【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 套設(shè)備制造廠商，但他們基本上都是模仿國(guó)外的技術(shù)和產(chǎn)品進(jìn)行生產(chǎn)，基本上沒(méi)有掌握核心技術(shù)，所以生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品并不能實(shí)現(xiàn)真正的無(wú)煙低噪音燃燒。1．3 課題的研究?jī)?nèi)容（a）了解地面火炬各主要裝置的特點(diǎn)及用途、優(yōu)化其工藝流程并了解控制系統(tǒng)的主要控制回路，提高其自動(dòng)化控制能力。（b）主要研究和設(shè)計(jì)新型地面火炬燃燒器，提高其燃燒能力和燃燒效率。 （c）畫(huà)出所設(shè)計(jì)的新型燃燒器的三維圖、裝配圖、零件圖。畫(huà)出地面火炬的總裝配圖以及管路布置圖，完成 5 張圖紙和 萬(wàn)字以上的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，翻譯外文資料一篇（不少于 3000 字） （d）新型燃燒器的計(jì)算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如下：地面火炬設(shè)計(jì)排放量：50t/h，單個(gè)燃燒器的處理能力：1t/h，火炬氣的流量：36000N /h，排氣壓力：~，平均相對(duì)分子質(zhì)量：50，溫度：50℃，火3m炬氣低熱值： KJ/Kg，絕熱指數(shù)：1，熱輻射因子：，最大允許熱輻射強(qiáng)度：405?㎡，燃燒器預(yù)混室的長(zhǎng)度：80cm ，內(nèi)徑：40cm,燃料氣：12N /h（最大） ，點(diǎn)3m火器成功率：99%以上，(火炬氣低熱值與流量用于火焰長(zhǎng)度的選取) ，以以上參數(shù)計(jì)算火焰高度，從而確定圓柱體的高度。2 地面火炬燃燒器特點(diǎn)及與高架火炬燃燒器的比較 高架火炬高架火炬是火炬燃燒系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的火炬燃燒器，高架火炬于上世紀(jì) 90 年代開(kāi)始應(yīng)用于廢氣燃燒系統(tǒng)，它燃?xì)饬看?，壓力高，很大程度上滿(mǎn)足了當(dāng)年對(duì)于石油化工企業(yè)排氣含量的要求，但是隨著火炬系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，它的缺點(diǎn)已經(jīng)越來(lái)越明顯，具體有以下幾方面:（1）燃燒不完全燃燒時(shí)冒煙：火炬無(wú)法保證將大量的廢氣瞬間完全燃燒而形成黑煙，特別是在事故排放時(shí)更加嚴(yán)重，對(duì)環(huán)境大氣產(chǎn)生嚴(yán)重污染；高架火炬的消煙措施，如注入蒸汽、強(qiáng)制鼓風(fēng)，僅能滿(mǎn)足部分火炬氣處理的需要（如要滿(mǎn)足全負(fù)荷處理的需要，會(huì)導(dǎo)致公用系統(tǒng)及為龐大，投資浪費(fèi)） ，無(wú)法保證大量火炬氣在瞬間內(nèi)完全燃燒，從而形成黑煙，尤其是在事故緊急排放時(shí)情況更加嚴(yán)重，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的污染。（2）火焰光污染高架火炬在事故放空時(shí)產(chǎn)生的巨大火焰，有時(shí)還會(huì)夾雜滾滾濃煙，會(huì)使人產(chǎn)生極大的恐慌感，尤其對(duì)附近的居民有很大的影響。（3）火炬點(diǎn)火困難火炬頭點(diǎn)火器處于百十米的高空，容易被風(fēng)吹熄，其燃燒穩(wěn)定性相對(duì)較差，對(duì)高架火炬的安全放空有很大的影響。（4）處理負(fù)荷范圍小高架火炬比較適合某一特定的工況，不能適應(yīng)較大的負(fù)荷范圍。