精细化工项目火炬系统资料.docx
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精细化工项目火炬系统资料
精细化工项目
（地面火炬）火炬系统
技术资料
1项目概述
山东泽轩环保科技有限公司（简称乙方）、山东**化工有限公司（简称甲方）。
结合厂区实际情况及燃放气的特性拟建地面火炬系统一座，主要用来处理各类可燃气体正常、事故、开停车及检修时的放空任务。
拟建地面火炬系统必须保证生产装置正常或事故排放时能够及时、安全、可靠地在筒体中排放燃烧，并满足国家现行相关标准和环保要求，燃烧时外部无明火，热辐射低，特别要确保其达到相关防火规范中对防火间距的要求。
地面火炬设备概述：
名称：
封闭式地面火炬
类型：
分段控制梅花型及环形火炬燃烧器
数量：
一套
设计排放量：
按照SH3009-2013最新定义为:
————
设计排放分级为：
共分二级
主要包括：
●燃烧塔直径2。
5米，高度15米；火炬总高为15米。
●燃烧器采用空气预混引风式助燃式，总数量为2套燃式。
●点火采用1套高能点火系统，确保100%的点火成功率。
●火炬设置1支长明灯，长明灯保持常燃状态（可设），保证引燃任何时候排放出的可燃气体。
●废液燃烧器，气泡雾化型，燃烧介质可燃甲醇废液。
●废水喷雾燃烧器，喷雾介质为生产污水
2设计原则和要求
2.1设计原则
火炬系统能够保证厂区内生产装置在正常、事故、开停车及检修等各种生产工况下的可燃气体放空任务。
放空气在任何条件下通过燃烧器都能稳定、安全燃烧而不发生脱火、不完全燃烧、熄火等不正常现象。
点火器在任何恶劣气候条件下（暴风雨、雪等）都能产生稳定的高能量火花引燃可燃气体。
火炬系统为全天候、自动控制、年操作时间：
大于8000小时。
火炬界区范围为6米×10米（可根据甲方现场条件调整），满足在最大事故工况下热辐射强度小于1.58KW/m2。
在任何工况下，保证火炬界区内设备本身安全的同时，不影响所连接装置设备的安全排放；不会产生回火、憋压、喘震、火雨等现象。
火炬在最大设计排放量时，燃烧产物排放符合GB162《大气污染物综合排放标准》排放限值的要求。
燃烧塔顶部至地面任何一点处的热辐射强度均小于1.58KW/m2（满足《石油化工企业燃料气系统和可燃气体排放系统设计规范》SHJ3009），地面最大噪音强度小于75分贝（满足《工业企业厂界噪声标准》GB12348）。
2.2.工况分析
燃气消耗量为500m³/h。
热流密度不大于275kw/M2。
燃烧塔总高为15米，火炬总高为15米。
并考虑合理布置2套燃烧器保证配风量满足完全燃烧要求，燃烧塔直径确定为2.5米。
废液处理能力为甲醇废液2吨/d、污水4吨/d。
设计基础数据
废气气排放量：
18000m³/h
排放温度常温，排放压力：
1KPa，组分：
含甲醇废气
自然条件略
自控系统设计说明:
（1）乙方负责设计整个火炬的自动控制系统，火炬的控制系统采来实现对火炬的控制及联锁（选用一套s7-200用一台控制柜来实现）。
（2）火炬自动点火控制系统（包括软、硬件）应实现不间断连续运行，实现系统的全自动无人值守运行，各种信号设置有报警指示和控制按钮，控制室内控制柜上可以实现手动和自动的切换功能、报警及联锁功能。
（3）火炬PLC控制系统与DCS之间的开关量信号为无源干触点信号（预留DCS系统远程点火，ON,点火），并预留通讯接口（RS485,支持MODIBUS协议）；
电气专业设计说明
（1）电气设备的控制、继电保护设计须遵循GB和IEC相关标准
（2）控制箱内配置时应考虑足够的端子排，需要8%的余量.
