多點式地面火炬技術(shù)研究

1火炬系統(tǒng)及點火系統(tǒng)的設(shè)計現(xiàn)場燃燒主要由燃料、分類裝置、火災(zāi)檢測器、噴霧器、消煙器、國防墻等組成。排放量決定采用燃燒器的數(shù)量,燃燒器分級排布,每級燃燒器由若干支火炬頭構(gòu)成,燃燒區(qū)四周用防輻射墻隔離熱輻射1)分級控制器。分級控制的目的是為了保證泄放氣在火炬頭有足夠的速度,與空氣混合實現(xiàn)無煙燃燒。升降級由壓力控制,當(dāng)排放量增加,壓力達(dá)到升級值,分級閥順序打開;當(dāng)排放量減少,壓力達(dá)到降級值,分級閥順序關(guān)閉2)火炬燃燒器的設(shè)計、鉆孔和排布是影響整個系統(tǒng)性能的關(guān)鍵,燃燒器布置在一定的高度以保證充足的空氣來源。每一級燃燒器帶有多個交錯排布的星形火炬頭,燃燒器之間既要留有足夠的距離以保證無煙燃燒所需要的空氣,又要保證火炬頭之間能夠互相傳焰點火3)地面火炬有蒸汽消煙設(shè)施,滿足火炬氣在低壓力時燃燒。蒸汽閥與分級閥聯(lián)動,并有小量蒸汽通過限流孔板進(jìn)行保溫,大量蒸汽經(jīng)環(huán)形噴嘴高速噴射到火焰中部4)長明燈采用空氣預(yù)混型-文丘里管結(jié)構(gòu),原理是快速通過文丘里管的燃料氣在混合器周圍形成負(fù)壓,吸入空氣形成混合氣體,火焰在長明燈罩燃燒(見圖2)。長明燈設(shè)置有熱電偶用于檢測工作狀態(tài),并配置有高能電子(HEI)及爆燃傳焰(FFG)兩種點火方式。5)火炬系統(tǒng)背壓過低會使空氣進(jìn)入,氮氣補(bǔ)壓可在火炬管網(wǎng)壓力過低時,及時補(bǔ)充氮氣維持系統(tǒng)正壓。氮氣吹掃包括持續(xù)吹掃和后吹掃,用氮氣將延伸管內(nèi)殘留火炬氣吹出,防止形成爆炸性混合物6)爆破針型閥是在控制系統(tǒng)失效或分級閥未及時響應(yīng),火炬安全泄壓的最后保障。起跳壓力高于分級控制壓力,并與分級閥門并聯(lián)。爆破針型閥起跳后,更換爆破針即可重新投用(見圖3)。2地面火炬的環(huán)保性能1)地面火炬采用壓力控制升降級,通過分級閥門控制火炬頭數(shù)量以增加或減少泄放量。升降級參數(shù)的設(shè)置主要考慮排放安全和有效燃燒兩方面(見表1)。2)多點式地面火炬由于長明燈數(shù)量多,并有吹掃和消煙設(shè)施,對燃料氣等公用工程消耗量較大,見表2。3)與高架火炬相比,地面火炬的環(huán)保性能有明顯優(yōu)勢。雖然其本質(zhì)安全性不如高架火炬,但先進(jìn)控制及便于及時維修的特點彌補(bǔ)了這方面的不足。主要性能見表3。3地面火炬的安全火炬的安全性能主要有排放安全、點火安全、操作安全,排放安全要求火炬需確保裝置能夠順利排放,點火安全要求點火設(shè)施必須確保任何時候均能點燃長明燈,操作安全要求設(shè)備可靠性高、操作處置得當(dāng)3.1氮氣補(bǔ)壓及壓力達(dá)到升級值1)采用分級控制滿足裝置排放量。正常工況,裝置排放量少,由第1級泄放;當(dāng)排放量增大,壓力達(dá)到升級值,第2級開啟;若壓力仍然不能降低,依次打開后續(xù)級數(shù)。若逐級升不能滿足排放要求,同時打開若干級增加泄放量。