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1、放空火炬点火系统的优化设计 火炬点火系统 摘要:围绕节能降耗具体叙述了放空火炬点火系统的优化设计。设置自动点火设施，熄灭长明灯；对排放气体频率少的火炬采取延时点火来替代连续的气体密封功效。 关键词:天然气;火炬;节能降耗;长明灯;吹扫;燃烧放空火炬是石油、化工、天然气工程的主要安全设施，它的正常运行对于这些工程的生产和安全至关主要。同时，火炬又是能源消耗及环境污染大户，如每十二个月经过一座中等规模的高架放空火炬因需关键点火和气体密封而消耗的燃料气价值约150万元左右，这其中包含长明灯的燃料消耗、和采取气体密封需要连续吹扫气的燃料消耗。为达成节能降耗、降低环境污染，需要对火炬的点火系统进行优化设
2、计，即在火炬设施中设置自动点火功效、“熄灭长明灯”，采取延时点火、取消连续吹扫的气体密封。一、设置自动点火设施，“熄灭长明灯”通常我们能够采取燃料气和空气强制混合电点火和密闭传焰的点火系统，这种点火系统关键由点火器、传焰管和长明灯组成，图1所表示。点火器通常部署在火炬周围的地面上，点火器上设有点火用燃料气和压缩空气的控制阀、限流孔板和压力表，用来使燃料气和压缩空气混合达成爆炸范围。升压变压器和点燃室用来产生点火的火源。经过敷设在火炬筒体或其支架上的传焰管，用于储存爆炸范围内点火用混合气体和将爆炸后的火种传输至火炬顶端点燃长明灯。此种点火方法在设计、燃料气组分、气体质量等方面要求苛刻，它需要在传
3、焰管内充满爆炸性气体后，方能按动按钮，发生电火花。若按动电钮发生火花后，不能点燃长明灯时，首先应分析原因，不宜连续按动按钮，通常首次发生电火花没有点燃长明灯的原因，多数是引火管内没有形成爆炸性气体或没有被爆炸性气体充满，这么电火花只能点燃传焰管下部的气体，而不能将火种传至火炬顶端点燃长明灯，为此应依据火炬高度停1520s或稍多些时间，使传焰管内的燃烧产物排除，新的燃料气和空气被输入，待其形成的爆炸性混合气体充满传焰管后，再次按动电钮发生电火花。因为操作上的不便和紧急事故时，火炬作为主要的安全方法却不能在气体放空时立即点燃，为确保万无一失点火就采取了长明灯不灭的方法，对一个放空量为390x104
4、m3/d的放空火炬，需要配置3只长明灯，每只长明灯的燃料气的消耗量是14m3/h，一年共要消耗的燃料气 x104m3，按现在元/m3的价格进行计算一年要损失92万元，经济损失相当可观。为了降低能源的浪费，降低成本，提升经济效益，使火炬做到清洁生产和安全运行，要尽可能“消亡长明灯”，所谓“消亡长明灯”并非是不设置长明灯，在投用时要做到平时放空气不排放，长明灯熄灭，工艺生产必须时或事故状态时立即点燃火炬，安全排放火炬气。所以依据这一要求，需要对点火系统进行优化，设置自动点火设施，达成“熄灭长明灯”的目标。自动点火系统关键由控制箱、压力变送器、电点火器、火焰检测装置、电磁阀等组成，图2所表示所表示。
5、火炬的排放气管道上设置压力变送器，压力信号作为点火触发信号。火炬放空时，安装在放空管道上的压力变送器产生的压力信号传到控制箱中的主控器，主控器控制开启引火筒燃料气阀，开启高空点火器，安装在引火筒下部的点火电嘴产生电火花，电火花点燃引火筒中的燃料气，再点燃火炬。热电偶或紫外线火检器检测到火焰，将信号送至控制箱中的主控器，主控器控制关断引火筒燃料气阀、高空点火器；若因为外部环境恶劣，火炬意外熄灭，热电偶或紫外线火检器将检测到的信号传至控制箱，控制箱实施报警及再次点火的动作程序。热电偶或紫外线火检器在点火状态下处于检测状态，并不停进行信号反馈。点火完成后，火焰探测器、压力变送器处于检测状态，而高空点
6、火器、电点火器、电磁阀等处于待命状态，有效地延长了其寿命。在石油、化工、天然气工程中，因为各站场的工况多个多样，各不相同，因此对于事故放空火炬、因其操作不频繁，当不含有H2S，采取自动点火装置替代“长明灯”是一个有效节能的方法。二、采取延时点火、取消连续吹扫的气体密封气体密封是用一定量的吹扫气体经过火炬，使火炬在无火炬气排放时维持正压，预防空气进入火炬系统，确保操作安全。吹扫气体关键用氮气或燃料气。吹扫气体的用量和火炬筒体直径及吹扫气体的分子量相关。对于一个放空量390104m3/d的事故放空火炬，当没有氮气，而使用燃料气看成吹扫气体时，按27m3/h的天然气进行连续的吹扫，每十二个月需要消耗
7、 m3的天然气，按现在元/m3的价格进行计算一年要损失万元，即浪费了能源、增加了环境污染，又有可能在窝风处存在安全隐患。为此在上面叙述的自动点火系统中，设置一延时程序，即火炬放空时，安装在放空管道上的压力变送器产生的压力信号传到控制箱中的主控器，依据计算放空气抵达火炬头顶部所需要的“安全吹扫时间”进行延时，主控器控制开启引火筒燃料气阀，开启高空点火器，点燃引火筒中的燃料气，引火筒引燃火炬。经过延时点火可取消气体密封所消耗的天然气。延时点火方法适合于放空气体排放次数不太频繁、工况稳定的情况，尤其适合事故火炬的点火。三、结束语本文以围绕节省能源、降低环境污染为中心，叙述了优化放空火炬的点火系统，对于一个放空量为390104m3/d的事故放空火炬，经过改善每十二个月可节省 m3燃料气，价值约150万元人民币；而且此方法已在一FJLNG输气干线工程中得以应用；但本文中还未包括火炬气的回收设施、自动点火设施无法替代长明灯时使用节能型长明灯等方面的探讨。面对世界能源的紧缺、节能降耗势在必行，我们在油田工程的设计和建设中必需给更多的关注、考虑和付出。