（3）PLC控制箱及仪表部分所用电源为买方引入的UPS电源，UPS至控制柜电源压降不大于额定电压的5%。
电源类型为：
AC220V、50Hz2KW。
电源断电保护延迟大于30分钟。
（4）配电箱设置在现场火炬界区内。
提供高空点火装置、现场照明等的电气接线与控制。
电源引入类型为：
AC380V、50Hz25KW。
由甲方从界区外单独引入（与UPS电源分开）。
（5）现场火炬界区内设置接线箱，火炬界区内仪表、阀门、照明、等用电设备及控制单元的电缆由乙方提供，界区内的接线箱至控制室接线箱之间的电缆由甲方负责。
工艺设计及防腐、保温和伴热设计说明
工艺管线：
工艺配管提供配对法兰，火炬界区内所有设备采用法兰及配管均采用标准为HG/T20615-2009。
除排放气体主管线外，其它公用工程管线在界区交界处均设有闸阀、放净阀。
进出火炬界区所有公用工程管线均预留至界区外1米处。
隔热选用岩棉材料保温。
3规范及标准
地面火炬系统工艺设计参照
API-RP681“GuideForPressure-RelievingandDepressuringSystems”
APIStandard537“FlareDetailsforGeneralRefineryandPetrochemicalService”
《石油化工企业燃料气系统和可燃气体排放系统设计规范》SH3009-2013
《火炬系统设置》T/E5220028
自控采用的标准和规范
《过程检测和检测流程图用图形符号和文字代号》GB2625
《分散控制/集中显示仪表、逻辑控制及计算机系统用流程图符号》
ISA-S5.3-1983（SHB-204-95）
《石油化工企业可燃气体检测报警设计规范》SH3063
《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB6803
《石油化工自动化仪表选型设计规范》SH3005
《石油化工企业安全仪表系统设计规范》SH/T3018
《外壳防护等级IP代码》GB4208
《过程用二进制逻辑图》ISA-S5.2-1976（SHB-203-95）
《石油化工仪表管道线路设计规范》SH/T3019
《石油化工仪表接地设计范围》SH/T3081
《石油化工仪表供电设计范围》SH/T308Z
电气采用的标准和规范
《低压配电设计规范》GB68054
《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB6803
《石油化工企业设计防火规范》GB68160
《建筑设计防火规范》GB68016
《爆炸及火灾环境电力装置设计规范》GB6803
《通用用电设备配电设计规范》GB68055
《石油化工静电接地设计规程》SH3097
《工业企业照明设计标准及装置设计规范》GB68034
《建筑物防雷设计规范》（2000年版）GB680057
《爆炸及火灾环境电力装置设计规范》GB6803
4技术要求
1、采用先进成熟可靠的工艺技术、本质安全的控制手段，使火炬系统能满足废气在任何状态排放时能及时、安全、可靠地燃烧排放。
半导体高能点火器可以就地、控制室自动、手动操作，从而确保火炬的点火安全可靠性。
点火成功率100%。
2、燃烧辐射强度及有害物质浓度符合厂界环保规定值。
考虑到太阳热辐射影响，火炬外总辐射热强度小于1.58Kw/m2。
3、燃烧噪音低，防风墙外噪音低于75db。
4、系统配置合理，与相邻设施应确保其安全距离，符合防火规范中与相关设施安全距离的要求。
5系统设计及技术要求
设备选型
●选用封闭式地面火炬结构，由燃烧塔（包括挡风墙）、燃烧器、点火控制系统组成。
燃烧塔直径φ2.5米，总高15米。
●火炬主体选用钢结构支撑地面燃烧塔，内衬陶瓷纤维。
