煤化工火炬系统安全操作

浅谈煤化工火炬系统的安全操作
【摘要】在煤化工生产企业中，火炬系统是用于处理无法收集和再加工的有毒、易爆可燃性气体的燃烧设施，减少环境污染的重要措施。

本文对煤化工火炬系统的安全操作进行了阐述。

【关键词】煤化工火炬操作安全
随着近些年煤化工产业的快速发展，火炬系统作为煤化工生产企业最后一道安全保障显得尤为重要。

由于煤化工生产企业大多布置在西北偏远地区，生产操作环境恶劣，煤化工上游装置的排放气组份复杂，就造成了煤化工火炬系统的运行操作难度加大。

本文结合北方某煤制烯烃项目的火炬系统对火炬运行过程中的安全性操作
进行探讨。

煤制烯烃项目是一个联合装置，由煤气化装置、合成气净化装置、甲醇合成、甲醇制烯烃（mto）装置、pp装置及pe装置组成。

因此，根据上游各装置的正常工况、开停车工况以及事故工况的排放条件分析，将火炬系统设置为高压富氢火炬系统、低压重烃火炬系统、酸性气火炬系统。

1 管网系统
1.1 管网负压分析
由于煤制烯烃上游装置试生产期间工艺操作不稳定，生产波动时就会向火炬系统间断排放气体，且由于操作的变动，排放气的压力从几千帕波动到几十甚至一百千帕；这种频繁的不稳定排放，加之排放气中带液严重，极易造成在火炬排放气压力小时，火炬管网产
生负压现象；同时在火炬事故排放末期，由于上游装置的大量排放临近结束，排放压力骤降，水封的建立根本无法满足压力骤降的速度，导致管网产生负压，将火炬外界空气吸入火炬管网。

火炬负压的形成很容易产生回火爆炸等实质性灾难危险。

为了避免负压的产生，设计单位往往在设计之初就在火炬系统管线的中部增加补氮设施，而增加的dn25氮气补充设施在系统管网压力低于1kpa时自动联锁打开补氮，管网系统压力高于2kpa时自动关闭；但此方法仅仅适用于在开车初期，火炬排放量不大，火炬排放频繁波动的工况中；当正常生产之后，若生产异常变化出现事故排放时，在事故排放末期，由于压力的骤降速度极快，管网的补氮阀无法快速的建立系统压力；为了保证火炬系统的管网压力永远保证在正压范围；就需要在每个火炬系统的初始段，即上游装置的出口端各增加2根dn50的补氮阀，补氮管线设置现场流量计，此补氮系统有一条属于常开，通过流量计控制阀门的开度；当出现上游事故排放时，及时打开2个补氮阀，保证火炬系统即使在排放末期也能属于正压。

1.2 管网结冰
由于煤制烯烃的气化装置、净化装置排出含水（h2o）57.93%（v）的富氢火炬气，在流速低于一定值时管网中气体的压力小于2kpa （表压），由于水封的阻挡，气体滞留在高压富氢火炬系统管网之中，当排放气体压力为2kpa时，气体温度下降为85℃时；而在北方冬季环境温度在--31℃左右，随着环境温度的下降，火炬排放气
的温度继续下降就会使排放气中的水蒸气瞬间冷凝结冰，且致使火炬系统产生负压。

高压富氢火炬系统如果发生气体冷凝、结冰，没有得到及时排出会造成极大的安全隐患；因此为了解决，需要设置相应的安全的措施，以确保生产的安全运行。

具体措施为：
（1）在高压富氢火炬管线上增设3套事故紧急补氮阀，通过对管道压力的检测，进行紧急补氮。

（2）在高压富氢火炬管线上增设加强圈，防止管道抽瘪。

（3）在冬季气温下降时，对火炬管线的结冰情况通过敲击火炬管线进行检查，并适时的注入少量甲醇防冻。

2 火炬系统
2.1 液位计堵塞
由于煤化工生产企业所采用的原料为原煤，对于原煤的后续操作需要进行粉煤作业，这就导致在煤气化、净化等系统装置的排放气中含有煤粉；甚至煤粉沿着上游装置的工艺路线继续下行；从而导致高压富氢火炬排放系统中含有大量的煤粉，低压重烃火炬排放系统中也含有少量煤粉。

煤粉进入火炬系统，先在分液罐中积聚一部分，随着排放气的下行，剩余部分煤粉被携带进入火炬系统的水封罐（阀）；在进入各分液罐、水封罐后，随着长时间的煤粉积聚，加之排放气的压力冲击作用；使得煤粉不断的进入了各分液罐、水封罐的就地液位计，堵塞就地液位计，使得就地液位计失灵；对安全生产造成隐患。

为了避免液位计堵塞对火炬系统的操作带来的影响；在火炬系统各分液罐、水封罐（阀）上一般设两套液位计，一套就地液位计，一套远传液位计；就地液位计避免使用针孔式；同时为了确保正常生产中的就地液位计正常运行，在就地液位计的入口阀前增加氮气吹扫口，定期对就地液位计进行吹扫，确保液位计正常运行。

2.2 点火系统可靠性
2.2.1燃料气带液问题
火炬长明灯、高空点火器所用燃料气一般均为全厂燃料气管网的末端，而且燃料气的消耗量较小，因此火炬部分燃料气中带液较为严重，影响点火的成功率。

为了解决燃料气带液严重的问题，具有以下措施：
（1）提高全厂燃料气系统伴热管线的温度，从而降低燃料气管线带液问题。

（2）在火炬界区内燃料气的精密过滤器底部的排污检查阀处增接一条dn20的排液管至燃料气分液罐入口处。

从而可以有效的解决燃料气带液严重的问题，提高点火的成功率。

2.2.2定期试点火
为了确保火炬点火系统的正常使用，规定每三天对所有的长明灯进行试点；试点火必须通过远传高空点火、地面点火以及手动内传焰点火三种方式；必须确保每一套点火方式均能保证点火成功；并对试点火过程中发现的问题进行记录，处理。

2.2.3高压点火器问题
在实际生产过程中，高压点火器出现因受潮无法实现即时点火成功；高压点火器电缆的保护措施不足，造成了带液的燃料气引燃高压点火器电缆，从而导致点火器的使用寿命大大降低。

通过对高压点火器增设一个密封良好的防潮箱和对高压点火器的电缆部分增
加保护套管，确保电缆不因点火系统温度过高而损坏。

2.3 火炬头“焖烧”
在三套主火炬系统之外增设一个安全水封罐；当上游装置的小流量火炬气排放时，由于各主火炬系统的水封罐的液位高于安全水封罐的液位，因此小流量火炬气无法冲破主火炬的水封，而进入安全水封罐，冲破安全水封罐的水封后，进入单独设置的常燃火炬系统；常燃火炬系统配备燃料气进行伴烧，保证充分燃烧。

3 结束语
煤化工火炬系统的操作应该兼顾煤化工上游装置的生产情况。

而火炬系统本身是一个复杂的过程，需要注意解决的问题很多。

火炬系统作为煤化工的最后一道安全关口，因此在火炬系统的操作环节上要充分考虑各种因素，才能保证火炬系统高质量的运行，保证煤化工生产企业的安全。

参考文献
[1] sh 3009-2001石油化工企业燃料气系统和可燃性气体排放系统设计规范，2001
[2] hg/t 20570-95 化工装置工艺系统工程设计规定（二）。