CN103527929B - 一种火炬气回收水封系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种火炬气回收水封系统及方法。系统包括U型水封管和水封罐，火炬气进口与水封罐之间设置有U型水封管，U型水封管一端连接水封罐，火炬气进口至U型水封管之间的管线a上引出管线b，其上设置有控制阀A，连通火炬气回收单元;U型水封管端口之间的管线上设置有爆破片；U型水封管底部管线上设置有并联的控制阀B和控制阀C，控制阀B和控制阀C的另一端连接设置于水封罐内底部的气体分布器；水进口管线分成两个：管线c和管线d，管线c上设置有控制阀D，与U型水封管底部管线连接；管线d上设置有控制阀E，与水封罐底部连接。本发明可以达到使用高效、不增加占地、减少配管、减少投资、全厂稳定连续或长周期运行的目的。

Description

一种火炬气回收水封系统及方法

技术领域

本发明涉及石油化工火炬气处理领域，进一步地说，是涉及一种火炬气回收水封系统及方法。

背景技术

火炬是用来处理石油化工厂、炼油厂及其它工厂或装置在事故及正常生产时排放的可燃气体的特殊燃烧设施，是保证全厂安全生产、减少环境污染的一项重要措施。处理的方法是设法将可燃和可燃有毒气体转成不可燃的惰性气体，将有害、有臭、有毒物质转化成为无害、无臭、无毒物质然后排空。

石油化工厂、炼油厂及其它工厂或装置的火炬气排放分紧急事排放和正常生产排放，紧急事排放的特点是随机的和排放量大且不稳定，正常生产排放随机性小且排放量相对较稳定。火炬的处理能力是按照全厂事故排放量设计，正常排放的可燃气体送至火炬头燃烧，存在火炬负荷低而导致焖烧损坏火炬头的现象，如果要避免焖烧则需要补充一定量的燃料气。因此，基于环境保护、节约能源和延长火炬头的使用寿命的出发点，对于低含硫、非剧毒的可燃气体采用火炬气回收装置进行回收。

目前石化企业采取设置水封阀组，通过不同压力值的设定，使正常排放的可燃放空气体回收至气柜回收装置，当发生紧急事故大量放空工况时，放空气体冲破水封，送至火炬燃烧处理。

现有水封阀组的结构是一个卧式罐中设置一个体积较小的立式水封筒，卧式罐通常规格为4m×7m（φ×L），设置在水封罐前。在罐外设两个气动阀，事故时开启把水排到水封阀组罐的另一侧。目前使用的水封阀组存在结构复杂、体积大、密封水量多。造成设备检修比较困难、建设成本高，同时存在事故时消除水封速度慢，不利于紧急事故的排放。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种火炬气回收水封系统及方法。可以在不增加设备的前提下，将水封阀组的设计进行简化，即保证全厂火炬设施长周期稳定运行，达到使用高效、不增加占地、减少配管、减少投资、全厂稳定连续或长周期运行的目的。

本发明的目的之一是提供一种火炬气回收水封系统。

包括U型水封管和水封罐，

火炬气进口与水封罐之间设置有U型水封管，火炬气进口至U型水封管之间的管线a上引出管线b，其上设置有控制阀A，连通火炬气回收单元;

所述U型水封管端口之间的管线上设置有爆破片；U型水封管靠近水封管的竖管上设置有水封溢流管线，水封溢流管线连接水封罐的火炬气进口管路，U型水封管底部管线上设置有并联的控制阀B和控制阀C，控制阀B和控制阀C的另一端连接设置于水封罐内底部的气体分布器；

水进口管线分成两个：管线c和管线d，管线c上设置有控制阀D，与U型水封管底部管线连接；管线d上设置有控制阀E，与水封罐底部连接。

所述火炬气进口管线上设置有温度和压力仪表。

所述控制阀D和U型水封管之间设置有旁路的孔板；

所述控制阀E和水封罐之间设置有旁路的孔板。

孔板的作用在于提供小流量的水，以保持U型管和水封罐内的水量。

本发明的目的之二是提供一种火炬气回收水封方法。

包括：

（1）当正常排放时，U型水封管内中充水至水封溢流管线的位置，控制阀A打开，可燃气体通过控制阀A至火炬气回收单元回收，火炬不燃烧；

（2）当紧急排放时，关闭控制阀A，打开控制阀B和控制阀C撤掉水封，火炬气通过U型管和水封溢流管线进入水封罐，然后送火炬燃烧。

步骤（2）中，当压力超过设计压力时，部分火炬气通过控制阀B和控制阀C进入水封罐底部的气体分布器；

通过控制阀D和旁路孔板调整U型水封管内的液位；通过控制阀E和旁路孔板调整水封罐内的液位；

所述控制阀B和控制阀C为百分之一百冗余设计；所谓冗余设计是：实际只需要一个阀，但为保证安全又增加了一个完全相同的阀，这两个又是同时开或同时关，即使工作时其中的一个坏了，另一个也能保证正常系统正常工作。

