控制室手动调节消烟蒸汽量。

4、酸性气火炬头燃烧场温度报警、联锁
为了保证酸性气火炬头的燃尽率，维持酸性气火炬燃烧场温度≥300℃，酸性气火炬头燃烧场设2组热电偶，当温度<300℃时报警，联锁酸性气火炬助燃气阀开，当温度≥900℃时，助燃气阀关。

由于高压富氢火炬气的热值较低（约960kCal/m3），为保证高压富氢火炬在事故大量排放时能够完全燃烧，操作人员可根据操作室CCTV监控屏幕显示的火炬燃烧情况手动打开助燃气阀。

5、火炬气分液罐液位与泵、开关阀联锁
低压、超低压重烃火炬分液罐的液位运行状况能够在控制室时时监测，根据罐内介质的液位高低报警、联锁开停泵，在开泵10s后联锁凝液管上的开关阀打开，低液位停泵后，泵出口阀门关闭。

6、水封阀液位报警、联锁
水封阀的运行状况及液位能够在控制室监测，根据罐内水封的液位及连通阀阀位状态判断它们的运行情况。

当高压富氢水封阀、低压富氢水封罐、低压重烃水封罐和超低压重烃水封阀的液位低于下限值时，联锁打开相关水封阀（罐）的补水开关阀门，及时补充水封水，液位达到上限值时自动关闭补水阀门。

7、C4燃料气热值稀释氮气量自动调节
根据C4燃料气流量自动调节稀释热值的氮气量。

8、烃类凝液收集罐液位报警
烃类凝液收集罐的液位在控制室监视，根据控制系统设定的高液位报警，提醒操作人员按照工艺要求做相应处理。

9、燃料气压力低报警
点火、助燃系统是火炬装置安全运行的保证，设置燃料气压力低报警，提示操作人员可能出现事故，便于观察调整管线压力。

10、仪表空气压力低报警
仪表空气是火炬区内气动阀的动力源和地面点火器的风源，关系到火炬系统能否正常运行，在仪表空气管上设置压力变送器，在控制室显示、报警。

11、氮气压力低报警、紧急补氮联锁。

氮气主要作为火炬分子密封器供气，经过多年实践的证明，采用分子密封器是火炬防止回火行之有效的措施，但氮气供应必须可靠，在氮气总管上设置压力监测点，在控制室显示、低报警。

另外在低压重烃火炬补氮管和高压富氢火炬补氮管设紧急补氮气阀。

当低压重烃火炬排放管和高压富氢火炬排放管开始和结束时，在控制室报警、联锁打开紧急补氮气阀，以保证火炬装置的正常运行。

12、流量显示
在瓦斯燃料气管、C4燃料气管、蒸汽总管、仪表空气总管、氮气管、补水总管上设置流量计，并在现场和控制室显示。

三、火炬点火控制系统
全厂火炬系统共设12组长明灯，高压富氢火炬气系统、低压重烃火炬气系统、酸性火炬气系统各4组，每个火炬气燃放系统均设高空点火系统和地面内传焰点火系统，高空点火系统设远程自动、手动开停和现场手动开停三种控制方式。

各个火炬系统远程高空自动点火详细控制流程如下：
1、高压富氢火炬高空点火系统
高压富氢火炬属于事故火炬，长明灯联锁点火具有4个触发点，一是高压富氢排放气压力信号触点，二是低压富氢排放气压力信号触点，三是高压富氢火炬头长明灯热电偶检测温度信号触点，四是手动一键联锁点火按钮。

正常情况下其长明灯点火控制为非长燃控制，系统自动检测高压富氢、低压富氢火炬气排放总管压力，当出现事故大量排放火炬气时，即高压富氢排放压力≥7Kpa或者低压富氢火炬排放气压力≥3.5Kpa时，控制室报警，系统联锁点燃高压富氢火炬4台高空点火器及长明灯。

点火顺序依次为：高富氢火炬四个长明灯A/B/C/D中先点两个长明灯A和B，延时20S后再点另外两个长明灯C和D，每组长明灯点火时长为15S。

高压富氢火炬每个长明灯均配置热电偶以检测长明灯温度，根据温度判断长明灯是否点火成功，即第一次自动点火后120S根据温度判断，3组长明灯温度大于200℃即认为长明灯点火成功，若长明灯点火不成功，报警并再次点火，自动两次点火，若两次点火之后长明灯仍然点火不成功，操作画面报警，然后由操作工排查原因并手动进行点火。

当点火成功后，点火控制自动为长燃控制，当有2组长明灯温度小于200℃时，报警并重新联锁点燃长明灯一次。

当火炬排放结束后，可手动复位，熄灭长明灯及关闭相关阀门后，即改为非长燃控制。

2、低压重烃火炬高空点火系统
低压重烃火炬属于事故火炬，长明灯联锁点火具有4个触发点，一是低压重
烃排放气压力信号触点，二是超低压重烃排放气压力信号触点，三是低压重烃火炬头长明灯热电偶检测温度信号触点，四是一键联锁点火按钮。

正常情况下其长明灯点火控制为非长燃控制，系统自动检测低压重烃、超低压重烃火炬气排放总管压力，当出现事故大量排放火炬气时，即低压重烃排放气压力≥3.5Kpa或者超低压重烃排放气压力≥5Kpa时，控制室报警，系统联锁点燃低压重烃火炬4台高空点火器及长明灯。

点火顺序，及根据温度判断长明灯是否点火成功，具体说明及操作具体参见高压富氢火炬高空点火系统。

3.酸性气火炬高空点火系统
酸性气火炬属于长燃火炬，长明灯联锁点火具有2个触发点一是酸性火炬头长明灯热电偶检测温度信号触点，二是一键联锁点火按钮。

其长明灯点火控制为长燃，每个长明灯均配置热电偶以检测长明灯温度，当有2组长明灯温度小于200℃时，报警并自动重新点燃长明灯。

酸性气火炬高空点火系统只要有3组以上长明灯被点燃即可自动复位。

四.生产监视工业电视系统（CCTV）
全厂火炬装置现场利用CCTV系统的前端摄像头，对全厂火炬燃烧情况和火炬现场在线连续监控，信号引至联合控制室大屏幕显示，亦能在操作员站上显示，及时观测火炬的燃烧情况及消烟效果，根据火焰的颜色判断火炬的燃烧状态，并可进行消烟蒸汽量手动调节。

五、可燃（有毒）气体报警系统
在火炬系统内可能泄露或聚集可燃、有毒气体的地方，设置可燃或有毒气体传感变送器，用4～20mA标准信号连接到火炬系统DCS系统的模拟输入卡，在火炬系统的DCS操作站上显示、报警。

以确保操作人员和生产设备的安全。

六、结语
煤制烯烃项目的长足发展符合我国的国情，是保障我国能源安全和经济安全的重要举措。

煤制烯烃的火炬系统是企业重要的安全与环保设施。

所以我们要不断的总结经验，通过深入细致的研究为煤制烯烃的发展奠定坚实的基础，使之成为国家重要的能源产业。

参考文献：
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