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　　摘  要：本文簡要介紹了無煙低噪音環(huán)保型地面火炬的主要工藝流程，重點闡述了無煙低噪音環(huán)保型地面火炬自動控制的總體設(shè)計方案，總結(jié)了現(xiàn)場應(yīng)用情況。

　　關(guān)鍵詞：地面火炬  自動控制  火炬氣  廢氣焚燒

　　 一、概述

　　火炬氣是石油化工行業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣，屬于易燃易爆有毒有害氣體。由于火炬氣危害很大，不能采用直接放空的方式，處理方式廣泛采用的是高架火炬、或地面火炬。地面火炬與高架火炬相比，更先進(jìn)、更有效、更安全。

　　無煙低噪音環(huán)保型地面火炬是一種新型的地面火炬系統(tǒng)，該地面火炬正逐漸成為各個石化企業(yè)、天然氣企業(yè)進(jìn)行火炬氣體處理的首選。該地面火炬裝置是一種極為有效的封閉式廢氣焚燒系統(tǒng)，由多級燃燒器組成，使排放氣的壓力始終保持在最佳的范圍內(nèi)，保證其充分的燃燒，火炬的燃燒火焰完全封閉在燃燒室內(nèi)，用于隔熱的陶瓷纖維具有極好的吸音效果，使焚燒系統(tǒng)達(dá)到了無煙、低熱輻射，低噪音和完全的燃燒。

　　2008年某公司芳烴聯(lián)合裝置采用了我公司的WebField控制系統(tǒng)（DCS）進(jìn)行自動控制，該聯(lián)合裝置中有一套無煙低噪音環(huán)保型地面火炬裝置，此套地面火炬裝置自應(yīng)用DCS一次開車成功以來，一直平穩(wěn)運(yùn)行至今，并且取得了較好的控制效果。

　　二、主要設(shè)備和工藝流程

　　該套地面火炬裝置的主要設(shè)備包括：

　　1、 共有2套新型無煙低噪音環(huán)保型圓柱形焚燒爐。焚燒爐示例圖如圖1所示。

圖1 圓柱形焚燒爐

　　2、 共有3套長明燈，每套安裝2臺電點火裝置，共6臺電點火裝置。長明燈示例圖如圖2所示。

圖2 長明燈

　　3、 共有102臺地面燃燒器。燃燒器示例圖如圖3所示。

圖3燃燒器

　　4、 1個分液罐（配1臺污油泵），1個水封罐（配1臺新鮮水補(bǔ)水調(diào)節(jié)閥和1臺污水泵）。

　　5、 燃料氣管道，分成3路進(jìn)入長明燈，為長明燈點火提供燃料。

　　6、 中壓蒸汽管道，分成5路進(jìn)入焚燒爐，以消除排放氣焚燒時產(chǎn)生的黑煙。

　　7、 氮氣管道，分成2路對火炬氣排放閥后管路進(jìn)行氮氣吹掃，以維持排放管道的微正壓，防止空氣倒流進(jìn)入排放氣管道。

　　石油化工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量高壓火炬氣首先經(jīng)過分液罐進(jìn)行處理，產(chǎn)生的污油經(jīng)過污油泵排出；經(jīng)過分液罐處理后的火炬氣進(jìn)入水封罐進(jìn)行處理，產(chǎn)生的污水經(jīng)過污水泵排出；處理過的火炬氣分成多路進(jìn)入焚燒爐（地面火炬裝置）的燃燒器進(jìn)行完全封閉燃燒。

　　其工藝流程框圖如圖4所示。

圖4 地面火炬裝置工藝流程框圖

　　三、總體設(shè)計方案

　　3.1 WebField控制系統(tǒng)（DCS）

　　該套地面火炬裝置的WebField控制系統(tǒng)（DCS）由1個操作站、1個工程師站、1個控制站和一套過程控制網(wǎng)絡(luò)組成。同時將WebField控制系統(tǒng)（DCS）與生產(chǎn)調(diào)度管理中心通過網(wǎng)橋進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，達(dá)到了實時監(jiān)視與管理的目的。該套地面火炬裝置的總體配置圖如圖5所示。

