煤化工高架火炬装置的工艺简论

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【摘要】煤化工高架火炬工艺简单，安全稳定运行难。笔者从化工工艺的各个角度阐述了进一步搞好煤化工高架火炬装置的安全稳定运行，针对高架火炬装置在运行过程中常发生的水击、放炮和氨结晶等典型故障难题提出独到见解和解决办法。

【关键词】高架火炬 化工工艺 水击 放炮 氨结晶

人类对化工能源需求的不断扩大和追求，以及各类能源自身特点和分布的独特性，煤化工产品以自身的优特点很快得到世人的认可。相应的煤化工生产得到日新月异的发展，而高架火炬装置隶属煤化工生产系统最后的安全、环保和节能排放装置。大多数工程技术人员一致公认高架火炬的安全、稳定运行还有待进一步提高，特别是诸如火炬水击、放炮和氨结晶的防治已经成了化工行业急需解决的和技术公关的焦点问题。

经调研陕西延长石油榆林煤化有限公司周边众多有高架火炬的同类煤化工企业，一致交流为煤化工企业必须依据高架火炬厂家所提供相关资料和化工行业及调试方的规定编制出适合企业自身适用的、科学可行的操作规程，保证今后高架火炬在整个化工生产过程的计划性、严密性、科学性和可行性地投运。经调试合格的高架火炬要得到安全稳定运行，必须按审批过的操作规范进行化工操作，特别要注意下述要点。

1 做好安全稳定运行

1.1 管线吹扫合格

火炬系统装置起动前，全部公用系统应处于可连续使用的状态，燃料气、仪表压缩空气、蒸汽管线和内传焰管道应吹扫干净，保持管道通畅，各阀门无泄漏。

1.2 仪控设备合格

调节仪表、指示仪表、警报系统动作正确可靠；调节阀开度与调节器控制信号调试合格；各装置控制相关的压力、液位、流量、温度信号是否正确，与仪表位号对应正确；自动点火系统是能正常工作；燃料气管线上的气动切断阀工作正常；检查操作室高空点火系统盘面按钮工作正常；控制程序组态及参数设置是否符合工艺要求；系统内电器设备接线正确，动作正常；地面内传焰点火器、高空点火器工作正常；高空障碍灯工作正常。

1.3 公用工程运行合格

1.3.1 蒸汽投用

打开所有疏水器旁路阀和排凝阀；微开蒸汽总阀，引入蒸汽进行暖管，手动调节闸阀，待排出蒸汽后，关闭排凝阀和疏水器的旁路阀，改用疏水器；确认蒸汽在水封罐和分子封处排出后，关闭各路闸阀；打开蒸汽总阀。至此，蒸汽引进完毕，进入备用状态。

1.3.2 仪表空气投用

关闭地面内传焰点火器上压缩空气进口阀，打开压缩空气管上总阀，确认压缩空气压力的读数在0.45～0.6MPa之间。至此，压缩空气引进完毕。

1.3.3 燃料气投用

关闭地面内传焰点火器上的燃料气进口总阀，关闭各路高空点火装置管路上总阀，关闭长明灯管路上总阀，确认相应压力表的读数不小于0.2MPa。至此，燃料气引进完毕。在甲醇系统运行过程中，有甲醇驰放气时，为了节能减耗，此时必须将液化石油气切换成甲醇驰放气作为燃料气使用。切换阀门在出液化气工段的管廊上，切换操作如下：先关闭液化气去火炬系统的截止阀，然后缓慢开启甲醇驰放气去火炬截止阀，直至全开，燃料气即切换完毕。

1.4 氮气引进

（1）在放空管吹扫完毕后，即应立即将氮气管线上截止阀打开，将氮气引入筒体对其进行连续的吹扫置换。

（2）打开氮气总阀并调节自力式调压阀，同时观察限流孔板前的压力表的读数应在0.08～0.15MPa之间（不得低于0.08MPa。）。至此氮气引进完毕。

1.5 系统点火合格

系统点火标准共有四种方式。

1.5.1 地面内传焰点火合格

（1）条件：火炬系统正常运行时，正常放空火炬的长明灯一直保持常燃，事故火炬检测到有放空气信号后，PLC点火系统将自动点燃四支长明灯。若长明灯上的热电偶检测到长明灯熄灭，操作人员可通过设在地面的DHG-B型地面内传焰点火器及时将未燃的长明灯点燃。