在正常排放量時(shí)高架火炬可滿(mǎn)足處理的要求，但在處理小排量廢氣時(shí)，高架火炬無(wú)法保證其能夠正常燃燒，完全分解。（5）較高的運(yùn)行費(fèi)用高架火炬在正常運(yùn)行時(shí)，為保證廢氣的正常燃燒和完全分解，常常使用注入蒸汽或強(qiáng)制鼓風(fēng)等手段，需要消耗大量的蒸汽或電力，運(yùn)行費(fèi)用較高。（6）維護(hù)困難高架火炬高處的火炬頭及長(zhǎng)明燈給維護(hù)帶來(lái)極大的不便。（7）占地面積大根據(jù)國(guó)家有關(guān)規(guī)范，高架火炬防火間距必須大于 90 米。由此可見(jiàn)，采用高架火炬方式對(duì)火炬氣進(jìn)行處理存在著諸多缺點(diǎn)，它們不但對(duì)環(huán)境大氣造成污染，同時(shí)存在諸多安全隱患。正是由于高架火炬具有上述缺點(diǎn)，因此高架火炬一般建在離廠區(qū)較遠(yuǎn)而且人口稀少的地方，尤其不適于建造在人口密集、環(huán)境質(zhì)量要求高的場(chǎng)合。 地面火炬的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)火炬系統(tǒng)作為在煉油或石油化工裝置中安全、有效地排放釋放出的氣體或液體的設(shè)施，是事故泄放系統(tǒng)必不可少的一部分。隨著技術(shù)進(jìn)步，火炬系統(tǒng)也有了很大的變化，從原先只有高架火炬到現(xiàn)地面、高架火炬共同發(fā)展。其中地面火炬由于占地少，維護(hù)方便，安全、環(huán)保性較好，在國(guó)外已得到廣泛運(yùn)用，但目前在國(guó)內(nèi)使用較少。因此，目前火炬按照不同的分類(lèi)方式有不同的類(lèi)型，按燃燒器是否遠(yuǎn)離地面可分為地面火炬和高架火炬，按火炬燃燒器的形式可分為單點(diǎn)燃燒火炬和多燃燒器火炬。地面火炬通常指封閉火炬，但也包括地面多燃燒器火炬，主要是根據(jù)事故泄放的量來(lái)選擇。前者主要用于泄放量較小的化工廠，后者主要用于泄放量大的乙烯和天然氣項(xiàng)目。地面火炬組成部件除有一般火炬所有的燃燒器、引火器及其點(diǎn)燃器和火焰探測(cè)器、浮性或速度密封、氣液分離罐、易燃易爆氣體探測(cè)器、液封、管道、煙塵消除控制系統(tǒng)、輻射防護(hù)設(shè)備外，還有封閉體和燃?xì)忉?。地面火炬裝置能有效保證生產(chǎn)裝置在開(kāi),停車(chē)狀態(tài),正常狀態(tài)和事故狀態(tài)等各種工況下產(chǎn)生的放空氣體能夠及時(shí)、安全、可靠的放空燃燒，并滿(mǎn)足熱輻射、有害氣體排放達(dá)標(biāo)等環(huán)保要求。地面火炬做為一種極為有效的封閉式廢氣焚燒系統(tǒng)，具有以下特點(diǎn)：(a)火炬向四周擴(kuò)散的熱輻射較小，封閉體外的熱輻射值能低于 1．6kW ／m2 ，可以減少防護(hù)區(qū)的面積。(b)檢修方便，除封閉體較高外，其余的設(shè)施均在地面上。 (c)最大限度地減少了對(duì)周?chē)h(huán)境的空氣污染、光污染和噪聲污染，提高了火炬操作的安全性。(d)占地面積少，地面火炬由于燃燒發(fā)生在地面，不會(huì)發(fā)生火雨，主要依據(jù)輻射熱計(jì)算確定防火間距?；鹁鏆獾娜紵窃趫A柱形地面燃燒爐的本體內(nèi)完成。燃燒過(guò)程完全封閉，外界看不見(jiàn)火光，沒(méi)有光污染，低熱輻射。圓柱形地面燃燒爐的外殼用碳鋼制成，內(nèi)襯有輕質(zhì)耐火耐高溫陶瓷纖維毯。陶瓷纖維的耐火度大于 1790℃，可持續(xù)使用在 1200℃的環(huán)境中，不受下雨或筒體內(nèi)部溫度急速變化的影響，同時(shí)具有良好的吸音降噪特性。在防風(fēng)墻內(nèi)鋪設(shè)鵝卵石，增加地面管道抗熱輻射的能力。