圖5 地面火炬裝置總體配置圖

　　3.2系統(tǒng)配置

　　結(jié)合地面火炬裝置的工藝特點。在設(shè)計控制系統(tǒng)時突出了以下配置：

　　（1）為滿足地面火炬裝置的控制要求并便于控制系統(tǒng)維護(hù)與檢修，地面火炬裝置單獨配置了1個控制站；

　　（2）控制系統(tǒng)的主控卡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡、系統(tǒng)電源、通訊網(wǎng)絡(luò)、供電系統(tǒng)等采用了雙重冗余配置；

　　（3）控制系統(tǒng)與現(xiàn)場設(shè)備之間的模擬量采用安全柵進(jìn)行隔離、開關(guān)量輸入信號DI和輸出信號DO均采用繼電器進(jìn)行隔離；

　　（4）針對不同工藝參數(shù)的報警需要分別采用了不同的報警分區(qū)、不同的報警聲音來提示操作人。

　　該地面火炬裝置規(guī)模如表1所示。

　　3.3主要控制回路

　　地面火炬系統(tǒng)的控制比較復(fù)雜，主要的控制有：

　　（1）分液罐液位聯(lián)鎖控制：

　　當(dāng)分液罐液位高于高限值，報警并打開污油泵；當(dāng)分液罐液位低于低限值，報警并停污油泵。

　　（2）水封罐水封側(cè)液位控制：

　　采用單回路調(diào)節(jié)補(bǔ)水調(diào)節(jié)閥的開度使水封罐水封側(cè)液位控制在要求范圍內(nèi)。同時當(dāng)水封罐水封側(cè)液位高于高限值，進(jìn)行高報警；當(dāng)水封罐水封側(cè)液位低于低限值，進(jìn)行低報警。

　　（3）水封罐溢流側(cè)液位控制：

　　當(dāng)水封罐溢流側(cè)液位高于高限值，報警并打開污水泵；當(dāng)水封罐溢流側(cè)液位低于低限值，報警并停止污水泵。

　　（4）火炬長明燈控制：

　　所有長明燈都是單獨進(jìn)行控制的，控制程序相同，互相獨立，同步進(jìn)行。對應(yīng)每支長明燈的計時器需單獨定義，也是互相獨立的。長明燈控制是一個邏輯順控過程，其順控圖如框圖6所示。

　　長明燈點火前提是：長明燈火焰無火、排放氣總管壓力小于規(guī)定值、焚燒爐筒體可燃?xì)鉂舛刃∮谝?guī)定值，以上應(yīng)同時滿足才能進(jìn)行點火。

　　長明燈燃料氣閥、點火槍燃料氣閥、點火器均有手動和自動兩種控制方式。

　　在手動控制方式下，通過軟按鈕操作來控制相應(yīng)“開”和“關(guān)”的動作。

　　在手動控制方式下，點火動作持續(xù)60s后自動停止，可通過軟按鈕再次進(jìn)行。

　　在自動控制方式下，根據(jù)放空檢測信號和長明燈溫度信號自動控制點火。

　　在自動控制方式下，允許在點火不成功后間隔一個時間后再次自動點火的動作，程序設(shè)定允許   連續(xù)3次，每次60s，間隔10s。

圖6  長明燈裝置程序框圖

　　（5）火炬氣排放閥控制：

　　排放閥控制用來保證工藝裝置泄放的氣體在焚燒系統(tǒng)燒嘴處滿足最佳燃燒的壓力條件，依據(jù)燒嘴的設(shè)計參數(shù)，用排放氣管路切斷閥的開或關(guān)來調(diào)整排放氣燒嘴的級組，以使排放氣在燒嘴口能夠得以充分的燃燒。

