火炬系统中分液罐和水封罐的设计分析

781　石化企业火炬系统的作用石油化工企业生产过程中，正常生产及装置开停车等情况下排放一些工艺气体，保证整个生产系统内部的压力平衡与顺畅。

工艺气主要包括开停工时系统置换、储罐收发料呼吸系统与紧急情况下系统泄压。

工艺气成分相对简单，一般为轻组分的碳氢化合物，工艺气具有毒性、易燃易爆等特点，考虑到安全与生态环境的保护，企业在回收部分工艺气后，会对剩余的工艺气进行焚烧处理。

工艺气焚烧后产生无污染无毒害的水与二氧化碳，避免对生态环境造成污染[1]。

最后一道焚烧工序由火炬系统进行，焚烧掉不能直接排放的工艺气，充分满足环保与安全需求。

2　常见火炬类型分析2.1　高架火炬系统高架火炬由点火系统、钢结构支撑与直立筒体火炬头构成，将长明灯配置在筒体顶部的火炬头上，长明灯点火器点燃后一直处于燃烧状态，排出的工艺火炬气由此点燃。

高架火炬由三种支撑方式，钢索支撑式、钢架支撑式、及自撑式火炬[2]。

2.2　地面火炬系统地面火炬系统由基础、安全防护墙、点火系统与燃烧器等部分构成。

火炬燃烧时在燃烧炉内部进行，气体燃烧在防辐射隔热罩内，在外界是看不到火焰的，因此可以最大程度的减少光污染、噪音污染及对周围设备的影响。

梅花形多孔结构是地面燃烧器采用的主要形式，这种燃烧器可以充分利用周围空气，在燃烧炉内形成均匀分布的燃烧组，进而形成多级燃烧系统，可以满足不同排放工况下的需求。

3　石油化工火炬系统常用自动控制方案3.1　长明灯点火控制长明灯点火控制是火炬系统最基本且最重要的控制之一，是火炬气能够燃烧的重要保障。

在工厂的生产管理中，火炬长明灯有常燃和不常燃两种管理模式。

长明灯常燃模式下，点火控制既为长明灯熄火保护控制，通过长明灯火焰检测信号或温度信号逻辑控制点火。

不常燃模式下，点火控制既为随动联锁控制，通过火炬气排放信号联锁点燃或熄灭长明灯。

此种模式下自动点火控制系统平时处于监控状态，对各火炬气管道上的流量与压力、火炬与长明灯火焰信号进行实时采集，并对采集的数据进行分析处理。

第１３期 收稿日期：２０１８－０４－２４作者简介：马兴亮（１９８８—），男，硕士，工程师，现从事炼油管道设计工作。

火炬分液罐设计计算研究马兴亮，王增辉，韩　雪（中海油石化工程有限公司，山东青岛　２６６１０１）摘要：火炬是处理石油化工中无法收集和再加工的可燃有毒气体及蒸汽的特殊燃烧设施，火炬系统分液罐的作用是去除火炬气夹带的凝液和固体，以免液滴带到火炬头形成火雨。

