地面火炬

郑州光威高科有限公司地面火炬系统技术方案
目录
一、总则 (2)
1.1 概述 (2)
二、应用规范和标准 (2)
三、设计和操作的环境条件 (2)
3.1 公用工程条件 (2)
3.2 放空气及燃料气（吹扫气） (3)
四、供货范围 (3)
4.1 概述 (3)
4.2 范围 (4)
4.3 相关的图纸、技术文件。

(5)
4.4 卖方负责的界面 (6)
五、火炬系统概述 (6)
5.1 放空火炬工艺过程原理 (6)
5.2 火炬自动点火控制原理 (7)
火炬 (8)
六、系统各部分结构、特点说明 (8)
6.1 放空气体水封罐 (8)
6.2 控制阀 (9)
6.3 防辐射隔热罩 (9)
6.4 安全防护墙和基础（参见图纸：CFP-DWG-0104PR01-02） (9)
6.5 燃烧器组 (9)
6.6 点火控制器的结构特点 (10)
6.7 点火器的结构特点 (10)
七、主要设备技术参数 (10)
7.1 地面火炬的技术参数 (10)
7.2 点火控制系统的技术参数 (11)
7.3 远传控制系统的技术参数 (11)
7.4 长明灯的技术参数 (11)
7.5 高能点火器的技术参数 (12)
7.6 燃烧器组的技术参数 (12)
7.7 防辐射隔热罩的技术参数 (12)
7.8 水封罐的技术参数 (12)
八、地面火炬的安全保证措施 (12)
8.1 第一级安全保证措施： (12)
8.2 第二级安全保证措施： (13)
8.3 第三级安全保证措施： (13)
九、检验、试验和证书 (13)
9.1 检验机构 (13)
9.2 检验项目和试验内容 (13)
9.3 证书 (13)
9.4 铭牌 (14)
十、性能保证 (14)
一、总则
1.1概述
本规格书适用于炼油厂工程火炬设备，本规格书阐述了对放空地面火炬的设计、制造、检验、供货及运输保护等的最低要求。

二、应用规范和标准
地面火炬系统的设计、材料采购、制造、检验、试验、供货运输等应遵循下属标准、规范：
《石油化工企业设计防火规范》（GB50160—92）（1999年修订版）
《火炬系统设置》(HG/T20570.12—95)
《电气设备安装工程施工及验收规范》（GB50258—96）
《环境空气质量标准》（GB3095-1996）
《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）
《工业企业厂界噪声控制设计规范》（GBT87-85）
《工业企业厂界噪声标准》（GB12348-1997）
《PYH-400火炬自动点火装置》（Q/PYH010-1998）
《爆炸性气体环境用防爆电气设备-通用要求》（GB3836.1-2000）
《爆炸性气体环境用防爆电气设备-隔爆型d》（GB3836.2-2000）
《爆炸性气体环境用防爆电气设备-增安型e》（GB3836.3-2000）
《机电产品包装通用技术条件》GB/T13384-92
《运输包装收发货标志》GB6388-86
三、设计和操作的环境条件
3.1公用工程条件
3.1.1 电气、仪表要求
卖方完成火炬系统内所有电气设施（含照明、防雷及静电接地）的设计、设备采购、安装。

所有电气、仪表设备均需防爆，界区防爆等级：Exd-ⅡB-T4，设防爆电控箱，外壳防护等级为IP65，应包括隔离开关、断路器等。

所有现场安装的电器、仪表设备应考虑遮阳措施。

买方仅提供380V/3PH/50Hz 电源到低压防爆配电柜，火炬系统内部电缆敷设及接线由卖方负责，用电负荷由卖方确定并提供数据。

3.1.2 土建要求
卖方完成火炬系统内所有钢结构的设计，并对设备、钢结构基础提出合理化建议。

现场指导施工安装。

3.1.3 仪表风
压力0.5～０.8ＭPａ（a）
3.1.4 仪表信号范围
电信号：４~２０ｍＡDC
3.2放空气及燃料气（吹扫气）
3.2.1 放空气
火炬系统放空介质：原料油
分子量：74.5
密度（kg/m3 ）：3.326
热值：156.15 MJ/Kg
放空压力：50KPa（G）
最高放空温度：40℃
最大放空量：10000kg/h
3.2.2 燃料气（吹扫气）
燃料气及吹扫气参数表
四、供货范围
4.1概述
卖方对地面火炬系统的设计、材料采购、设备的制造、零部件的组装、图纸资料的提供以及与各个分包商间的联络、协同、检验和在不同场所进行的试验负有全部责任。