步骤（2）中，当控制阀B和控制阀C均失灵时，火炬气冲破爆破片后进入水封罐，然后送火炬燃烧。

本发明是通过以下技术方案来实现的：在不增加设备的前提下，其特点在于将水封阀组的设计进行简化，并布置在放空气体至水封罐的总管上，正常工况下放空气体送至气柜回收，即保证全厂火炬设施长周期稳定运行。

在火炬设施的边界设置测温点和测压点，根据压力和温度的测定值，放空气体可通过控制阀至火炬气回收设施进行储存回收，作为石化企业全厂燃料气的补充。

当存在大量气体放空工况，单元边界的测温和测压测量值超过设置值，气体至火炬气回收设施的控制阀关闭，放空气体通过放空气体U形管、放空气体控制阀至放空气体分布器，当控制阀失灵的情况下，大量可燃气体通过爆破片至水封罐。爆破片前后的切断阀和在火炬设施正常运行时为常开状态。爆破片的设定值高于U型管的水封压力值。

新鲜水自控制阀给放空气体U形管补水，配管设计时，放空气体U形管的低点比水封罐的正常水封液位高300mm以上，放空气体U行管设水封溢流线至水封罐。正常时控制阀不打开，通过旁路的孔板给U形管不间断补水，当达到U形管的水封设定值时，通过水封溢流管线排出，保证U形管的水封液位。

给水封罐补水通过罐内液位控制的控制阀，正常时控制阀关闭，通过旁路的孔板给水封罐不间断补水，当达到设定值时，通过溢流线排出至污水系统。当大量放空时，水封罐内液位快速下降，则控制阀打开，快速补充水封罐内的水，使得液位到达设定值。

具体地，

U型火炬气回收水封系统，可燃放空气体进入火炬设施之后，正常工况排放时：U型水封管中充水至规定的高度H，可燃气体通过控制阀A至火炬气回收单元回收，火炬不燃烧。

紧急事故工况时：温度和压力检测信号（各3取1）通过UC-02关闭控制阀A、打开控制阀B和控制阀C撤掉U型管内水封，放空气体通过U型管进入水封罐后进入火炬燃烧；通过压力信号（3取2）打开或关闭控制阀D；控制阀B控制阀C为百分之一百冗余设计，同时开启或关闭，爆破片作为控制阀B和控制阀C的安保措施，一旦控制阀B和控制阀C无法开启则可燃气体通过冲破爆破片进入水封罐后进入火炬燃烧。（3取1即三个温度检测值或三个压力检测值中只要一个达到规定值即起作用，3取2，指的是三个压力检测值中需要两个达到规定值即起作用。）

新鲜水通过控制阀D和孔板给U型水封管补水保持需要的水位H，通过控制阀E和孔板给水封罐补水。水封罐内的气体分布器，用于防止事故排放时U型管内气体剧烈扰动水封罐内的水而导致密封水被带出。事故结束后系统自动恢复到正常状态。

在火炬设施的边界设置测温点和测压点，根据压力和温度的测定值，放空气体可通过控制阀A至火炬气回收设施进行储存回收，作为石化企业全厂燃料气的补充。

当存在大量气体放空工况，单元边界的测温和测压测量值超过设置值（石油化工厂是由许多不同功能区域组成的，每一个功能区域称为一个“单元”，它们的分界称为“单元边界”。设置值，就是根据工艺设计需要控制的数值，不同工厂该值可能不同），气体至火炬设施的控制阀A关闭，控制阀B和控制阀C开启及控制阀D关闭，放空气体通过U形管进入水封罐，压力超高时少部分放空气体通过控制阀B和控制阀C至放空气体分布器进入水封罐，控制阀B和控制阀C为百分之一百冗余设计。当控制阀B和控制阀C失灵的情况下，如果大量可燃气体不能通过U型管至水封罐，则气体冲破爆破片至水封罐。爆破片的设定值高于控制阀B和控制阀C的设定值。

新鲜水自控制阀D给U型水封管补水，正常时控制阀不打开，通过旁路的孔板给U形管不间断补水，当达到U型水封管的水封设定值时，通过水封溢流管线排出，保证U型水封管的水封液位。

给水封罐补水通过罐内液位控制的控制阀E，正常时控制阀E关闭，通过旁路的孔板给水封罐不间断补水，当达到设定值时，通过溢流线排出至污水系统。当大量放空时，水封罐内液位快速下降，则控制阀E打开，快速补充水封罐内的水，使得液位到达设定值。

