李楊

摘 要：通過對可拆卸高架火炬各部分設(shè)計(jì)內(nèi)容的簡述，分析了可拆卸火炬的特點(diǎn)及優(yōu)勢，對設(shè)計(jì)過程中的要點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行了剖析，提出了幾類可拆卸火炬的布置方案。

關(guān)鍵詞：可拆卸;捆綁式火炬;設(shè)計(jì)

火炬系統(tǒng)是石油、化工裝置重要的公輔工程系統(tǒng)，用于處理各生產(chǎn)裝置、罐區(qū)在開車、停車或事故情況下產(chǎn)生的可燃廢氣，保證生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有毒、可燃?xì)怏w充分燃燒后排入大氣。高架火炬是目前石油化工行業(yè)最常采用的火炬形式，其擁有處理量大、投資成本相對較低的優(yōu)點(diǎn)。隨著石油化工裝置生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，火炬系統(tǒng)的規(guī)模也不斷增大，為了減少占地，往往將多個(gè)系統(tǒng)的火炬捆綁于一處;多個(gè)火炬系統(tǒng)捆綁于一個(gè)塔架時(shí)，單個(gè)系統(tǒng)的停車檢修往往需要同塔架其他火炬同時(shí)停車;可拆卸火炬應(yīng)則可在其他系統(tǒng)正常使用的情況下，將需檢修的系統(tǒng)單獨(dú)拆卸到地面檢修，對全廠裝置的連續(xù)正常運(yùn)行及全廠經(jīng)濟(jì)效益都具有十分重要的意義。

1 可拆卸火炬系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡述

1.1筒體設(shè)計(jì)

可拆卸火炬筒體等分為若干段，每段之間采用法蘭連接，每段長度選擇18～23米?；鹁嫱搀w通過滑塊在塔架導(dǎo)軌中上下移動來完成筒體的裝卸，安裝時(shí)先將最上一節(jié)筒體固定于翻轉(zhuǎn)平臺，通過翻轉(zhuǎn)卷揚(yáng)機(jī)將筒體翻轉(zhuǎn)樹立，再通過提升卷揚(yáng)機(jī)將筒體提升至拆卸平臺后進(jìn)行下一節(jié)筒體的翻轉(zhuǎn);兩節(jié)筒體在翻轉(zhuǎn)平臺處將法蘭螺栓固定后再次提升并進(jìn)行下一節(jié)筒體的翻轉(zhuǎn);依次類推將整個(gè)筒體進(jìn)行安裝。筒體拆卸則與安裝過程相反。相較于一般高架火炬，可拆卸火炬筒體每段都設(shè)置有鞍座、扶撐、吊耳、管線支架等附件，受力復(fù)雜，且筒體裝卸過程都要控制筒體的彎曲，因此剛度設(shè)計(jì)是可拆卸火炬筒體設(shè)計(jì)的重點(diǎn);往往需要通過增加筒體壁厚、設(shè)置輔助加強(qiáng)筋等方式保證筒體剛度。

1.2塔架設(shè)計(jì)

可拆卸火炬塔架設(shè)計(jì)需滿足火炬筒體的扶持、安裝、拆卸功能。塔架一側(cè)面垂直，同時(shí)給每個(gè)火炬筒體設(shè)置一對垂直導(dǎo)軌，用于火炬筒體的升降及扶持作用。在最下一節(jié)筒體上法蘭高度附近，塔架需設(shè)置平臺，用于火炬安裝、拆卸時(shí)每節(jié)筒體、附屬管線對接點(diǎn)的拆裝。因筒體裝卸的需要，塔架需設(shè)置翻轉(zhuǎn)吊耳、提升吊耳，用于翻轉(zhuǎn)、提升滑輪的安裝。相對于普通高架火炬塔架，可拆卸火炬塔架的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，造價(jià)相對較高。

可拆卸火炬塔架根據(jù)火炬筒體的布置分為多種形式，當(dāng)同一塔架中火炬筒體不超過3個(gè)時(shí)，塔架僅一面設(shè)計(jì)為垂直，用于安裝筒體;當(dāng)火炬系統(tǒng)超過3個(gè)時(shí)，可將塔架兩側(cè)面設(shè)計(jì)為垂直，筒體分為2組從塔架不同的面進(jìn)行拆裝;這樣可減小塔架根開，降低塔架投資。塔架布置方案參見下方圖1。

1.3管道設(shè)計(jì)