本论文简要介绍火炬系统分液罐的工作原理、分类及工艺管道仪表流程图的设计。

重点说明ＳＨ３００９－２０１３计算方法并根据流体力学修正计算方法，可不用查图提高准确度及便捷度。

并运用此计算方法校核某炼厂ＭＢＴＥ装置火炬分液罐。

关键词：火炬分液罐；工作原理；设计计算中图分类号：ＴＱ０１５ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０１８）１３－０１３５－０３ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＤｅｓｉｇｎａｎｄＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆＦｌａｒｅＫｎｏｃｋｏｕｔＤｒｕｍＭａＸｉｎｇｌｉａｎｇ，ＷａｎｇＺｅｎｇｈｕｉ，ＨａｎＸｕｅ（ＣＮＯＯＣＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｑｉｎｇｄａｏ　２６６１０１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅＦｌａｒｅｉｓａｓｐｅｃｉａｌｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｆａｃｉｌｉｔｙｔｏｄｅａｌｗｉｔｈｔｈｅｃｏｍｂｕｓｔｉｂｌｅｔｏｘｉｃｇａｓａｎｄｓｔｅａｍｔｈａｔｃａｎｎｏｔｂｅｃｏｌｌｅｃｔｅｄａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｅｄｉｎｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｉｎｄｕｓｔｒｙ．Ｔｈｅｒｏｌｅｏｆｔｈｅｆｌａｒｅｋｎｏｃｋｏｕｔｄｒｕｍｉｓｔｏｒｅｍｏｖｅｃｏｎｄｅｎｓａｔｅａｎｄｓｏｌｉｄｓａｎｄａｖｏｉｄｄｒｏｐｌｅｔｓｃｏｍｉｎｇｔｏｔｈｅｆｌａｒｅｔｏｆｏｒｍｆｉｒｅｒａｉｎ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｆｌｏｗ－ｐｒｏｃｅｓｓｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅＦｌａｒｅＫｎｏｃｋｏｕｔＤｒｕｍ．ＴｈｉｓｐａｐｅｒａｍｅｎｄｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｆｌｕｉｄｍｅｃｈａｎｉｃｓｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄａｎｄＳＨ３００９－２０１３，Ｔｈｉｓｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｃａｎｈｅｌｐｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙａｎｄｃｏｎｖｅｎｉｅｎｃｅ．ＴｈｉｓｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｉｓｕｓｅｄｔｏｃｈｅｃｋｔｈｅｒａｔｉｏｎａｌｉｔｙｏｆａＭＢＴＥｄｅｖｉｃｅＦｌａｒｅＫｎｏｃｋｏｕｔＤｒｕｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｌａｒｅｋｎｏｃｋｏｕｔｄｒｕｍ；ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌｐｒｉｎｃｉｐｌｅ；ｄｅｓｉｇｎａｎｄｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ 火炬系统是用于处理无法再回收利用的可燃或可燃有毒的气体或蒸汽的燃烧设施，多用于炼油厂、石油化工厂等，对工厂的安全生产、环境保护有着重要的作用。

火炬分液罐工艺设计及计算作者：侯一涵来源：《中国化工贸易·上旬刊》2017年第12期摘要：在放空系统中，火炬分液罐设置在火炬前端，去除放空天然气中夹带的凝液，以减少放空总管中的凝液量，避免液滴被带至火炬头，形成火雨。

本文主要介绍火炬分液罐的分类、工艺仪表流程图的设计及火炬分液罐的计算方法，为设计选型提供依据。

关键词：分液罐；分类；工艺设计1 设置火炬分液罐的目的站场设备及管线的放空天然气排放至火炬系统，若含有凝液，燃烧后会形成火雨，易引发安全事故。

因此需要在火炬前设置分液罐，将放空天然气中的液滴分离出来，保证火炬的安全运行。

2 火炬分液罐的分类2.1 卧式分液罐卧式分液罐分为单流式卧式分液罐和双流式卧式分液罐两种。

单流式：只有一个进气口和一个排气口；双流式：有两个进气口和一个排气口。

双流式卧式分液罐的结构形式可以减少罐体直径，但是却增加了罐体的长度，对于直径超过3.6 m或者流量大的可以考虑这种结构。

2.2 立式分液罐立式分液罐设置一个进气口和一个排气口，气体进口设在立式罐的侧面，出口设在立式罐的顶部，入口处一般加挡板使气体向下方流动，有利于液滴的沉降。

3 工艺流程设计放空天然气进入火炬分液罐对凝液分离，达到外输要求后通过排气管道输送至火炬。

进出火炬罐的管线需考虑坡度要求（坡度不小于2‰），要有必要的温压指示和取样分析。

分液罐一般设有就地和远传的液位指示，高低液位报警；压力指示就地和远传仪表，高低压报警；温度测量的就地和远传仪表。

罐内液体需设置泵移走（一般两台，一用一备），可以手动启停泵，或通过液位控制连锁启泵，低液位自动停泵。

根据气候条件和分离罐内液体的物性，在冬天或者平常也可使用加热器加热以蒸发其中的易挥发成分。

内部蒸汽盘管可实现这一目的，但要确保蒸发的物质在罐内不凝结，不会在火炬总管凝固，不会在分液罐下游堆积。

火炬分液罐的工艺仪表流程图的设计见图1。

4 设计技术要求①分液罐的分离能力应能分离出排放气体中直径600um的液滴；②分液罐应设置进气管、排气管、排除凝液管、手动排污管、人孔、爬梯、平台，分液罐罐体应设液位计、温度计、压力表以及高低压、高低液位报警；③需要设置完善的液体收集输送措施，可采用泵送或者燃料气气压送。

化工装置火炬排放系统的设计摘要：本文浅析了设计化工装置火炬排放系统的原则、主要内容及一些影响因素，总结了一些常规做法供设计人员参考。

关键词:火炬系统；处理能力；火炬总管；分液罐；水封罐；火炬高度计算.火炬排放系统设置目的是将工艺装置中设备、管道上的安全阀、泄放阀、排放阀等在不正常操作（或事故）时排放的可燃物料，开停车时必须要排放的可燃物料和试车中暂时无法平衡时所必须排出的可燃物料收集并送到火炬筒顶部的火炬头及时燃烧排放，以确保装置的安全运行，并减少对环境的污染。

