煤化工火炬系統(tǒng)對火炬運行安全的影響

隨著近年來煤炭行業(yè)的快速發(fā)展，作為煤礦行業(yè)的最終安全保障，火炬系統(tǒng)尤為重要。由于煤化工生產企業(yè)大多布置在西北偏遠地區(qū),生產操作環(huán)境惡劣,煤化工上游裝置的排放氣組份復雜,就造成了煤化工火炬系統(tǒng)的運行操作難度加大。本文結合北方某煤制烯烴項目的火炬系統(tǒng)對火炬運行過程中的安全性操作進行探討。煤制烯烴項目是一個聯合裝置,由煤氣化裝置、合成氣凈化裝置、甲醇合成、甲醇制烯烴(MTO)裝置、PP裝置及PE裝置組成。因此,根據上游各裝置的正常工況、開停車工況以及事故工況的排放條件分析,將火炬系統(tǒng)設置為高壓富氫火炬系統(tǒng)、低壓重烴火炬系統(tǒng)、酸性氣火炬系統(tǒng)。1網絡系統(tǒng)1.1補氮系統(tǒng)的設置由于煤制烯烴上游裝置試生產期間工藝操作不穩(wěn)定,生產波動時就會向火炬系統(tǒng)間斷排放氣體,且由于操作的變動,排放氣的壓力從幾千帕波動到幾十甚至一百千帕;這種頻繁的不穩(wěn)定排放,加之排放氣中帶液嚴重,極易造成在火炬排放氣壓力小時,火炬管網產生負壓現象;同時在火炬事故排放末期,由于上游裝置的大量排放臨近結束,排放壓力驟降,水封的建立根本無法滿足壓力驟降的速度,導致管網產生負壓,將火炬外界空氣吸入火炬管網?；鹁尕搲旱男纬珊苋菀桩a生回火爆炸等實質性災難危險。為了避免負壓的產生,設計單位往往在設計之初就在火炬系統(tǒng)管線的中部增加補氮設施,而增加的DN25氮氣補充設施在系統(tǒng)管網壓力低于1KPa時自動聯鎖打開補氮,管網系統(tǒng)壓力高于2KPa時自動關閉;但此方法僅僅適用于在開車初期,火炬排放量不大,火炬排放頻繁波動的工況中;當正常生產之后,若生產異常變化出現事故排放時,在事故排放末期,由于壓力的驟降速度極快,管網的補氮閥無法快速的建立系統(tǒng)壓力;為了保證火炬系統(tǒng)的管網壓力永遠保證在正壓范圍;就需要在每個火炬系統(tǒng)的初始段,即上游裝置的出口端各增加2根DN50的補氮閥,補氮管線設置現場流量計,此補氮系統(tǒng)有一條屬于常開,通過流量計控制閥門的開度;當出現上游事故排放時,及時打開2個補氮閥,保證火炬系統(tǒng)即使在排放末期也能屬于正壓。1.2氣體冷凝器、典型組合由于煤制烯烴的氣化裝置、凈化裝置排出含水(H2O)57.93%(V)的富氫火炬氣,在流速低于一定值時管網中氣體的壓力小于2KPa(表壓),由于水封的阻擋,氣體滯留在高壓富氫火炬系統(tǒng)管網之中,當排放氣體壓力為2KPa時,氣體溫度下降為85℃時;而在北方冬季環(huán)境溫度在--31℃左右,隨著環(huán)境溫度的下降,火炬排放氣的溫度繼續(xù)下降就會使排放氣中的水蒸氣瞬間冷凝結冰,且致使火炬系統(tǒng)產生負壓。高壓富氫火炬系統(tǒng)如果發(fā)生氣體冷凝、結冰,沒有得到及時排出會造成極大的安全隱患;因此為了解決,需要設置相應的安全的措施,以確保生產的安全運行。