（2）点火前的准备工作：确认工艺管线氮气置换结束，分子密封器用氮气已引进；排凝：打开内传焰管线底部的排凝阀，排除管线内部的凝液。打开长明灯管线底部的排凝液阀，排除管线内部的凝液；吹扫：对地面内传焰点火器的各条管线用压缩空气进行吹扫，确认管线畅通无泄漏；点火发生器检查：将电源开关置于“ON”，电源开关指示灯（红色）亮，随后按下手动点火按钮。确定是否有点火声音，若没有声音，可能是点火发生器损坏，须更换；电嘴检查：按下手动点火按钮，从混合器石英玻璃窗口察看电嘴是否发出火花。如没有火花，及时联系检修人员恢复合格。

（3）地面内传焰点火器的点火：打开欲点长明灯对应内传焰管线上的球阀（其它球阀均关闭）；打开欲点长明灯管线上电磁阀的旁通阀（电磁阀两端的闸阀处于关闭状态），引入燃料气；打开地面内传焰点火器压缩空气总阀和燃料气总阀，等待30秒钟；按下地面内传焰点火器控制箱上的点火按钮；确认长明灯是否点燃。如果未点燃则重复上述步骤，如果已点燃则关闭仪表空气总阀和燃料气总阀。

1.5.2 高空点火装置点火合格

（1）条件：若设在长明灯上的热电偶检测到长明灯熄灭，操作人员可在高空点火装置将未燃的长明灯点燃。

（2）准备工作

经专业检修员工确认高空点火装置合格。

（3）投电运行

确保各项检查合格后即可进行通电试验；将控制箱盘面电源开关扳到“ON”位置，电源指示灯亮；按下控制箱盘面上的点火按钮，观察电极处是否发出火花，是否听见电打火的啪啪声。若未发现则应切断电源，必须等一分钟后再在进行复试。

（4）通气运行

确认高空点火装置燃料气管线内的凝液已经排空，确认后关闭排凝阀；确认高空点火装置燃料气管线上的切断阀已经关闭；打开切断阀的旁通截止阀，打开燃料气管线总阀，观察管路是否畅通。

（5）高空点火装置的点火

关闭燃料气总管阀门；打开欲点长明灯管线和点火枪管线上的切断阀的旁通截止阀；打开燃料气总管阀门，同时按下高空点火器控制箱上的手动点火按钮；点火成功后关闭点火枪管线上切断阀的旁通截止阀。

1.5.3 控制室点火合格

（1）条件：若设在长明灯上的热电偶检测到长明灯熄灭，操作人员可中控室遥操点火装置将未燃的长明灯点燃。

（2）高空点火准备工作合格

（3）高空点火空载试运合格

（4）高空点火通气试运

确认高空点火装置燃料气管线内的凝液已经排空，确认后关闭排凝阀；确认高空点火装置燃料气管线上的切断阀已经关闭；打开切断阀的旁通截止阀，打开燃料气管线总阀，观察管路是否畅通。

（5）点火

确认长明灯已经熄灭；确认长明灯管线上切断阀旁路关闭，电磁阀打开；在中控室遥操打开高空點火装置燃料气管线上的电磁切断阀；按下手动点火按钮，点燃长明灯；通过设在长明灯上的热电偶确认长明灯是否已经点燃。点火成功后在中控室遥操关闭高空点火装置燃料气管线上的切断阀。

1.5.4 通过进火炬的放空气体压力点火

按照高空点火使事故火炬、开工火炬正常备用；当检测到放空管线压力达到2kPa压力时则火炬自动点火。

1.5.5 冬季火炬点火

冬季火炬点火不顺利时，检查仪表电气是否有故障；检查燃料气，压缩空气压力是否达到要求值；可以将长明灯、伴烧燃料气开启2～3分钟后，再用高能点火器或内传焰点火器进行点火。直至点着。