提供的产品首先应符合技术规格书中所列标准的规定，并且有类似产品在成功运
行两年以上的经历，卖方不得供应未经使用的新制产品。

卖方还应对产品的性能、安装、试用负责。

本规格书和所附的数据表都用来反映买方的要求。

卖方对这些要求，若有不同意见，必须以书面形式提请买方以供彼此协商解决，否则被视为卖方提供的产品完全与买方要求一致。

即使卖方符合本规格书的所有条款，也并不能解除卖方对所有提供的设备和附件应当承担的全部责任，所提供的设备和附件应当具有正确的设计，并且满足特定的设计和使用条件并适合当地有关的健康和安全法规。

卖方还应对设备的性能
负责。

4.2范围
4.2.1 地面火炬的供货范围应包括但不限于以下内容：
地面火炬及其配套设备、材料（立式水封罐、防辐射隔热罩、一级燃烧器组、二级燃烧器组、常明灯、点火器和报警系统、热辐射防护、附属构件等）；系统内部设备之间配管、阀门、自控仪表、配电、供风、设备底座地脚螺栓等；与外部管线的接口需提供配对法兰、螺栓、螺母、垫片、连接螺纹。

4.2.2 卖方供货清单
备注：部分管道及管件按现场施工布置需要配齐
4.2.4调试、开工备品备件
无
4.2.5 两年内备品备件：
无
4.2.6 卖方提供设备维修所需的专用工具。

无
4.3相关的图纸、技术文件。

4.3.1 签订合同后七个工作日内提交的文件
●设备图纸
●设备基础条件和载荷数据
●带控制点的流程图（PID图）
●供方供应的材料表
●供方不供应的(需方负责)材料表
4.3.2 交货时提交的文件
●火炬系统使用说明书（含调试、开车、运行和维护说明）。

●装箱单、产品质量证明、生产商测试报告
●质量保证书（含材质证明、检验报告、检验记录、合格证等相关质量文件）
●发货通知，交货清单，大件尺寸重量说明（发货前七天传真）
4.3.3 竣工后提交的文件
●设计变更（若有）。

●补充说明（若有）。

4.4卖方负责的界面
卖方供货范围为：火炬界区内的所有设备、仪表、电器、电缆。

不含地坪、围墙、照明和基础（以供货清单为主）。

电仪分界面为：现场控制柜入柜接线端子（至控制室和供电箱的端子）。

4.5买方负责的界面
买方供货范围为：防辐射隔热罩、围墙、照明和基础等。

五、火炬系统概述
本地面放空火炬系统可保证炼油厂正常生产的小量放空、常见事故放空和事故最大放空时能够及时、安全、可靠地放空燃烧，并保证在运行过程中实现低成本、低噪音、无光污染、无烟尘燃烧、保证热辐射和废气排放满足相关标准的要求。

本地面放空火炬系统主要由水封罐、控制阀、地面火炬（由燃烧器组、防辐射隔热罩和防护墙组成）、地面火炬自动点火系统组成。

本地面火炬系统可将放空气燃烧火焰完全控制在防辐射隔热罩内，外界看不到火焰。

能最大限度的减少热辐射、噪音对工作人员和周围设备的影响，火炬防护墙外的最大噪音满足《工业企业厂界噪声标准》（GB12348-1997）的要求，火炬燃烧的产物满足《大气污染物综合排放标准》GB16297-1996的要求。