具體措施為:(1)在高壓富氫火炬管線上增設3套事故緊急補氮閥,通過對管道壓力的檢測,進行緊急補氮。(2)在高壓富氫火炬管線上增設加強圈,防止管道抽癟。(3)在冬季氣溫下降時,對火炬管線的結冰情況通過敲擊火炬管線進行檢查,并適時的注入少量甲醇防凍。2火炬系統(tǒng)2.1煤粉進入火炬系統(tǒng)的情況由于煤化工生產企業(yè)所采用的原料為原煤,對于原煤的后續(xù)操作需要進行粉煤作業(yè),這就導致在煤氣化、凈化等系統(tǒng)裝置的排放氣中含有煤粉;甚至煤粉沿著上游裝置的工藝路線繼續(xù)下行;從而導致高壓富氫火炬排放系統(tǒng)中含有大量的煤粉,低壓重烴火炬排放系統(tǒng)中也含有少量煤粉。煤粉進入火炬系統(tǒng),先在分液罐中積聚一部分,隨著排放氣的下行,剩余部分煤粉被攜帶進入火炬系統(tǒng)的水封罐(閥);在進入各分液罐、水封罐后,隨著長時間的煤粉積聚,加之排放氣的壓力沖擊作用;使得煤粉不斷的進入了各分液罐、水封罐的就地液位計,堵塞就地液位計,使得就地液位計失靈;對安全生產造成隱患。為了避免液位計堵塞對火炬系統(tǒng)的操作帶來的影響;在火炬系統(tǒng)各分液罐、水封罐(閥)上一般設兩套液位計,一套就地液位計,一套遠傳液位計;就地液位計避免使用針孔式;同時為了確保正常生產中的就地液位計正常運行,在就地液位計的入口閥前增加氮氣吹掃口,定期對就地液位計進行吹掃,確保液位計正常運行。2.2靠近噴射系統(tǒng)的可靠性2.2.1氣中帶液不良火炬長明燈、高空點火器所用燃料氣一般均為全廠燃料氣管網的末端,而且燃料氣的消耗量較小,因此火炬部分燃料氣中帶液較為嚴重,影響點火的成功率。為了解決燃料氣帶液嚴重的問題,具有以下措施:(1)提高全廠燃料氣系統(tǒng)伴熱管線的溫度,從而降低燃料氣管線帶液問題。(2)在火炬界區(qū)內燃料氣的精密過濾器底部的排污檢查閥處增接一條DN20的排液管至燃料氣分液罐入口處。從而可以有效的解決燃料氣帶液嚴重的問題,提高點火的成功率。2.2.2地面點火試驗為了確?；鹁纥c火系統(tǒng)的正常使用,規(guī)定每三天對所有的長明燈進行試點;試點火必須通過遠傳高空點火、地面點火以及手動內傳焰點火三種方式;必須確保每一套點火方式均能保證點火成功;并對試點火過程中發(fā)現的問題進行記錄,處理。2.2.3高壓點火器電纜的保護在實際生產過程中,高壓點火器出現因受潮無法實現即時點火成功;高壓點火器電纜的保護措施不足,造成了帶液的燃料氣引燃高壓點火器電纜,從而導致點火器的使用壽命大大降低。通過對高壓點火器增設一個密封良好的防潮箱和對高壓點火器的電纜部分增加保護套管,確保電纜不因點火系統(tǒng)溫度過高而損壞。2.3單獨設置常燃火炬系統(tǒng)在三套主火炬系統(tǒng)之外增設一個安全水封罐;當上游裝置的小流量火炬氣排放時,由于各主火炬系統(tǒng)的水封罐的液位高于安全水封罐的液位,因此小流量火炬氣無法沖破主火炬的水封,而進入安全水封罐,沖破安全水封罐的水封后,進入單獨設置的常燃火炬系統(tǒng);常燃火炬系統(tǒng)配備燃料氣進行伴燒,保證充分燃燒。3需要注意的問題