1.6 气化工段开停车开工火炬排放操作

开工火炬主要是气化炉开停车时，作为气化炉排气放空燃烧使用；每次气化炉开停车前，先对沿途排水罐进行排水。检查确认排水罐与开工火炬管线连接的阀门全开，排水罐导淋畅通无堵塞；每次气化炉开停车时，开始往开工火炬管线排放后，即开始给排水进行排水操作，根据第一排水时的水量，确定排水频次，每个巡检点必须排水，严防开工火炬管线因排水罐排水不及时产生水击事故。

1.7 事故火炬排放操作

事故火炬主要是甲醇精馏预塔驰放气、甲醇精馏不凝气、甲醇合成膨胀气、酸性火炬气、事故状态下的汽提塔不凝气、事故状态下来做气化的排放气，主要作为事故状态下排气放空燃烧使用；每个巡检点必须对沿途排水罐进行排水；检查确认排水罐与事故火炬管线连接的阀门全开，排水罐导淋畅通无堵塞；严防事故火炬管线因排水罐排水不及时产生水击事故。

1.8 变换汽涤塔不凝气排放操作

1.8.1 变换汽提塔不凝气排放原设计为两路

一路是正常火炬，另一路是事故火炬。当汽提塔不凝气正常排放至正常火炬时（汽提塔操作压力0.1～0.15MPa）精馏尾气（0.03MPa）无法正常排放至正常火炬。所以将汽提塔不凝气排放至事故火炬，因不凝气含NH3、CO₂等，易造成事故管线内碳铵结晶，鉴于汽提塔不凝气易在管线内产生结晶影响系统安全稳定运行，规定变换不凝气只能送入正常火炬，并对正常火炬管线进行伴热和保温。当正常火炬管线处于检修状态时汽提塔不凝气改走临时放空管线。

1.8.2 汽提塔不凝气排放流程（见附图1）

事故火炬作为正常火炬和临时放空均出现故障时不凝气临时排放点，但必须上报批准，制定临时措施

1.8.3 变换不凝气临时排放操作。

在正常火炬具备投用条件前，不凝气从临时排放管线排放。因不凝气中组分中含有氨气、水蒸汽、二氧化碳在管线中易形成结晶。所以汽提塔不凝气禁止向事故火炬排放。开临时放空时先打开导淋排液，当心放空管线内积液冲出伤人；在压力调节阀PV1和其后手动阀之间增加临时放空管线。当正常火炬投用后退出临时放空；变换汽提塔正常投用前应检查、投用伴热蒸汽管线待伴热蒸汽排出蒸汽后打开PV1前阀，打开临时放空管线手动阀。关闭PV1344旁路阀及后手动阀，关闭PV1前导淋阀。通过PV1控制汽提塔放空；关闭汽提塔入事故火炬手动阀（3〞），在没有车间安排的情况下该手动阀禁止打开；控制TE1在65±5℃，TE2在115±5℃、TE3在125±5℃范围内。高压闪蒸汽经高压闪蒸最终冷却器和高压闪蒸分离器后排放至变换汽提塔。关闭闪蒸汽进入事故火炬阀门（6〞）。在没有得到车间许可的情况下禁止打开闪蒸汽入事故火炬阀门；控制高压闪蒸最终冷却器循环水量保证出高压闪蒸分离器后闪蒸汽温度在100℃以上，控制原则是尽可能不投用汽提塔低压蒸汽，以闪蒸汽作为汽提塔热源。在运行过程中注意巡检管线的振动及位移情况。

1.8.4 变换不凝气走正常火炬操作

正常火炬具备使用条件后，将不凝气切入正常火炬。

关闭汽提塔临时放空管线手动阀（4〞），关闭汽提塔入事故火炬管线手动阀（3〞），关闭PV1旁路阀、导淋阀。打开PV1前后手动阀。通过PV1调节汽提塔压力。

汽提塔投用前先投用伴热蒸汽管线，冬季可缓慢打开PV1后低压蒸汽阀门（3〞）对正常火炬管线进行暖管，并打开排水罐底部排污，和沿途排污导淋排水；要求交接班前检查正常火炬管线伴热蒸汽投用，确认所有伴热蒸汽管线畅通。正常火炬管线伴热为常年投用。防止管线结晶。如果发现蒸汽伴热管线有不通畅则必须将管线疏通后方可下班。