2)設(shè)置氮氣補(bǔ)壓確保管網(wǎng)安全。當(dāng)管網(wǎng)壓力低于設(shè)置值,分級閥門關(guān)閉,維持系統(tǒng)正壓。壓力降至低報警值,氮氣補(bǔ)壓閥打開向管網(wǎng)補(bǔ)充氮氣。3.2穩(wěn)定燃料氣點火1)長明燈抗熄滅能力強(qiáng)。長明燈的高可靠性主要取決于兩方面:一是長明燈本身設(shè)計完善,抗熄滅性能好;二是需要提供穩(wěn)定的燃料氣,燃料氣過多或過少,都會影響燃燒效果,并根據(jù)燃料氣組分調(diào)整壓力(見圖4)。2)點火系統(tǒng)可靠性較高。HEI為主要點火,通過釋放高能電火花點燃長明燈,點火效果好,需要做好電氣部分的防潮保護(hù)。FFG為備用點火,產(chǎn)生的火焰熱值高,效果明顯(見圖5)。3.3針型閥起落架及火炬凝液的處理,應(yīng)注意以下六地面火炬的工藝、設(shè)備、儀表控制比高架火炬多,操控要求高,需要及時處理出現(xiàn)的問題。1)對爆破針型閥起跳的處理。針型閥起跳后應(yīng)及時恢復(fù),若遇兩臺及以上同時起跳,應(yīng)調(diào)配更多人力,防止壓力低造成黑煙或回火,并對氣開、氣關(guān)閥門制定故障處置預(yù)案。2)對火炬凝液的處理。火炬氣經(jīng)分液罐和地下凝液罐兩次除液后進(jìn)入火炬頭,防止火炬帶液燃燒,同時避免延伸管中的凝液結(jié)冰,導(dǎo)致火炬氣無法正常泄放。4消煙蒸汽對火焰的影響(1)采用分級控制提高燃燒所需要的流速。泄放氣在火炬頭有足夠的速度,才能有足夠的能量與空氣混合實現(xiàn)完全燃燒。分級控制可以提高泄放氣壓力,保證燃燒需要的流速。(2)利用消煙蒸汽實現(xiàn)流速低時完全燃燒。消煙蒸汽的主要作用是增大可燃?xì)怏w與空氣的接觸,發(fā)生水煤反應(yīng)再燃燒,維持火焰溫度、防止析碳,托高并縮短火焰長度。2)對光(熱)輻射的控制(1)設(shè)置防輻射墻隔離光熱輻射。地面火炬設(shè)有十幾米高的防輻射墻,火炬在封閉區(qū)域燃燒,火焰高度不超過防輻射墻,外墻溫度不超過65℃。(2)消煙蒸汽能夠降低火焰高度(3)降低部分升級壓力。當(dāng)火炬氣突然大量排放時,火焰會瞬間竄出防輻射墻?？蛇m當(dāng)降低部分升級壓力,防止火焰瞬時超高。3)控制異味的辦法。氮氣盡量不要排火炬,調(diào)節(jié)好伴燒蒸汽,適當(dāng)調(diào)整升降級值,使燃燒更充分。5地面火炬的應(yīng)急處理措施1)高架火炬的背壓比較低,取決于水封罐液位。地面火炬的背壓比較高,并且在一定范圍內(nèi)變化,需考慮各裝置排放壓力有高有低,多裝置同時排放,會導(dǎo)致低壓排放裝置無法排放,并引起火炬氣倒竄。2)地面火炬的工藝流程、設(shè)備設(shè)施、儀表控制比高架火炬多,尤其是當(dāng)控制系統(tǒng)失效或設(shè)備故障會增加處置難度。如多個爆破針型閥門異常起跳的處理,氣開、氣關(guān)閥門在儀表風(fēng)中斷或電磁閥故障時的應(yīng)對措施,需要制定完善的應(yīng)急預(yù)案。3)地面火炬雖然比高架火炬易檢修,但地面火炬燃燒區(qū)屬于受限空間,又有突然