5.1放空火炬工艺过程原理
工艺流程见《火炬系统工艺及仪表流程图》。

5.1.1放空气工艺流程
放空燃气通过管道进入火炬区后直接进入水封罐，然后分为两路，分别由气动蝶阀自动控制进入火炬燃烧器组的第一级、第二级燃烧器组进行无烟燃烧。

长明灯由点火器点燃后可以可靠的点燃两级燃烧器组。

整套火炬装置在自动点火系统的集中监控下自动运行，并把指示和报警信号传入有人值守的操作室，故本装置可不设值守岗位，由操作室进行正常的操作和监视。

5.1.2 系统联锁
●点火器的联锁
点火器与长明灯的火焰（由长明灯热电偶检测）、长明灯的状态信号联锁。

当长明灯为点燃状态时若无火焰则启动点火器点火并计时，若点火超时则发出报警。

●长明灯的联锁
长明灯与放空燃气的压力（由安装在水封罐上游的压力变送器检测）、可燃气体报警器联锁。

当压力达到或高于低报警值时长明灯燃气电磁阀打开，长明灯
由点火器点燃，压力低于低低报警值时关闭。

当可燃气体报警器检测到远低于
爆炸极限的燃气时长明灯点燃，否则关闭。

长明灯打开优先。

●燃烧器组气动阀的联锁
第一级燃烧器组气动阀与放空燃气的压力、长明灯火焰联锁。

长明灯火焰不正常时不允许打开。

当压力达到或高于高报警值，并且长明灯火焰正常时打开，低于低报警值或长明灯火焰不正常时关闭。

第二级燃烧器组气动阀与放空燃气的压力、长明灯火焰联锁。

长明灯火焰不正常时不允许打开。

当压力达到或高于高高报警值，并且长明灯火焰正常时打
开，低于高报警值或长明灯火焰不正常时关闭。

●吹扫电磁阀的联锁
两个天然气吹扫电磁阀与燃烧器组的气动阀联锁。

当气动阀打开时，吹扫电磁阀关闭。

当气动阀关闭时，吹扫电磁阀打开。

5.2火炬自动点火控制原理
控制流程见《火炬系统工艺及仪表流程图》参见图纸：CFP-DWG-0104PR01-01。

火炬自动点火控制系统由一套PLC和现场仪表组成，具有自动、长燃、手动三种功能。

按照第‘5.1.2 系统联锁’一节的逻辑关系进行自动控制和报警。

5.2.1 自动点火运行模式
●火炬系统通过放空燃气水封罐上游管道的压力自动连锁运行。

压力共设有三个报
警值：低、高、高高。

为保证系统运行稳定，每个联锁的启动均比关闭高出一级
设定值。

●在没有火炬气排放时火炬系统待机，手动打开两级燃烧器的吹扫球阀打开，保证
系统安全，其他自动阀门均关闭。

●当有火炬燃气排放时，管道压力上升，第一级燃烧器组长期开放（保证小排放量
长期排放、燃烧）；当达到低报警时同时打开两台长明灯并由高能点火器点燃长明
灯，长明灯正常燃烧，点火器关闭。