一、火炬系统的设计内容火炬系统一般由火炬总管，分液罐，水封罐，凝液泵，点火盘，塔架，气封，火炬筒体，火炬头，长明灯，航空警示灯，航空警示标志等组成。

火炬系统的设计主要包括系统处理能力的设计，火炬管道的设计，火炬气分离罐及火炬气密封系统的设计，烟筒的直径和高度的计算，辐射热的计算等，火炬头由制造厂商设计。

1.火炬总管的设计火炬排放气体按介质状态分为热气体（T ≥ 0°C,含水或不含水）；冷气体（T < 0°C）；冷气体和热气体都有但不含水；液体排放系统四种情况。

排放气介质四种状态的任何一种情况，都要设置一根总管。

一般排放的液体与排放的气体是分开的，对于带有液体的物流要设分立设施和单独的液相系统。

火炬总管到分离器要有一定坡度（不小于2%）以便排液，对于排液死角要设排液口并将排出液回收储存。

火炬器总管的上游最远端要设置固定的吹扫设施，避免火炬系统发生回火内爆或者产生其他不安全因素。

所有的火炬总管都应该设氮气吹扫用软管接口。

吹扫气速在最大火炬总管内为0.03m/s。

如果火炬系统设有水（液）封，水封上游吹扫气速为0.01m/s。

2.火炬气分离罐的设计火炬排放总管进入火炬燃烧之前应设分离罐，每根火炬排放气总管都应设分离罐，用以分离气体夹带的液滴或可能发生的两相流中的液相。

分离罐的设计应符合以下要求：⑴ 设计流量要按照火炬系统的最大排放量来选取；⑵ 为防止产生火雨，分离罐应能分离出排放气体中直径300um 600um的液滴。

火炬系统中分液罐和水封罐的设计分析作者：史荣富韩翠平来源：《科学与信息化》2017年第36期摘要火炬系统在化工系统担任着环保的重任，通过燃烧各种材料产生火炬气，通常由于分液罐和水封罐组成，且分液罐和水封罐的设计工艺均不相同，本文首先分析了火炬系统中分液罐和水封罐概述，同时阐述了火炬系统中分液罐和水封罐的设计工艺，最后总结了全文。

关键词火炬系统；分液罐；水封罐；设计工艺1 火炬系统中分液罐和水封罐概述1.1 分液罐概述在火炬系统内分液罐是最重要的组成部分，分液罐能够有效地去除火炬内的各种液体，避免引发火雨，分液罐大致主要分为卧式分液罐和立式分液罐，其中卧式分液罐有分为単流式分液罐和双流式分液罐。

1.2 水封罐概述水封罐同样也是火炬系统内的重要组成部分，水封罐主要是设置在火炬气进入火炬筒内的位置，其目的是为了防止火炬筒体回火，确保火炬管网、装置的安全。

水封罐的优点是能够将罐内的凝结物质有效去除，为不带挡板的水封罐及时补水[1]。

具体的结构如下图1所示。

2 火炬系统中分液罐和水封罐的设计工艺2.1 火炬系统中分液罐的设计工艺目前我国使用的分液罐类型主要有两种，SH3009-2001、AP1521-2007，不论运用何种计算方式，都需要遵守一点原则，即是：气体的停留时间必须要大于液滴的沉降时间，气体的速度最低值需要满足液体的沉降，其目的是为了防止没有完全蒸发的燃料液体滴入火炬内，引发火雨。

SH3009-2001的计算方式需要三种假设：①分液罐内的存液考虑为30%；②火炬系统进出口管的距离比值为2.5，最高不超过3；③液体降落的时候同气体进出的时间均等。

（2） AP1521-2007计算方法在进行AP1521-2007分液罐计算的时候，假设的内容主要包括液罐的直径和切口距离，需要注意的是最终的实际罐长应该小于假设的罐长，若是通过计算，实际罐长和假设罐长均等或大于，需要重新制定假设罐的长度和直径。

在AP1521-2007的存液计算中，需要考虑以下几点：①气体排放过程中产生的凝液；②气体泄放中液体的排放，要在泄放30分钟左右才能确定泄放液体的体积，近而实施阻止；③分液罐内原本的存液。

第１２期 收稿日期：２０１８－０４－１６作者简介：王增辉（１９８３—），硕士研究生，工程师，从事炼油工艺设计工作。

码头罐区的地面火炬系统设计王增辉，高　桐，韩　雪（中海油石化工程有限公司工艺室，山东青岛　２６６１０１）摘要：为了保证事故时可燃气体的安全排放，石化装置需要设置火炬系统。

本文以董家口某码头罐区为例，对地面火炬系统的设计进行了分析和探讨：主要从火炬系统排放量确定、火炬管网计算、分液罐计算、安全防护距离设置几个方面详细介绍了设置地面火炬的方法。