排放气在燃烧塔内燃烧，外界看不见火光，没有光污染，热辐射低，燃烧塔外温度不大于60度。
不会对周围装置产生危害；既保证经济性，又保证实用性。
●火炬放空设置阻火器、分液罐及氮气吹扫作为双重防回火安全措施。
●根据排放气组分特点，火炬采用自然引风式，及部分蒸汽消烟燃烧方式。
●能实现手动/自动及半自动、远程/就地多种控制点火方式。
●采用铠装热电偶火检检测器及紫外线火焰检测器，提高反应灵敏度并延长火检使用寿命。
火炬设施平面布置
火炬设施布置在附图的界区内。
界区内布置有地面燃烧塔、点火控制系统和相应工艺配管、阀门、电器、仪表等。
6公用配管工程
为保证火炬设施正常安全运行，设有以下公用配管系统：
燃料气管
燃料气DN25管线分成2路分别接2套长明灯燃气管线。
燃料气总管线上设有精密蓝式过滤器阀组和止回阀、压力表
氮气管线
氮气DN25管线用来作为防回火吹扫气
7地面火炬点火系统
火炬系统为1只长明灯设置1套高能点火装置，每一只长明灯配置了1套点火装置，以保证长明灯被可靠点燃。
高能点火器
采用航空高能点火器，点火电咀设置在长明灯底部，可以确保点火成功率。
可进行手动/自动、就地/远程点火。
成功率100%、使用寿命长，且节省燃料气。
引火筒
引火筒安装在长明灯旁以便引燃火炬，同时引火筒也可引燃自燃烧器排出的放散气。
1）特殊的内传递式结构，设计工艺合理，定向导火，点火可靠。
（2）特殊的四周螺旋状，均匀自然配风孔结构。
（3）以上结构特点，避免了同类厂家外传燃式结构造成的因受热不均引火筒弯曲变形，至使点火器开焊，而最终影响点火，造成不安全隐患。
（4）特种高温耐蚀合金制造，在高温区可长期稳定可靠工作。
（5）最新改进型引火筒使火焰远离电缆盒点火器材，可以有效延长高温电缆和点火器的寿命。
引火筒材质：
310S。
控制系统设置
自动分级燃烧控制系统的设计，燃烧器的调节可以通过排放压力的大小分段控制，燃烧器分段系统能够按比例调节燃烧器必须燃烧的废气流率，不恰当的分段会造成冒烟烧嘴和阀门波动。
采用PLC系统，实现高效分级控制，运行时根据压力自动逐级打开燃烧器，以适应不同的排放流量。
排放气管线上设置压力变送器和压力开关作为点火触发信号，任何一个达到设定的下限值，系统均进行点火操作。
紫外线火焰检测器
在燃烧塔外设置1台紫外线火焰监测器，检测燃烧塔内部火焰燃烧状态，当火焰熄灭时，迅速将熄火信号传回PLC，PLC重新执行点火操作程序。
可燃气体浓度检测
燃烧炉内外设置可燃气体报警仪，以检测可燃气体的浓度，确保操作人员的安全。
自动连锁风机系统
在燃烧塔与挡风墙的引风出安装风量为每小时1万方的风机进行燃烧器的二次的引风，当感知有放散信号的时风机进行工作，或者当可燃气体报警器报警时，风机自动连锁。
8主要设备技术特点
钢结构地面燃烧塔
燃烧炉体高度15米，直径2.5米，材料为Q345。
地面火炬系统由火炬的内外设备组成，火炬的内部有成排的燃烧器，所有的火炬管线作保温隔热处理以避免燃烧过程中的热辐射；挡风墙将燃烧器与外部辅助设备分隔开，考虑到空气的流进，挡风墙的底部被架空，但仍可以通过在挡风墙的支撑结构上增加面板来屏蔽掉热量。
地面火炬燃烧器
燃烧器系统要确保从燃烧区获得足够的动能来提高混合率。
往往通过使用废气热浮力或通过注入蒸汽方式来产生。
本系统采用特有梅花形烧嘴以最大限度的利用自然引风的空气。
采用1次配风与2次配风结合，使火焰获得足够空气并具有一定的刚性。
燃烧器均采用镍基高温合金310SS/304SS材料制作，,大大延长使用寿命。
高能点火由BD-20J型高能点火箱，防护箱，高压屏蔽电缆，高温导线，高温、高能电嘴，长明灯组成，能够实现就地/远程、手动/自动控制点火。
热电偶火焰检测
本项目中采用K分度铠装热电偶，带护管保护，具有能弯曲、耐高压、热响应时间快和坚固耐用等许多优点。