若点火超时长明灯未点燃，则发出长明灯故
障信号报警；当达到高高报警时，火炬第二级燃烧器气动阀打开，第二级燃烧器
燃烧。

●当火炬燃气排放量下降，则压力也下降，当小于高报警时火炬第二级燃烧器关闭，
同时需手动打开吹扫球阀。

●在长期无火炬气排放的情况下，点火系统定期对点火器试点火。

若自动点火控制
器发现点火设备异常，则输出故障报警信号。

5.2.2 长明灯模式
●若火炬放空燃气需要连续排放或频繁排放，则点火系统可切换于长明灯模式运行。

在长明灯模式下，控制器连续监测长明灯温度，若长明灯熄灭则自动将其点燃，
保持长明灯长明。

若在设定的时间内不能成功的点燃长明灯，则发出故障报警信
号，提醒值班人员及时修复，保证火炬系统的安全。

●两级燃烧器阀门的自动控制过程同自动点火运行模式。

5.2.3 手动点火模式
手动点火模式下，可由手动按扭通过控制器进行点火，手动模式下只对火炬进行检测、显示，不进行连锁控制。

5.2.4 强制点火
气动阀门具备手动操作装置，点火电磁阀配有旁路，点火器配有强制按钮。

不管任何时候均可用强制点火按扭对火炬进行点火操作。

强制点火由控制按扭直接控制点火设备，即使在PLC故障的情况下仍然有效。

六、火炬系统各部分结构、特点说明
地面火炬系统主要由水封罐、控制阀、防辐射隔热罩、安全防护墙和基础、燃烧器组、点火控制系统组成。

各主要部件的结构、功能特点如下：
6.1放空气体水封罐
●火炬系统中设置水封罐，是防止火炬系统回火的关键设备，能有效的阻断回火，
使上游管道保持正压。

●采用卧式结构，按照压力容器标准进行设计施工，水封高度为300～600mm水柱，
系统阻力小。

●水封罐设置U形管溢流装置，采用微小流量保持液位稳定。

●水封罐内设有破沫板，并有足够的沉降时间，能保证不会有大于600 µm的液滴排
出。

●设有液位计、压力表巡检方便。

●水封罐凝液送至污水总管。

●水封罐内外表面涂环氧类防腐涂料防止生锈腐蚀。

6.2控制阀
●放空燃气采用气动碟阀控制，具有动作快、可靠性好、不易内漏和费用低的特点。

●气动阀前设计有手动碟阀，维修简便。

●点火吹扫燃气采用防爆电磁阀控制，动作迅速，可靠性高，满足防爆要求。

6.3防辐射隔热罩
防辐射隔热罩用Q235A钢板焊接成的圆筒体，内表面衬有耐温大于1500℃的轻质陶瓷纤维材料，使筒体外表面最高温度小于200℃。

外表面采用耐温大于300℃的有机硅耐热底漆涂两遍、耐温大于300℃的有机硅耐热面漆涂两遍，使设备表面的耐候性大于15年。

防辐射隔热罩的主要作用：
●封闭火焰，使外部看不到火；
●阻隔辐射热、热传导和阻隔燃烧噪音；
●具有烟囱的作用，可使底部产生足够负压，迫使大量过剩的空气进入燃烧区，提
高燃尽率，降低燃烧温度；
●把燃烧产物排向20米以上的高空扩散掉，避免燃烧废气对地面空气质量的影响。

6.4安全防护墙和基础（参见图纸：CFP-DWG-0104PR01-02）
●本地面火炬的基础包含：燃烧器组的安装基础、防辐射隔热罩的安装基础、安全
防护墙和管道支架的基础。

●本火炬的基础由卖方按照火炬各设备的参数提出基础设计数据，由买方根据现场
的地质条件、气象条件和要求的地震设防烈度结合设备的安装要求进行设计。

●其中安全防护墙的主要作用为：阻止人员靠近火炬高温区，避免发生危险；隔热
隔音，使地面一定高度范围内的热辐射和噪音满足相关标准、规范的要求；在火
炬发生爆燃或爆炸的极端事件时，能够承受爆炸冲击而不损坏，并迫使爆炸冲击
波向上泻放而不对地面的人员和设备造成危害。

6.5燃烧器组
本火炬系统需要处理的燃气热值很高、组分也很重，燃烧时极易产生黑烟，必须采取相应的合理措施进行处理，才能保证完全的无烟燃烧。

本火炬系统的燃烧器采取的措施如下：
●本地面火炬燃烧器有多个特殊结构的燃烧器有序排列组成，共分为两组，第一组
处理最大排放量的16%，主要担任正常生产和常见的局部小事故排放量，第二组
处理最大排放量的84%，主要担任很少发生的事故状态排放量，这样能保证两级
燃烧器均工作在最佳符合范围内，实现无烟燃烧达到环保要求，并且减少自动阀
门的频繁开关，延长使用寿命，提高系统稳定性。