关键词：地面火炬；ＡｓｐｅｎＦｌａｒｅＳｙｓｔｅｍＡｎａｌｙｚｅｒ；火炬管网；分液罐；安全防护距离中图分类号：ＴＱ０５；ＴＥ９６９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０１８）１２－０１４１－０２ＤｅｓｉｇｎｏｆＧｒｏｕｎｄＦｌａｒｅＳｙｓｔｅｍｆｏｒＴｅｒｍｉｎａｌＴａｎｋＦａｒｍｓＷａｎｇＺｅｎｇｈｕｉ，ＧａｏＴｏｎｇ，ＨａｎＸｕｅ（ＣＮＯＯＣＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｑｉｎｇｄａｏ　２６６１０１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｌａｒｅｓｙｓｔｅｍｐｌａｙｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｔｈｅｓａｆｅｌｙｄｉｓｃｈａｒｇｅｏｆｃｏｍｂｕｓｔｉｂｌｅｇａｓｉｎｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｌａｎｔｓ．Ｔｈｅａｒｔｉｃｌｅｐｒｏｖｉｄｅｓｄｅｔａｉｌｅｄａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｇｒｏｕｎｄｆｌａｒｅｓｙｓｔｅｍｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｄｉｓｃｈａｒｇｅｒａｔｅａｎａｌｙｓｉｓ，ｐｉｐｉｎｇｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，ｋｎｏｃｋ－ｏｕｔｄｒｕｍｄｅｓｉｇｎａｎｄｓａｆｅｔｙ－ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｄｉｓｔａｎｃｅａｎａｌｙｓｉｓ．ＡｎｅｘａｍｐｌｅｏｆａｔｅｒｍｉｎａｌｔａｎｋｆａｒｍｉｎＤｏｎｇｊｉａｋｏｕｉｓｇｉｖｅｎｔｏｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇｒｏｕｎｄｆｌａｒｅ；ＡｓｐｅｎＦｌａｒｅＳｙｓｔｅｍＡｎａｌｙｚｅｒ；ｐｉｐｉｎｇ；ｋｎｏｃｋ－ｏｕｔｄｒｕｍ；ｓａｆｅｔｙ－ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｄｉｓｔａｎｃｅ 按照结构形式划分，火炬可以分为高架火炬和地面火炬。

开放式地面火炬系统工程应用实例分析作者：赵晓媛来源：《中国化工贸易·上旬刊》2020年第01期摘要：介绍了开放式地面火炬系统的工艺流程及项目应用简介，同时阐述了燃烧器布置原则和无烟燃烧的设计。

详述了火炬气燃烧系统的逻辑联锁控制方案，并提出了水封罐节约用水和减少污水外排的措施。

关键词：开放式地面火炬;燃烧器;水封罐;无烟燃烧;污水开放式地面火炬和封闭式地面火炬类似，同样采用多燃烧器处理和分级燃烧原理，而且采用金属围栏来屏蔽火焰对外界的影响。

但是和封闭式地面火炬相比，开放式地面火炬可以适应更大的火炬气处理量的要求。

因此，随着石油化工生产规模的不断扩大，开放式地面火炬将得到更加广泛的应用。

开放式地面火炬同样具有无烟、无光污染、低热辐射、低噪音等优点[1]。

本文通过工程实例阐述开放式地面火炬系统的工艺流程和逻辑控制，并提出减少开放式火炬在大排放的过程中冒黑烟的逻辑控制方案，以及水封罐节约用水和减少污水外排的措施。

1 开放式地面火炬系统的工艺流程及工程应用简介1.1 开放式地面火炬系统的工艺流程开放式地面火炬的工艺流程与封闭式地面火炬的差不多，即火炬气首先经过分液罐和水封罐后进入排放气的集气总管，为了适应不同工况和流量变化的要求，将火炬气分级，在每一级的排放总管上设置气动切断阀，根据集气总管上的压力信号开启或者关闭气动切断阀。

其中前几级的控制采用比例微分控制以减少相应的滞后。

1.2 开放式地面火炬系统的工程应用简介某新材料有限公司丙烷脱氢装置配套的开放式地面火炬的最大设计处理量为1000t/h，排放的主要成分为丙烷、丙烯等，火炬系统的排放背压按照110kPag考虑，经设计计算后开放式地面火炬系统的火炬总管为DN1600，总共分14级燃烧，设置400套燃烧器，单台燃烧器的处理量为2.5 t/h。

前3级燃烧器配有蒸汽消烟，火炬按100%无烟燃烧设计，林格曼黑度按小于1级设计。

共设32套节能型长明灯和配套自动点火系统。