热电偶火检使用寿命≥3年。
紫外火焰检测器
由于热电偶火检反映较迟滞，处于高温区易损坏，维护不方便，因此另外采用1只紫外线火焰检测器分别检测燃烧塔内部火焰燃烧状态，具有检测速度快、远离火源的特点，使用寿命≥8年。
9自动控制
选型要求
●现场仪表均为类型，原则上采用本安，检测仪表与现场变送器以电动仪表为主，输出信号为4～20MAdc,仪表的电气接口统一为：
1/2“NPTF；
●所有电动仪表均配带电缆密封接头；
●仪表的材质按照工艺条件确定；
●仪表选型要安全可靠﹑技术先进﹑安装维护方便、经济合理.选用的仪表应是国家技术部门认可的﹑取得制造许可证并经GB/T9000或ISO9000标准认证的产品.采用引进技术或合资企业国内生产的产品；
●仪表采用工程单位：
所有仪表选用的测量单位及刻度均采用SI单位制：
流量:
蒸汽kg/h；液体：
kg/h；气体：
Nm3/h（0℃，1atm）；压力:
PakPaMPa；液位:
%；温度:
℃
自控说明
乙方负责设计整个火炬的自动控制系统。
包括点火控制、正常检测、事故处理系统的完整控制方案。
火炬的控制系统采用一套完整的可编程序控制器PLC来实现对火炬的控制及联锁。
在PLC上留够充足的备用I/O通道。
点火逻辑可以实现现场手动、现场自动二种方式。
火炬控制系统（包括软、硬件）应实现不间断连续运行，实现系统的全自动无人值守运行，各种信号设置有报警指示和控制按钮。
点火及其他仪表二次信号引至买方的PLC控制系统，由PLC在就地控制室进行监控。
如点火、分液罐的检测和控制等。
其他信号用RS485接口引入买方的DCS控制系统，由DCS对火炬运行状态进行监视。
火炬控制系统与DCS之间的开关量信号为无源干触点信号（预留远程DCS点火控制，ON,点火），通讯协议为MODBUSRTU。
卖方提供的点火控制箱安装在现场（室外），可以就地点火和远程控制点火。
现场控制箱上设有就地/远程切换控制开关与指示灯。
点火控制按钮及常明灯状态指示灯，控制按钮用于点火控制（开启各级烧嘴），保证火炬气事故畅通排放。
现场检测仪表的选型
仪表选型以技术先进、质量可靠、价格合理为原则。
仪表信号：
模拟：
4～20mADC一般为两线制
数字：
干接点，容量:
268V3A，SPDT单点
液位仪表：
分液罐液位测量采用磁翻板液位计。
●温度仪表：
就地显示仪表采用双金属温度计。
●压力仪表：
就地指示选用压力表。
●排放信号：
采用智能压力变送器。
●火检信号：
采用铠装热电偶（远传）及紫外火焰检测器。
●点火燃料气控制：
点火燃料气阀选用型电磁阀，
●排放气控制：
排放量控制采用气动切断阀。
●分析仪表：
在燃烧炉内和排放气切断阀处设置2台采用可燃气体报警仪。
仪表用电及仪表风
●仪表用电AC220V,50Hz,2KW
●仪表空气无
10电气部分
范围
与火炬系统相关的电气部分。
说明
11.1电气设备的控制、继电保护设计须遵循GB和IEC相关标准。
11.2控制箱内配置时应考虑足够的端子排，需要5%的余量。
11.3PLC控制箱及仪表部分所用电源为UPS电源。
UPS至控制柜电源压降不大于额定电压的5%。
电源类型为：
AC220V、50Hz2KW。
电源断电保护延迟大于30分钟。
11.4配电箱设置在现场火炬界区内。
电源引入类型为：
AC380V、50Hz20KW。
由甲方方从界区外单独引入（与UPS电源分开）。
11.5现场火炬界区内设置接线箱，火炬界区内仪表、阀门等用电设备及控制单元的电缆由乙方提供，界区内的接线箱至DCS控制室接线箱之间的电缆由甲方负责，火炬系统的主要电气设备含1套低压配电箱，一套高能电点火装置。
●接地
火炬设施独立设置接地，地面火炬筒体作防雷接地。
工艺管线、燃料气管线作防静电接地。
不带电设备金属外壳均需接地。