●本燃烧器避免过小的燃气孔，防止结焦、堵塞。

燃烧器采用文丘里原理，首先混
合足够的一次空气，再由火嘴喷出充分和二次空气混合充分燃烧。

大量的过剩空
气沿隔热罩筒壁进入，大幅降低烟气温度和筒壁温度。

●一般情况下火炬气自水封罐出来后不加控制，直接进入火炬燃烧，这样就很难兼
顾很小至很大排放量范围内都能无烟燃烧，故高架火炬均设置消烟蒸汽或助燃空
气。

本火炬系统采用气动碟阀进行分级控制，使得排放燃气的压力和流量控制在
燃烧器的最佳负荷范围内，不需要蒸汽或空气助燃，仅依靠可燃气的高速喷出吸
入足够的一次空气，实现无烟燃烧。

●燃烧器组高于700℃的高温部位采用0Cr25Ni20（SUS310）耐高温材料，其余采用
0Cr18Ni9（SUS 304）耐热不锈钢材料。

燃烧器的寿命大于15年。

6.6点火控制器的结构特点
●防爆型结构，可安装于现场，减少电缆费用。

●采用西门子PLC构成，性能稳定，可靠。

●具有自动、长燃、手动和硬手动功能，适应各种工况。

●具有远传的功能，可在操作室内进行远程监视和操作。

6.7点火器的结构特点
本点火器采用航空点火技术，由安装在长明灯内部的高能半导体放电嘴产生火球，点燃长明灯。

本点火器具有如下性能特点：
●安装维护简便，性能可靠。

●防爆型产品，满足现场防爆要求。

●采用航空点火技术，半导体高能点火，点火电压低，耗电量小。

●半导体放电嘴具有很强的自洁能力，不怕积碳、潮湿和污染，甚至在水中也能正
常放电。

●放电嘴、导电杆均安装在长明灯的内部，长明灯的工作气流对其有冷却作用，寿
命长，可靠性高。

七、主要设备技术参数
7.1地面火炬的技术参数
处理介质：原料油
处理量：10000kg/h
总高：20000mm
安全防护墙外的最大噪音：≤65 db
安全防护墙外的最大热辐射强度：≤1.5 KW/m2
安全防护墙外径：8000 mm
安全防护墙高度：3000 mm
供电：AC220V / 3.5 Kw
压缩空气：0.5～0.8ＭPａ（a） 3 Nm3/d 水：0.2～0.4ＭPａ（a）45 Nm3/d 天然气：0.2～0.3ＭPａ（a）160 Nm3/d 7.2点火控制系统的技术参数
电源：AV 220V 16 A
防爆类别：ExdIIBT4
防护等级：IP 54
环境温度：0～45℃
模拟量输入：4～20mA 8路
模拟量输出：4～20mA 0路
开关量输入：干接点14路
开关量输出：干接点18路
7.3远传控制系统的技术参数
远传连接方式：RS485接口
进入远传信号：燃烧器报警信号2路（开关量）
点火器报警信号2路（开关量）
PLC故障报警信号1路（开关量）
紫外线火焰信号1路（开关量）
热电偶温度信号2路（开关量）
远传进入信号：远传强制点火信号2路（开关量）
7.4长明灯的技术参数
安装直径：∮25 mm
防护等级：IP54
工作温度：﹤1250℃
环境温度：-20～65℃
燃气压力：0.2～０.3ＭPａ（a）
燃气流量： 1.25 Nm3/h
7.5高能点火器的技术参数
电源：AC220V 0.5 kW
点火电压：DC 2500V
放电能量：12 J
防爆类别：ExdIIBT4
防护等级：IP 54
环境温度：-10～45℃
寿命：≮20 万次
7.6燃烧器组的技术参数
处理介质：原料油
处理量：10000kg/h
压力范围：50Kpa
接口尺寸：DN200, DN400
燃烧温度：1600℃
材质：310 + 304
7.7防辐射隔热罩的技术参数
外径：5600 mm
内径：5300 mm
高度：17.8 m
重量：约52+54.8t
表面温度：≤200℃
材质：Q235+耐火水泥
耐温：1600℃
现场制作。