可拆卸火炬設(shè)計(jì)中附筒體的管道需與筒體一起進(jìn)行裝卸。依附于筒體的管道有長明燈燃料氣管線、火炬頭消煙蒸汽管線、電氣儀表穿線管等。為滿足可拆卸的要求，此部分管道需與筒體一樣設(shè)計(jì)為分段形式，每段之間采用法蘭、接線盒連接。蒸汽管道是熱力管道，需考慮蒸汽管道的柔性設(shè)計(jì)，在每一段蒸汽管道中都需設(shè)置自然補(bǔ)償吸收蒸汽管道運(yùn)行時(shí)的熱膨脹;因筒體提升過程中需避開塔架上操作平臺，附筒體管線都應(yīng)盡量貼近筒體布置，管道布置空間有限，可能造成自然補(bǔ)償量不足，這時(shí)可通過增加補(bǔ)償彎的數(shù)量來解決。燃料氣管道、電儀穿線管與火炬筒體操作溫度不一致，兩者之間同樣存在熱位移差，因此燃料氣管道同樣需要設(shè)置自然補(bǔ)償，電儀穿線管則通過每段接線盒處的撓性管來吸收熱位移。筒體提升、拆卸都是通過卷揚(yáng)機(jī)由鋼絲繩進(jìn)行拖拽，提升、翻轉(zhuǎn)滑輪組在筒體與塔架之間運(yùn)行，因此附筒體管線的設(shè)計(jì)需避開筒體面向塔架的一側(cè)，以避免筒體運(yùn)行過程中管道與卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩發(fā)生干涉。

1.4卷揚(yáng)機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

卷揚(yáng)機(jī)系統(tǒng)是可拆卸火炬筒體裝卸的動力系統(tǒng)，筒體的翻轉(zhuǎn)、提升都是由卷揚(yáng)機(jī)系統(tǒng)完成。卷揚(yáng)機(jī)系統(tǒng)一般設(shè)計(jì)有提升系統(tǒng)、翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)、平衡系統(tǒng)，為減小造價(jià)，各火炬筒體安裝共用這幾個(gè)系統(tǒng)。提升系統(tǒng)是筒體安裝的主系統(tǒng)，由卷揚(yáng)機(jī)、鋼絲繩、提升滑輪組及各類附件組成;提升系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選擇共用一個(gè)塔架的火炬系統(tǒng)中火炬筒體最大的系統(tǒng)作為設(shè)計(jì)依據(jù)，將除去最下一節(jié)筒體的其余筒體總重及其附屬管線、火炬頭、長明燈的重量之和，并考慮動載荷系數(shù)、鋼絲繩效率等因素，作為提升系統(tǒng)的額定提升重量。翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的是將水平放置的火炬筒體通過翻轉(zhuǎn)平臺翻轉(zhuǎn)至豎直狀態(tài)，其設(shè)計(jì)拉力將安裝有火炬頭的最上一節(jié)筒體通過力矩平衡計(jì)算所得翻轉(zhuǎn)力，考慮動載荷系數(shù)、鋼絲繩效率等因素后的拉力作為額定拉力。平衡系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的是在火炬拆卸過程中將豎直筒體翻轉(zhuǎn)至水平狀態(tài)，其額定拉力較小。

2設(shè)計(jì)特點(diǎn)簡述

可拆卸火炬筒體設(shè)計(jì)最特殊之處在于火炬的裝卸過程中，火炬筒體與塔架是相對運(yùn)動的，因此設(shè)計(jì)中需要考慮火炬筒體、附屬管線、塔架、卷揚(yáng)機(jī)系統(tǒng)鋼絲繩、滑輪等構(gòu)件在裝卸過程中的干涉問題;實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，可選取火炬筒體裝卸過程中的典型工段在3D模型中建立出來，以此來檢查整個(gè)裝卸過程是否發(fā)生干涉，避免在實(shí)際的安裝過程中發(fā)生碰撞，影響工程建設(shè)工期。

3 結(jié)束語

隨著石油化工行業(yè)的發(fā)展，大型化、集成化是各企業(yè)發(fā)展的方向，整個(gè)裝置的排放量越來越大，排放工況更為復(fù)雜，可拆卸捆綁式高架火炬的優(yōu)點(diǎn)越來越突出，成為各大型煉化企業(yè)優(yōu)先選擇的廢氣排放解決方案，可拆卸捆綁式高架火炬也在實(shí)踐中不斷發(fā)展與完善。

參考文獻(xiàn)

[1] 尹衛(wèi)萍，吳衛(wèi).可拆卸捆綁式高架火炬技術(shù)的應(yīng)用[J] 石油化工技術(shù)與經(jīng)濟(jì)，2011（5）：45-48

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