所有仪表电缆都放在钢套管内，并作可靠的防雷接地。
仪表单独接地，不与保护接地及动力接地合用。
接地电阻不大于10欧姆。
其它
火炬界区内地面电缆采用穿镀锌钢管方式敷设。
11土建部分
由甲方负责火炬界区内的土建设计并负责施工。
乙方配合提供相关土建资料。
12公用工程消耗指标
序号
名称
压力MPa
消耗量
备注
1
燃料气
0.2MPa
500Nm3/d
接长明灯燃料气管口
2
用电量
380V50Hz
25KW
高能点火装置、界区照明用点、风机仪表用电、电加热管等
3
氮气
0.5Mpa
3Nm3/h
吹扫
4
循环水
0.2MPa
8Nm3/h初次
水封罐补水
1Nm3/h（间断）
13环境及安全、卫生
环保措施
排放气燃烧塔采用封闭式结构，排放燃烧时火焰完全封闭，无可见光，无光污染，没有火焰直接辐射。
采用梅花形扩散燃烧器结构，排放气燃烧时，每套燃烧器上均匀分布的烧嘴可大量吸收空气，实现无烟燃烧。
排放气燃烧塔是一座完全封闭的燃烧塔，燃烧塔本体和其外围的挡风墙内壁均衬有耐火耐高温的陶瓷纤维，具有良好的吸音降噪特性，以保证排放气燃烧时的低噪音。
所以燃烧塔的燃烧完全可以看成是在一个性能良好的消音器内完成。
燃烧塔外设有挡风墙，墙内壁衬有耐火耐高温的陶瓷纤维，可以最大限度的降低噪音和防止热辐射外泄，同时有可有效的阻止操作人员进入燃烧塔设施的高温区域。
安全卫生
地面火炬燃烧设施平面布置遵守国家有关防火、的安全规范。
排放气管线上设有水封罐和氮气吹扫系统，阻止空气进入排放气管道，保证生产装置的绝对安全。
燃烧塔内设有可燃性气体报警仪，检测可燃气体的浓度，可燃气体浓度超限时报警，避免可燃气体泄露，防止意外情况发生。
地面火炬操作实现自动化操作，有效的保证操作人员的安全。
14双方设计和供货范围
甲方工作范围
A:
施工现场具备三通一平的条件，现场用电须到施工现场，道路需满足吊车进出现场的要求。
B:
火炬界区设备基础的设计及土建施工（含地脚螺栓及模板、防雷及静电接地地下部分等）。
C:
负责货物的卸车及保管。
D:
负责火炬界区外管道的安装。
E:
负责到现场控制箱的电源及信号电缆的设计及敷设。
F．提供安装调试期间的伙食及住宿。
乙方供货及工作范围
1、火炬界区内的工艺、配管、电气、仪表等专业的所有设计（不含土建部分）。
2、负责提供本设施系统（界区主体范围内）所有设备、管道、电气、仪表设备材料的供货。
双方交接点
1、双方放空管道的交接点在火炬分级管道末端阀门法兰处。
2、双方公用工程管道的交接点位于本设施界区内火炬分级管道末端阀门边界处。
3、双方自控仪表的指导安装。
4、双方电气电缆的指导安装。
双方具体工作范围见下表。
序号
项目
乙方范围
甲方范围
备注
1
提交土建基础条件
（√）
火炬界区范围内
2
土建设计
（√）
火炬界区范围内
3
设备地脚螺栓与模板
（√）
土建施工方提供
4
设备及工艺系统的设计文件交付
（√）
火炬界区范围内
5
设备制造与检验
（√）
供货范围内设备
6
现场施工安装
（√）
按分界点
7
设备调试
（√）
8
界区内自控仪表设备与材料供应
（√）
火炬界区范围内
9
界区内电气设备与材料供应
（√）
火炬界区范围内
10
界区范围内配管设计
（√）
火炬界区范围内
11
防腐、涂漆
（√）
火炬界区范围内
12
包装
（√）
供货范围内设备
13
运输
（√）
供货范围内设备
14
质量保证和控制
（√）
供货范围内设备
15
操作培训及培训手册
（√）
火炬界区范围内
16
操作手册的编制
（√）
火炬界区范围内
17
火炬界区设备、仪表接地网
（√）
土建施工方提供
供货清单
火炬项目配置清单
序号
设备名称
规格型号和主要参数
单位
数量
1
一段火燃烧器
310s
套
1
2
二段火燃烧器
310s
套
1
3