　　排放閥門的輸出狀態(tài)由設(shè)置在放空總管上的壓力進(jìn)行控制，其狀態(tài)序列由此壓力與排放閥門開關(guān)閾值表比較后決定增、減或保持，閥門動作序列由排放閥門狀態(tài)表決定。排放閥門狀態(tài)表如表2。

表2 排放閥門狀態(tài)表

　　此表需預(yù)先定義，用于查表決定排放閥的開/關(guān)狀態(tài)(1為開，0為關(guān))，排放閥的動作必須按表中序列逐級增或減，不得出現(xiàn)跳級控制，也不得出現(xiàn)未在表中列出的組合狀態(tài)。按排放閥門開關(guān)域值表進(jìn)行開關(guān)閥門。排放閥門開關(guān)域值表如表3。

表3 排放閥門開關(guān)域值表

　　此表需預(yù)先定義，用于查表決定排放閥的開/關(guān)動作壓力值。

　　排放壓力>PH時排放閥開啟；排放壓力<PL時排放閥關(guān)閉。

　　（6）中壓蒸汽閥控制：

　　中壓蒸汽閥控制用來控制蒸汽引射量以消除排放氣焚燒時產(chǎn)生的黑煙，依據(jù)排放氣焚燒所需的空氣，控制引射蒸汽量。蒸汽閥門的開度依據(jù)排放氣總管實測壓力對應(yīng)蒸汽閥門開度表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行線性插值而得到的閥門開度值。蒸汽閥門開度如表4。

表4 蒸汽閥門開度表

　　此表需預(yù)先定義，用于查表決定蒸汽閥的開度(%)。蒸汽閥2～5在對應(yīng)級別的排放閥打開時投入使用，但在VS<1時應(yīng)該關(guān)閉。

　　（7）氮氣閥控制：

　　氮氣閥用來對排放閥后管路進(jìn)行氮氣吹掃，以維持排放管道的微正壓，防止空氣倒流進(jìn)入排放氣管道。

　　 四、應(yīng)用情況

　　本套地面火炬裝置自應(yīng)用DCS投運(yùn)以來，運(yùn)行良好，控制功能完全滿足工藝的要求，主要具有以下幾個特點：

　　（1）系統(tǒng)高度的穩(wěn)定性和安全性，完全滿足地面火炬裝置的需要

　　系統(tǒng)對主控卡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡、控制網(wǎng)絡(luò)及控制回路采用冗余設(shè)計，在技術(shù)上充分保證了系統(tǒng)的高度可靠性，規(guī)范的工程組態(tài)與實施，以及DCS可靠、安全的在線下載功能，既有效降低了投運(yùn)期間的工作量，又保障了正常生產(chǎn)期間的安全。裝置自投運(yùn)以來，從未有因控制系統(tǒng)原因而影響裝置的正常生產(chǎn)的情況發(fā)生。

　　（2）系統(tǒng)強(qiáng)大的組態(tài)和軟件功能，滿足不同用戶及裝置的各種要求

　　WebField控制系統(tǒng)（DCS）提供全中文集成化圖形界面組態(tài)工具，人機(jī)界面友好、軟件設(shè)計規(guī)范化、接口靈活、升級方便，可以很好滿足石化生產(chǎn)過程中的各種需求。本裝置中針對裝置特點，控制方案設(shè)計全面、可靠，操作簡便，具有詳盡的事故判斷及快速響應(yīng)能力，對各種意外情況能進(jìn)行正確、有效的提示和處理，減輕了操作人員的勞動強(qiáng)度，提高了勞動生產(chǎn)率，同時對于不同工藝參數(shù)的報警采用不同的分區(qū)、不同的表示方式，有利于操作人員直觀查找。

　　（3）自控投運(yùn)率高，具有推廣使用意義

　　工藝正常的情況下，自動控制投運(yùn)率在95%以上，尤其是裝置中較為復(fù)雜的控制方案，也得到了實踐檢驗，用戶對控制系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)非常滿意。

　　參考文獻(xiàn)：

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