7.8水封罐的技术参数
规格：2000*5500*8 m
重量：3274.4 Kg
设计压力：0.6Mpa
操作压力：0.05 Mpa
设计温度：100℃
材质：16 MnR
八、地面火炬的安全保证措施
8.1第一级安全保证措施：
两级燃烧器的放空阀均和长明灯连锁，只有长明灯火焰正常时才允许放空阀打开，
避免尾气在燃烧塔内聚集。

●火炬配套了两套点火器，当一套点火器失效时另一套仍能有效的点燃火炬，并且
点火系统具有定时检测功能，当发现有点火器失效时，报警提示，以便及时修复，避免产生安全隐患。

●当燃烧器的放空气动阀失灵时报警，值班人员可手动打开放空阀。

●火炬配备了全自动点火系统，保证系统正常运行时，及时可靠的自动点火，不发
生危险。

●点火器的点火燃气采用两台电磁阀控制，使两台点火器互不影响。

各电磁阀均配
有旁通截止阀，以便特殊情况下手动应急操作。

●当天然气压力过低，或供电异常时，操作室报警，应急处理。

8.2第二级安全保证措施：
●自动点火系统具有故障自检功能，当检测出点火系统局部故障时立即报警。

●系统还在火炬内配置了一套可燃气体报警器，当点火失败或放空阀泄漏，使点火
系统未正常点燃火炬时，可燃气体到达火炬内部，可燃气体报警器检测到有可燃
气体时（浓度远在爆炸极限以下）立即启动点火器点燃长明灯，并报警，使排出
的可燃气体及时燃烧，避免发生爆炸危险。

8.3第三级安全保证措施：
在极端条件下，万一火炬燃烧室和安全防护墙内部发生爆炸，安全防护墙和防辐射隔热罩将承受最大爆炸压力，而不损坏。

爆炸冲击波在安全防护墙和防辐射隔热罩的导向作用下向上空泄放，保证地面人员、设备和火炬的安全。

九、检验、试验和证书
9.1检验机构
9.1.1 出厂前供应商根据ASME VⅢdivision 1 及API521 标准进行检验。

9.1.2 买方根据有关标准及合同进行检验。

9.2检验项目和试验内容
火炬系统应保证焊接质量，进行射线探伤。

火炬筒体现场制作，制作完成后进行压力、泄漏测试。

9.3证书
按技术协议及API 521 有关要求提供检验报告并提供合格证书。

包括但不限于：
（1）材质检验报告：热处理报告、焊缝检测报告等。

（2）检验证书：卖方提供工厂出具的具有效力的检验证书每套设备一式两份。

（3）出厂合格证书：每台设备必须具有合格证书，钢板材质和机械性能合格证书，压力容器检验证书，并注明型号、规格、适用介质、制造商名称、生产日期。

9.4铭牌
卖方应遵循API521 的相关规定对设备进行标识。

在设备适当的部位安装永久性的由316 不锈钢制成的铭牌，铭牌的位置易于观察，内容清晰，其安装可采用不锈钢支架和螺栓固定，但不允许直接将铭牌焊到设备上。

根据API521 确定铭牌内容，且应包括但不限于以下内容：
（1）制造厂商名称
（2）放空火炬设备的名称及型号；
（3）设备位号；
（4）设计压力；
（5）设计温度；
（6）净重及最大充液重量；
（7）最大外形尺寸；
（8）制造许可证号码；
（9）制造编号；
（10）出厂日期。

十、性能保证
在买方选用设备恰当和遵守保管及使用规程的条件下，从设备到货24 个月内，或者连续运转不超过12 个月(取时间较长者)，设备因设计、制造质量不良而发生损坏和不能正常工作时，卖方应该免费为买方更换或修理设备零件部件，如因此而造成买方或最终用户等人身和财产损失的，卖方应对其予以赔偿。

卖方应负责所提供设备的现场安装指导、调试及操作人员培训。

除非买方以书面的方式另行同意，卖方对它所提供的设备应承担如下保证：
在规定的工作条件下能正常可靠地运行，并达到额定的设计参数通过试验证实卖方对各项性能的保证设备正常使用。

系统噪音：不大于79 分贝（在火炬底部测量）。

（此图为网上下载的，作为参考）。