圓柱形地面燃燒爐內(nèi)設(shè)有一定數(shù)量的、特殊結(jié)構(gòu)的地面燃燒器。地面燃燒器采用梅花形多孔結(jié)構(gòu)，可將大股火炬氣分成許多小股，以利其和空氣的混合，增加和空氣的接觸面積，達(dá)到無(wú)煙燃燒?？諝馀c火炬氣的混合主要是依靠火炬氣自身的壓力和特殊設(shè)計(jì)的燃燒器來(lái)完成。圓柱形地面燃燒爐外圍設(shè)有防風(fēng)墻，可防止?fàn)t體底部側(cè)風(fēng)對(duì)地面燃燒過(guò)程的影響。防風(fēng)墻為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，墻內(nèi)襯有輕質(zhì)耐火耐高溫陶瓷纖維毯，可最大限度地降噪和防止熱輻射外漏，同地又可有效阻止操作人員進(jìn)入地面火炬的高溫區(qū)域。圓柱形地面燃燒爐內(nèi)設(shè)有若干長(zhǎng)明燈，長(zhǎng)明燈保持常燃，以便任何時(shí)刻有火炬氣排放都能及時(shí)點(diǎn)燃，以確保系統(tǒng)的絕對(duì)安全。長(zhǎng)明燈配設(shè)自動(dòng)點(diǎn)火裝置，即當(dāng)長(zhǎng)明燈由于外界因素熄滅時(shí)，可自動(dòng)將長(zhǎng)明燈重新點(diǎn)燃，以確保地面火炬點(diǎn)火的可靠性。為適應(yīng)不同工況和火炬氣流量變化的要求，地面火炬設(shè)施采用分級(jí)燃燒、自動(dòng)分級(jí)控制。即根據(jù)排放量大小、事故排放等不同情況將地面燃燒器分成若干組而形成多級(jí)燃燒系統(tǒng)。每級(jí)燃燒系統(tǒng)通過(guò)火炬氣的壓力來(lái)控制，利用緊閉切斷蝶閥的開(kāi)關(guān)來(lái)達(dá)到分級(jí)燃燒的目的，通過(guò)使用防爆膜旁路以確保安全。在多級(jí)燃燒系統(tǒng)中，只有第一級(jí)燃燒系統(tǒng)常開(kāi)，當(dāng)火炬氣壓力足夠大從而可以保證地面燃燒器的熱負(fù)荷，獲得很好的消煙效果時(shí)后續(xù)幾級(jí)地面燃燒器才會(huì)自動(dòng)逐級(jí)打開(kāi)，以適應(yīng)不同的排放流量。從生產(chǎn)裝置排出的火炬氣進(jìn)入地面火炬設(shè)施的集氣總管后首先通過(guò)第一級(jí)燃燒器噴出并被長(zhǎng)明燈的火焰引燃。如果火炬氣量較大，第二級(jí)燃燒系統(tǒng)及以后各級(jí)燃燒系統(tǒng)上的壓力控制閥會(huì)分別開(kāi)啟并參與燃燒。由于火炬氣的燃燒火焰及燃燒區(qū)域均封閉在圓柱形地面燃燒爐和防風(fēng)墻內(nèi)，從而避免燃燒時(shí)的火焰外泄。因此從防風(fēng)墻外看不見(jiàn)火光，感覺(jué)不到熱輻射。此外，防風(fēng)墻和圓柱形地面燃燒爐內(nèi)壁均襯有輕質(zhì)耐火耐高溫陶瓷纖維毯，該材料本身具有良好的吸音降噪特性，因此火炬氣的燃燒過(guò)程看成是在一個(gè)性能良好的消音器內(nèi)進(jìn)行，運(yùn)行噪音非常低。由此可見(jiàn)，地面火炬設(shè)施具有下列技術(shù)特點(diǎn)：（a）自動(dòng)分級(jí)燃燒控制，具有良好的流量適應(yīng)性；（b）分級(jí)控制，并設(shè)爆破片旁路以確保排放安全；（c）燃燒安全，無(wú)回火；（d）全流量范圍內(nèi)的無(wú)煙燃燒；（e）無(wú)光污染、無(wú)熱輻射及低噪音；（f）運(yùn)行費(fèi)用低；（g）優(yōu)良的維護(hù)性；總的來(lái)說(shuō)：（a）從投資上考慮：地面火炬大于高架火炬。（b）從處理氣量考慮：高架火炬適于處理大氣量的火炬氣，地面火炬適于處理小氣量的火炬氣。（c）從處理氣量壓力考慮：高架火炬適于處理壓力較高的火炬氣，地面火炬處理壓力較低的火炬氣。（d）從光污染、噪音、熱輻射考慮：地面火炬的這三點(diǎn)小于高架火炬。（e）從安全角度考慮：地面火炬要設(shè)計(jì)安全可靠，保證放空氣能被及時(shí)燃燒，高架火炬也要保證安全系數(shù)。