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        火炬蒸汽系統(tǒng)凝結水的危害與改進探討

        2016-12-26 09:44:20周世昌張世東牛闖
        中國新技術新產(chǎn)品 2016年23期
        關鍵詞:結冰改進

        周世昌++張世東++牛闖

        摘 要:本文通過對某石化企業(yè)火炬系統(tǒng)消煙蒸汽凝結水結冰,造成火炬設備損壞的原因進行分析,闡明蒸汽帶水對火炬系統(tǒng)運行的危害,并對此提出改進方法,以避免類似情況再次發(fā)生。

        關鍵詞:火炬系統(tǒng);蒸汽凝結水;結冰;損壞設備;改進

        中圖分類號:TQ085 文獻標識碼:A

        1.概述

        火炬是一種應急性的裝置。主要是在異常工況下將有害轉化為無害,高毒變?yōu)榈投?,最大限度地減少對環(huán)境得污染和毒害。某北方大型煉油廠火炬系統(tǒng)采用高架式可拆卸火炬,塔高150m,設置高壓、低壓和酸性氣3臺火炬共架?;鹁嫦到y(tǒng)距廠區(qū)3km,水電汽風等公用工程齊全。春、夏季,該火炬運行正常,但進入冬季,隨著氣溫的降低,該火炬蒸汽系統(tǒng)的不足開始顯露:消煙蒸汽攜帶大量的凝結水到達火炬頂部并噴出,散落到火炬頂部平臺上,不斷聚集增大,形成冰塊,最大可達1.5t。而在火炬大量排放時,平臺金屬受輻射變熱,導致冰塊融化自145m高空墜落,使所經(jīng)的高壓點火電纜,信號線纜,檢查平臺和地面點火線嚴重受損。另外,火炬蒸汽系統(tǒng)帶凝結水,影響到消煙蒸汽的效果,導致火炬頭“悶燒”,降低了使用壽命。

        2.火炬消煙蒸汽的機理

        石油化工生產(chǎn)裝置開停工、非正常生產(chǎn)及緊急狀態(tài)下,無法進行有效回收的可燃氣體排向火炬系統(tǒng)。這些氣體一般都是多種氣體的混合物,完全燃燒時生成水蒸汽和二氧化碳:

        如果不能完全燃燒就會產(chǎn)生一氧化碳和碳黑,而碳黑是火炬黑煙的主要來源。在實際生產(chǎn)中,通常使用蒸汽作為消煙的手段:即:

        火炬消煙蒸汽分為兩路:

        第一路為下部引射蒸汽,通過火炬頭下部的梅花噴嘴引入。利用蒸汽高速噴射將30倍于蒸汽的空氣量引射到火炬頭內(nèi)與排放氣混合,使蒸汽的消煙能力得到進一步增強。同時,可增加火焰剛度,縮短火焰長度并可將火焰托高,降低火炬頭部溫度,有效延長火炬頭的使用壽命。

        第二路為中心蒸汽,通過火炬頭的中心管引入。在中心管出口將蒸汽噴向火焰中心,與排放氣均勻混合起消煙作用,并同時對火炬頭起到冷卻保護作用。

        在此過程中,蒸汽的質量起著至關重要的作用。

        3.蒸汽系統(tǒng)凝結水的產(chǎn)生與危害

        火炬系統(tǒng)距廠區(qū)3km,當蒸汽通過管道(DN300)輸送至火炬系統(tǒng)區(qū)域內(nèi)時,壓力由0.9MPa降至0.7MPa,溫度由180℃降至165℃,管道內(nèi)產(chǎn)生一定量的凝結水,并蒸汽流向火炬,由下向上在火炬消煙蒸汽管道內(nèi)形成一段水柱,并沿150m高的火炬向上爬升,在消耗蒸汽能量的同時,加大了凝結水量。最終到達火炬頂部,從梅花噴嘴及中心管噴出。

        凝結水的存在,對火炬運行的危害無疑是巨大的:

        首先,蒸汽凝結水的存在,降低了引射蒸汽的效果,少量的水可使消煙效果變差,火焰無法被抬升,火焰在火炬頭表面燃燒,加速了設備的老化,縮短火炬頭的使用壽命。而大量的水將導致火炬熄滅,有毒有害氣體排入大氣,危害環(huán)境。

        其次,中心蒸汽帶水,蒸汽無法在中心管口噴向火焰中心與排放氣均勻混合,并失去冷卻保護,形成“悶燒”,造成火炬頭燒壞。

        第三,高溫的火炬頭,在大量的凝結水作用下,溫度急劇下降,火炬筒會因溫差產(chǎn)生熱應力而變形,甚至產(chǎn)生裂紋。同時火炬筒和火炬頭會因此加劇腐蝕、銹蝕剝落,加速設備的老化。

        因此,合理處置蒸汽系統(tǒng)凝結水,對火炬系統(tǒng)的正常運行以及延長火炬頭的使用壽命有著十分積極的意義。

        4.火炬蒸汽系統(tǒng)改造

        在充分認識到蒸汽凝結水危害的前提下,對火炬蒸汽系統(tǒng)進行了工藝改造:

        (1)在火炬界區(qū)蒸汽主線增加了一臺分水器,主要目的為切除蒸汽中的大量凝結水。

        (2)在火炬界區(qū)增加了一臺凝結水罐(20m3),替換原有的凝結水罐(3.5m3),增大儲水量。

        (3)增加相應的凝結水回收、回送工藝。

        (4)在火炬消煙蒸汽爬升管最低點增加低點導淋,排放蒸汽爬升過程中產(chǎn)生的少量凝結水,如圖1所示。

        5.改造效果評估

        火炬蒸汽系統(tǒng)改造后,火炬蒸汽凝結水回收量15t~20t/24h,火炬凝結水就地排放、火炬頂“下雨”、火炬頂部平臺積冰的現(xiàn)象得到控制。特別是冬季,火炬頂部僅有少量紅棗大小的碎冰掉落,不再有巨大冰塊損壞設備設施的現(xiàn)象。而凝結水的回收,降低了能耗。

        結語

        本文分析了火炬系統(tǒng)消煙蒸汽凝結水對火炬系統(tǒng)運行的危害,并提出火炬蒸汽系統(tǒng)的改造,解決了火炬凝結水就地排放、火炬頂“下雨”、火炬頂部平臺積冰的隱患,為火炬系統(tǒng)的正常運行以及延長火炬頭的使用壽命打下了良好的基礎。

        參考文獻

        [1]甘敏.合理回收利用裝置中的蒸汽凝結水[J].化工設計,2002(6):4.

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