升降机构在放空火炬的应用

升降机构在放空火炬的应用

龙俨丽1蒲泓汀2李媛3

1西南油气田分公司重庆气矿重庆400021；

2西南油气田分公司安研院四川成都610041；3西南油气田分公司重庆气矿重庆400021

摘要：围绕高架放空火炬点火系统点火故障、顶部维护困难，提出了设置升降式点火系统，引火燃烧器增加了防堵塞档板设计，减少燃烧产物对喷嘴的堵塞，保证了点火的安全性和可靠性。

关键词：高架火炬点火故障升降点火

1前言

在石化场站，放空火炬系统能及时处理生产装置中排放的多余、有害、不平衡的废气，并能处理试车、开停车时产生的不合格气体，以及事故时瞬时放出的大量气体，保证装置正常、安全运行。然而，放空火炬系统长期处于高温、腐蚀性环境中，故障发生后因维护困难等问题使放空系统不能正常工作，严重时导致人员伤亡，后果不堪设想。本文针对石化场站高架放空火炬的顶部维护困难问题，提出设置升降点火系统以供借鉴。

2放空火炬设置升降机构

放空火炬系统主要由火炬本体、地面工艺管线、自动点火系统和应急备用系统。火炬本体由火炬头、火炬筒体（包括扶梯及检修平台）、火炬点火管线和电磁阀等组成。火炬按照燃烧器离地面高低可分为地面火炬和高架火炬。石化场站点火系统多采用高空点火，本文涉及的放空火炬为高架放空火炬。

石化行业放空火炬多采用固定点火方式[2]。这种点火方式由于将点火枪直接固定安装在火炬头燃烧部位，直接参与放空燃烧，并长期处于高温、腐蚀等恶劣环境下工作，导致点火装置使用寿命短，更换点火装置与维护工作及其不方便，且高空维护作业时伴有较高的安全隐患。通过设置可升降式点火装置可解决点火及维护困难的问题。

2.1升降机构的组成

升降点火装置包括可控电机、减速机、盘绳轮、直线升降机构、滑轮导向机构、高压点火枪、高压电缆及金属软管等组成。

可控电机、直线升降机构、滑轮导向机构设置在升降系统中，可控电机通过直线升降机构连接滑轮导向机构进行工作，可控电机接受电气控制箱的命令进行工作，金属软管盘置在随动滑轮机构上，随移动滑轮机构的伸缩而滑动盘绕，电缆导向机构夹持金属软管贴合移动滑轮机构工作，金属软管一端连接电气控制箱，金属软管另一端通过高压点火电缆连接高压点火枪进行点火。

图1点火装置结构示意图

电缆导向机构的一端设有两个通孔，金属软管的两端分别通过两个通孔连接电气控制箱以及高压点火棒。电缆导向结构的另一端连接微型直流电机、实现直线升降。

采用一体式防爆紫外监控探头控制系统监测火炬燃烧状况随时可进行自动点火。自动点火系统实现现场手动、全自动点火及RTU远程点火功能，能及时、可靠地对火炬系统进行点火，点火成功率100％；采用数字化电子限位等技术，通过PLC可编程控制器确保运行可靠。

2.2防堵塞燃烧器的组成

现有的放空火炬的引燃配气装置因配气的开孔较大，引进风太大极易造成在高空被风吹散、吹灭可燃气体，造成点火失败，而配气的开孔较小，又很难引燃气体。同时，引燃配气装置的配气喷嘴竖直向上设置，当可燃气体喷出待燃时，所携带的泥沙、高硫杂质、水分在降落时容易将配气喷嘴堵死，造成引燃气体无法喷出，久而久之造成堵塞现象，下次工作时，已经完成不能将引燃气体喷出，造成点火失败。由于引燃配气装置位于高空位置，安装和维护的工作难度较大，费时费工，且安全问题突出。

防堵塞式引火燃烧器在引火管中设置有若干个分别与配气支管连接的配气喷嘴，且配气喷嘴采用竖直向上呈90°弯折的结构，配气喷嘴的气体喷出口端连接有用于遮挡在配气喷嘴上方的伞形挡板。通过在配气喷嘴的下方设置配气孔，既保证了配气量充分，同时又解决了因风大而造成引燃困难的问题；配气喷嘴的上方设置有伞形挡板，通过伞形挡板对配气喷嘴形成遮挡，风不直接吹在喷嘴处，保证引燃气体的混合燃烧更加可靠，同时通过伞形挡板的遮挡，可燃气体喷出时带出的泥沙、高硫杂质、水分等不会落在喷嘴处，确保引燃气体可靠的被点火枪点燃。

图2防堵塞型引火燃烧器

图中：1-火炬筒体，2-引火管，3-配气管，4-配气孔，5-配气支管，6-配气喷嘴，7-伞形挡板。

3升降式点火机构现场应用

3.1升降式放空火炬在重庆气矿天东90井成功安装，并持续开展现场试验。已现场试验50余次，试验结果表明，升降式放空火炬即使在大雨、大风等恶劣环境下点火稳定性仍然较好，点火可靠。天东90井放空介质中含有大量的液体水，该火炬即使在放空介质含大量液态水的情况下依然能正常燃烧，点火装置性能稳定可靠。

3.2放空火炬引火燃烧器增设了防堵塞功能，增加了点火装置的稳定可靠性；点火装置可降至火炬底部，即使放空火炬出现点火故障，也能在地面进行维护维修，避免了高空作业，降低了作业安全风险。

3.3在高架火炬未应用升降装置前，放空火炬出现故障，多采用魔术弹点火，魔术弹点火安全性和可靠性均较差。升降式放空火炬避免了因点火系统故障依托魔术弹点火存在的安全隐患，降低了管理风险，同时提高了点火的安全性。

在高架火炬未应用升降装置前，点火故障频发于投产后3-4年，点火次数约为80次。升降式放空火炬目前已现场试验60余次，试验结果表明点火装置性能稳定可靠，目前该火炬仍在持续开展现场试验。使用升降式放空点火系统后，点火寿命延长、点火可靠性增强、减少了高空作业费用，预计单台火炬约节约维护费20万元。

图3天东90井升降式放空火炬放空点火

4结束语

相比于现有点火装置，升降式点火装置以电动升降式点火枪进行自动点火，在点火成功以后自动回缩到指定安全位置，从而提高了使用寿命，并且安装维护方便；防堵塞式引火燃烧器能有效避免堵塞问题。优化后的放空点火装置具有安全性高、监控可靠、体积小、重量轻、操作简单、升降距离大、点火位置可调、点火效率高、使用寿命长、实用性好、市场推广前景非常看好，该装置适合在低、高含硫，气液分离不充分的放空作业场所使用。

参考文献

[1]放空火炬系统常见故障及处理[J].电气自动化.2015-4

[2]SH3009-2013石油化工可燃性气体排放系统设计规范