地面火炬系統(tǒng)設(shè)備：地面火炬為圓柱形封閉式結(jié)構(gòu)。由燃燒室本體、燃燒室支柱、地面燃燒器及燃燒室防風(fēng)消音墻所組成；同時(shí)地面火炬配設(shè)長(zhǎng)明燈及其點(diǎn)火系統(tǒng)；由于地面火炬采用封閉式結(jié)構(gòu)，具有很多優(yōu)點(diǎn)；排放氣燃燒時(shí)的火焰完全封閉，看不見(jiàn)火光，無(wú)光污染，沒(méi)有熱輻射，操作時(shí)無(wú)煙、低噪音，無(wú)需蒸汽和強(qiáng)制通風(fēng)就可實(shí)現(xiàn)無(wú)煙燃燒；（1）地面火炬燃燒室內(nèi)本體排放氣的燃燒完全在一個(gè)圓柱形的燃燒室內(nèi)完成的，火焰完全封閉，外界看不見(jiàn)火光，沒(méi)有光污染，很低的熱輻射。焚燒爐燃燒室爐膛內(nèi)徑為 Φ8600mm，總高度為 30米。燃燒室外殼用碳鋼制成，內(nèi)襯有輕質(zhì)耐火耐高溫陶瓷纖維毯。陶瓷纖維的耐火度大于 1790℃，可持續(xù)使用在 1200℃的環(huán)境中，不受下雨或燃燒室溫度急速變化的影響，同時(shí)還具有良好的吸音降噪特性；在地面燃燒室底部鋪設(shè)有小卵石，以增加地面抗熱輻射能力并有效抵消噪音。 （2）地面燃燒器地面火炬爐內(nèi)設(shè)有 55 臺(tái)特殊結(jié)構(gòu)的地面燃燒器。地面燃燒器采用梅花形多孔結(jié)構(gòu)，可將大股的火炬排放氣分成許多小股，以利于空氣混合，增加與空氣接觸面積，達(dá)到無(wú)煙燃燒。空氣與排放氣的混合主要是依靠排放氣自身的壓力和特殊設(shè)計(jì)的燃燒器來(lái)完成；梅花形多孔燃燒器在燃燒室內(nèi)呈幾何均勻布置，以充分利用空氣。燃燒器由1Cr18Nii9Ti 材料制成，以保證其較長(zhǎng)的壽命；為適應(yīng)不同排放工況，地面火炬系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)分級(jí)燃燒：第一級(jí)燃燒系統(tǒng)設(shè)置 12 臺(tái)燃燒器處理正常工況下排放氣；第二級(jí)燃燒系統(tǒng)設(shè)置 43 臺(tái)燃燒器處理大量排放。（3）防風(fēng)消音墻燃燒室外圍設(shè)有一個(gè)內(nèi)徑為 Φ13000mm，高度為 米的防風(fēng)消音墻，可防止燃燒室底部側(cè)風(fēng)對(duì)地面燃燒器燃燒過(guò)程的影響。防風(fēng)消音墻壁采用鋼筋混凝土制成，墻內(nèi)壁襯有輕質(zhì)陶瓷纖維吸音耐熱材料，可最大限度地降噪和防止熱輻射外漏，同時(shí)又可有效阻止操作人員進(jìn)入地面燃燒塔高溫區(qū)域；在防風(fēng)消音墻底部設(shè)有排水孔，以防護(hù)底部積水；D. 長(zhǎng)明燈及其電點(diǎn)火系統(tǒng)a) 長(zhǎng)明燈地面火炬燃燒室內(nèi)設(shè)有 6 只長(zhǎng)明燈，6 只長(zhǎng)明燈保持常燃，以便任何時(shí)刻有排放氣排放都能及時(shí)點(diǎn)燃，確保系統(tǒng)的絕對(duì)安全；長(zhǎng)明燈采用了引射技術(shù)，為高郊節(jié)能型長(zhǎng)明燈，每臺(tái)長(zhǎng)明燈的耗氣﹤2Nm3/h （當(dāng)采用 LPG 時(shí)，其耗氣量為 Nm3/h） ，并可保證在惡劣環(huán)境下能夠可靠點(diǎn)火，其火焰可抵御 50m/s 大風(fēng)及暴風(fēng)雨雪；長(zhǎng)明燈火焰檢測(cè)采用鎧裝熱電偶，熱電偶信號(hào)送入內(nèi)傳焰點(diǎn)火器控制盤(pán)作為長(zhǎng)明燈點(diǎn)火現(xiàn)場(chǎng)指示報(bào)警，同時(shí)給出遠(yuǎn)程報(bào)警信號(hào)；（4）內(nèi)傳焰點(diǎn)火器長(zhǎng)明燈點(diǎn)火采用內(nèi)傳焰點(diǎn)火方式，在界區(qū)內(nèi)設(shè)置一臺(tái)防爆型內(nèi)傳焰點(diǎn)火器D9001。