确认正常火炬沿途排水罐和火炬下的落水阀、回气阀打开。排水阀关闭，由于排水罐为现场制作，没有就地液位计。岗位巡检人员按照开工及事故火炬巡检频次进行巡检，要求每次排水时将排水罐排空，防止罐内结晶，冻堵。严禁排水罐排污阀常开。当排污阀没有水排出时检查并疏通排污管线。严禁在排污不通的情况下交接班。

2 火炬运行时的注意事项

2.1 加强控制室监控

充分注意正常运转中各仪表的示值，特别要注意各调节控制点的参数是否正确。事故火火炬在正常待命状态时，系统的自动点火系统处于自动监控状态；当自动点火系统出现故障时应通过内传焰点火将长明灯保持点燃状态，直至自动点火系统故障排除；一旦发现报警，应及时通报公司调度，并迅速采取相应措施；应高度重视通往火炬系统的氮气流量。

2.2 现场需注意事项

控制室里并不能掌握现场的全部情况，所以必须定时进行现场巡回检查，巡回检查至少每两小时进行一次。发现问题立即确定其原因，迅速采取措施，处理后应及时通报控制室。重点巡检各排水罐排水正常，无气体泄漏、无堵塞；巡检防冻情况，各支架无变形等；检查各处的压力、温度、液面、流量等，保持在正常范围内；检查设备和配管有无泄漏；气化开工火炬设计气量要求高，严禁超量运行。

2.3 做好防止水击和放炮的有效措施

燃烧的火炬气常因汽水分离不及时、不合格或超标，造成燃烧气严重带水，可引发火炬喘振甚至熄灭等事故性水击。再严重了会因火炬气排放不及时而引发放炮。

高架火炬装置的气液分离罐作为火炬气的主要液体分离排放附件，它的合格运行在此时显得至关重要。

做好相关排放变送器管线防冻措施；做好水封液位安全监控，需对相应液位变送器（200mm时自动投运补水泵，最佳控制点位600mm，800mm时自停补水泵）和补水泵控制运行合格。

2.4 做好防止氨结晶的有效措施

兖州煤业榆林能化有限公司直径1.6米的火炬管线一度因氨结晶而引发爆炸，造成生产事故，经专业技术人员排查发现为工艺运行时对火炬管伴热不合格导致氨结晶造成直径1.6米的火炬管有效流通为月弧径0.4米原因所为。经改进后，有效的杜绝了同类事故的发生。

3 对火炬装置解列的注意事项

系统大修、恶性生产事故或火炬出现严重问题才停车需要对火炬解列。

此时需注意：经解列前吹扫后关燃料气总阀；关仪表空气总阀；关蒸汽总阀，开蒸汽导淋阀；系统全部置换合格后关氮气总阀；关新鲜水，对事故火炬水封罐、开工火炬水封罐排水；解列高架火炬系统。

4 结束语

本文高架火炬装置的化工技术特别适用于煤制甲醇和煤制醋酸企业的煤化工，它兼顾了火炬装置（也适用与化工行业的地面火炬装置）运行安全稳定的全面性和科学性，特別是针对高架火炬化工运行过程中出现的诸如水击、放炮和氨结晶等故障提出简单有效应对措施。所以，值得广大煤化工企业设计院、工程技术人员和化工运行人员共同探讨和推广应用。

参考文献

[1] 付长亮. 现代煤化工生产技术[M].北京：化学工业出版社，2009

[2] 唐宏青. 现代煤化工新技术[M].北京：化学工业出版社，2009

[3] 彭建喜. 煤气化制甲醇技术[M].北京：化学工业出版社，2010

[4] 兖州煤业榆林能化有限公司60万吨/年甲醇项目技术资料，X化工设计院， 2007

[5] 延长石油榆林煤化有限公司20万吨/年醋酸项目技术资料，X化工设计院， 2009

[6] 陕西金黎明石化工程有限公司. 高架火炬指导使用手册，2008

[7] 中船中共九一一有限公司.高架火炬安装使用手册，2009

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