自动点火系统
含点火器、高能电缆、点火杆
套
1
4
热电偶
本安型
支
2
5
压力变送器
3051带安装支架、差压变送器带三阀组。
本安型
台
2
6
可燃性气体报警仪
催化燃烧式
台
1
7
液位变送器
带远传信号
台
3
8
双金属温度计
0-400°C
个
1
9
电磁阀
DN25（不锈钢）
台
3
10
压力表
Y50
个
2
11
球阀
DN25
个
12
12
紫外火检
FJC-1
台
1
13
蓝式/Y型过滤器
DN25
台
3
14
风机
高浓度废气引风机
台
1
15
废液（油）燃烧器
2t/d
套
1
16
燃烧塔
2.5m*15m
座
1
17
废水雾化燃烧器
4t/d
台
1
18
喷淋系统
低浓度废气喷淋
套
1
19
阻火器
DN32
台
3
20
费液泵
台
4
21
针型阀
DN15
个
7
22
PLC控制柜
含控制系统
套
1
23
线缆、桥架、钢材
批
1
24
安装
1
15交货进度
合同生效后50个工作日
16性能保证
Ø点火成功率100％。
Ø无烟燃烧能力96%。
Ø地面热辐射强度小于1.58Kw/m2。
Ø易损件免费保修一年。
Ø保修期内免费维修。
17验收及性能考核
卖方按照买方在本附件中所列规范和标准进行设备的验收。
Ø各单元运行完好。
Ø资料齐全。
Ø符合标准、规范。
Ø在正常使用情况下，易损件连续使用1年，如损坏，免费更换。
18培训
乙方免费对买方方操作人员进行现场技术培训，以便使甲方方操作人员熟练掌握该设备的操作使用方法。
售后服务保证：
乙方接甲方通知后工作时间4小时内做出合理的响应，并在必要时派员赶到现场排除故障。
在出现重大故障时卖方应在48小时内赶到现场。
乙方所提供的火炬系统将提供设备安装调试后一年的保质保修期，若因产品质量造成的故障，由乙方免费维修或更换零件。
19应急措施
应急措施：
为了有效控制和及时处理吊装作业过程中的各类突发事件，把危害的影响降低到最低，成立项目部应急领导小组，主要负责二级、三级险情状态下的应急组织实施和一级应急响应。
（1）应急领导小组职责、责任和权力：
（a）项目经理：
承担项目应急领导责任，负责项目应急体系建立、培训、演习、应急物资储备等。
应急状态下，在收到重大自然灾害和重大事故、突发事件或上级“应急状态行动令”后，尽快做出反应，签署“二级应急状态行动令”，组织应急抢险救助工作。
（b）技术负责人职责：
负责协助项目经理做好项目应急体系的建立、培训、演习、应急物资储备等工作。
得到应急信息后，立即向经理汇报，按照经理决策，协助指挥应急抢险、救助活动。
（c）安全员职责：
负责本项目应急安全技术管理工作。
制定本项目应急计划、组织应急培训、应急预案演习、应急物资储备等工作。
应急状态下，参与现场措施实施、应急抢救、现场控制、事故调查、原因分析。
参与防范措施制定和事故善后处理恢复生产。
（d）班组长职责：
负责本班组应急管理工作。
负责本班组应急培训、应急预案实施等工作。
应急状态下，负责组织全班人员进行事故初期紧急处置，组织抢险方案。
参与事故调查、原因分析和事故善后及恢复生产工作。
（e）卫生管理员职责：
负责本项目部健康卫生应急管理工作，应急状态下，尽快到达现场，负责伤员的救护，重伤员现场急救、包扎、联系医院和护送伤员工作。
（f）岗位员工职责：
熟悉应急管理制度、应急预案、应急反应程度。
一旦发现险情，迅速发出警报，具体实施应急预案和应急反映程序。
（2）现场应急小组成员分工
项目应急分工表
序号
姓名
分工
1
负责现场应急决策和协调指挥
2
负责现场应急抢险决策的实施
3
负责现场应急物资的联系、拉运
4
负责应急措施的实施控制，组织培训、学习
5
负责项目应急计划及应急事件的调查、原因分析
6
负责应急现场伤员的搬运及临时救护
升级会员 