點(diǎn)火器由高能點(diǎn)火器、控制面板及自力式調(diào)壓閥、壓力表以及相關(guān)閥組等組成。高能點(diǎn)火器屬電容儲(chǔ)能放電系統(tǒng)，具有能量大、設(shè)備體積小、操作簡(jiǎn)單方便、使用安全可靠等特點(diǎn)；半導(dǎo)體電嘴采用半導(dǎo)體表面放面燒蝕結(jié)構(gòu)，具有起始發(fā)火電壓低，火花能量大，自?xún)裟芰?qiáng)、耐電蝕、抗污染、抗結(jié)焦、抗水及使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，半導(dǎo)體電嘴采用耐高溫鎳基合金（GH3030）材料制成；內(nèi)傳焰點(diǎn)火器采用現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作或中控室遙操。初次點(diǎn)火時(shí)，需在現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作點(diǎn)火。其點(diǎn)火控制盤(pán)利用長(zhǎng)明燈熱電偶信號(hào)對(duì)長(zhǎng)明燈燃燒狀態(tài)進(jìn)行判斷，熱電偶信號(hào)同時(shí)遠(yuǎn)傳至中控室。當(dāng)長(zhǎng)明燈溫度低于設(shè)定值時(shí)，就認(rèn)為長(zhǎng)明燈熄滅，操作人員去現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)點(diǎn)火器重新點(diǎn)燃長(zhǎng)明燈；（a）自動(dòng)點(diǎn)火火炬氣排放管道上設(shè)有壓力變送器。當(dāng)有放空氣體通過(guò)時(shí)，壓力變送器將信號(hào)送現(xiàn)場(chǎng)火炬自動(dòng)點(diǎn)火控制柜，此時(shí)點(diǎn)火系統(tǒng)工作，自動(dòng)點(diǎn)燃高空點(diǎn)火器，由高空點(diǎn)火器點(diǎn)燃長(zhǎng)明燈和火炬?；鹧孢b測(cè)器或火炬頭上的熱電偶檢測(cè)到火炬的火焰后，高空點(diǎn)火器停止點(diǎn)火。對(duì)于總火炬和開(kāi)工火炬，在自動(dòng)點(diǎn)火系統(tǒng)正常工作的前提下，不使用長(zhǎng)明燈。當(dāng)火炬燃燒正常后，熄滅長(zhǎng)明燈。（b）手動(dòng)點(diǎn)火在自動(dòng)點(diǎn)火系統(tǒng)不正常的前提下，采用高空點(diǎn)火或地面密閉爆燃點(diǎn)火系統(tǒng)點(diǎn)燃常明燈，燈點(diǎn)燃火炬，常明燈地面點(diǎn)火閥門(mén)采用兩位切斷閥，在 DCS 上可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)點(diǎn)火，去長(zhǎng)明燈的燃料氣閥門(mén)也采用兩位切斷閥?；鹧孢b測(cè)器或火炬頭上的熱電偶檢測(cè)到火炬的火焰后，長(zhǎng)明燈熄滅。（c）火焰監(jiān)測(cè)設(shè)兩臺(tái)火焰監(jiān)測(cè)器用來(lái)監(jiān)測(cè)火炬的燃燒狀況。每支長(zhǎng)明燈設(shè)一個(gè)熱電偶用來(lái)檢測(cè)長(zhǎng)明燈的燃燒狀況。⑷與 DCS 的聯(lián)系控制室手動(dòng)點(diǎn)火（分別點(diǎn)開(kāi)工火炬、總火炬） ；火焰遙測(cè)器、熱電偶信號(hào)送 DCS。3 新型地面火炬燃燒器的設(shè)計(jì)3．1 火炬燃燒器方案的分析和確定3．1．1 方案分析從實(shí)用工程角度，綜合國(guó)內(nèi)國(guó)