周世昌++張世東++牛闖
摘 要:本文通過對(duì)某石化企業(yè)火炬系統(tǒng)消煙蒸汽凝結(jié)水結(jié)冰,造成火炬設(shè)備損壞的原因進(jìn)行分析,闡明蒸汽帶水對(duì)火炬系統(tǒng)運(yùn)行的危害,并對(duì)此提出改進(jìn)方法,以避免類似情況再次發(fā)生。
關(guān)鍵詞:火炬系統(tǒng);蒸汽凝結(jié)水;結(jié)冰;損壞設(shè)備;改進(jìn)
中圖分類號(hào):TQ085 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
1.概述
火炬是一種應(yīng)急性的裝置。主要是在異常工況下將有害轉(zhuǎn)化為無害,高毒變?yōu)榈投?,最大限度地減少對(duì)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(shè)置高壓、低壓和酸性氣3臺(tái)火炬共架。火炬系統(tǒng)距廠區(qū)3km,水電汽風(fēng)等公用工程齊全。春、夏季,該火炬運(yùn)行正常,但進(jìn)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(jié)水到達(dá)火炬頂部并噴出,散落到火炬頂部平臺(tái)上,不斷聚集增大,形成冰塊,最大可達(dá)1.5t。而在火炬大量排放時(shí),平臺(tái)金屬受輻射變熱,導(dǎo)致冰塊融化自145m高空墜落,使所經(jīng)的高壓點(diǎn)火電纜,信號(hào)線纜,檢查平臺(tái)和地面點(diǎn)火線嚴(yán)重受損。另外,火炬蒸汽系統(tǒng)帶凝結(jié)水,影響到消煙蒸汽的效果,導(dǎo)致火炬頭“悶燒”,降低了使用壽命。
2.火炬消煙蒸汽的機(jī)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(jìn)行有效回收的可燃?xì)怏w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(shí)生成水蒸汽和二氧化碳:
如果不能完全燃燒就會(huì)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(shí)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(jìn)一步增強(qiáng)。同時(shí),可增加火焰剛度,縮短火焰長(zhǎng)度并可將火焰托高,降低火炬頭部溫度,有效延長(zhǎng)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(shí)對(duì)火炬頭起到冷卻保護(hù)作用。
在此過程中,蒸汽的質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。
3.蒸汽系統(tǒng)凝結(jié)水的產(chǎn)生與危害
火炬系統(tǒng)距廠區(qū)3km,當(dāng)蒸汽通過管道(DN300)輸送至火炬系統(tǒng)區(qū)域內(nèi)時(shí),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(jié)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(shí),加大了凝結(jié)水量。最終到達(dá)火炬頂部,從梅花噴嘴及中心管噴出。
凝結(jié)水的存在,對(duì)火炬運(yùn)行的危害無疑是巨大的:
首先,蒸汽凝結(jié)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(shè)備的老化,縮短火炬頭的使用壽命。而大量的水將導(dǎo)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(hù),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(jié)水作用下,溫度急劇下降,火炬筒會(huì)因溫差產(chǎn)生熱應(yīng)力而變形,甚至產(chǎn)生裂紋。同時(shí)火炬筒和火炬頭會(huì)因此加劇腐蝕、銹蝕剝落,加速設(shè)備的老化。
因此,合理處置蒸汽系統(tǒng)凝結(jié)水,對(duì)火炬系統(tǒng)的正常運(yùn)行以及延長(zhǎng)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(rèn)識(shí)到蒸汽凝結(jié)水危害的前提下,對(duì)火炬蒸汽系統(tǒng)進(jìn)行了工藝改造:
(1)在火炬界區(qū)蒸汽主線增加了一臺(tái)分水器,主要目的為切除蒸汽中的大量凝結(jié)水。
(2)在火炬界區(qū)增加了一臺(tái)凝結(jié)水罐(20m3),替換原有的凝結(jié)水罐(3.5m3),增大儲(chǔ)水量。
(3)增加相應(yīng)的凝結(jié)水回收、回送工藝。
(4)在火炬消煙蒸汽爬升管最低點(diǎn)增加低點(diǎn)導(dǎo)淋,排放蒸汽爬升過程中產(chǎn)生的少量凝結(jié)水,如圖1所示。
5.改造效果評(píng)估
火炬蒸汽系統(tǒng)改造后,火炬蒸汽凝結(jié)水回收量15t~20t/24h,火炬凝結(jié)水就地排放、火炬頂“下雨”、火炬頂部平臺(tái)積冰的現(xiàn)象得到控制。特別是冬季,火炬頂部?jī)H有少量紅棗大小的碎冰掉落,不再有巨大冰塊損壞設(shè)備設(shè)施的現(xiàn)象。而凝結(jié)水的回收,降低了能耗。
結(jié)語
本文分析了火炬系統(tǒng)消煙蒸汽凝結(jié)水對(duì)火炬系統(tǒng)運(yùn)行的危害,并提出火炬蒸汽系統(tǒng)的改造,解決了火炬凝結(jié)水就地排放、火炬頂“下雨”、火炬頂部平臺(tái)積冰的隱患,為火炬系統(tǒng)的正常運(yùn)行以及延長(zhǎng)火炬頭的使用壽命打下了良好的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
[1]甘敏.合理回收利用裝置中的蒸汽凝結(jié)水[J].化工設(shè)計(jì),2002(6):4.