以上所述的设定值是本领域内通常采用的，是根据根据工艺设计需要控制的数值，不同工厂该值可能不同，但都是本领域技术人员通过常规计算可以得到的。

本发明的效果是：

（1）保证火炬设施的安全运行，保证石化企业装置的安全运行。

（2）以U型水封系统取代现有的水封阀组，即安全、便于维护、节省投资，又可以迅速消除水封压力保障事故工况的安全排放。

附图说明

图1本发明的U型火炬气回收水封系统示意图

附图标记说明：

1爆破片；2U型水封管；3水封罐；4气体分布器；5控制阀A;

6控制阀B;7控制阀C;8控制阀D;9控制阀E;10水封溢流管线

H——U型水封管水封高度

h——U型水封管底部与水封罐水封液面要求的高差

F1——来自装置的火炬排放气；F2——返回回收系统的火炬排放气

F3——进入火炬燃烧的火炬排放气；W——水

具体实施方式

下面结合实施例，进一步说明本发明。

实施例：

如图1所示，一种火炬气回收水封系统，包括U型水封管2和水封罐3，

火炬气进口与水封罐3之间设置有U型水封管2，火炬气进口至U型水封管2之间的管线a上引出管线b，其上设置有控制阀A5，连通火炬气回收单元,U型水封管2的低点比水封罐3内的液位高300mm;

所述U型水封管2端口之间的管线上设置有爆破片1；U型水封管2靠近水封管的竖管上设置有水封溢流管线10，水封溢流管线10连接水封罐3的火炬气进口管路；U型水封管2底部管线上设置有并联的控制阀B6和控制阀C7，控制阀B6和控制阀C7的另一端连接设置于水封罐3内底部的气体分布器4；

水进口管线分成两个：管线c和管线d，管线c上设置有控制阀D8，与U型水封管2底部管线连接；管线d上设置有控制阀E9，与水封罐底部连接。

所述火炬气进口管线上设置有温度和压力仪表。

所述控制阀D8和U型水封管2之间设置有旁路的孔板。

所述控制阀E9和水封罐3之间设置有旁路的孔板。

在火炬设施的边界设置测温点和测压点，根据压力和温度的测定值，放空气体可通过控制阀A至火炬气回收设施进行储存回收，作为石化企业全厂燃料气的补充。

当存在大量气体放空工况，单元边界的测温和测压测量值超过设置值，气体至火炬气回收设施的控制阀A关闭，放空气体通过U形管、控制阀B或控制阀C至放空气体分布器4，控制阀B和控制阀C为百分之一百冗余设计。当控制阀B和控制阀C失灵的情况下，大量可燃气体不能通过U型管至水封罐，则气体通过爆破片至水封罐。爆破片的设定值高于控制阀B和控制阀C的设定值。

新鲜水自控制阀D给放空气体U形管补水，正常时控制阀D不打开，通过旁路的孔板给U形管不间断补水，当达到U形管的水封设定值时，通过溢流线排出，保证U形管的水封液位。

给水封罐补水通过罐内液位控制的控制阀E，正常时控制阀E关闭，通过旁路的孔板给水封罐不间断补水，当达到设定值时，通过溢流线排出至污水系统。当大量放空时，水封罐内液位快速下降，则控制阀E打开，快速补充水封罐内的水，使得液位到达设定值。

Claims (10)

1.一种火炬气回收水封系统，包括U型水封管和水封罐，其特征在于：

火炬气进口与水封罐之间设置有U型水封管，火炬气进口至U型水封管之间的管线a上引出管线b，所述管线b上设置有控制阀A，连通火炬气回收单元,水封管的低点比水封罐内的液位至少高300mm；

所述U型水封管端口之间的管线上设置有爆破片；U型水封管靠近水封罐侧的竖管上设置有水封溢流管线，水封溢流管线连接水封罐的火炬气进口管路；U型水封管底部管线上设置有并联的控制阀B和控制阀C，控制阀B和控制阀C的另一端连接设置于水封罐内底部的气体分布器，控制阀B和控制阀C为百分之一百冗余设计；

水进口管线分成两个：管线c和管线d，管线c上设置有控制阀D，与U型水封管底部管线连接；管线d上设置有控制阀E，与水封罐底部连接。

2.如权利要求1所述的火炬气回收水封系统，其特征在于：

所述火炬气进口管线上设置有温度和压力仪表。

3.如权利要求1所述的火炬气回收水封系统，其特征在于：

所述控制阀D和U型水封管之间设置有旁路的孔板。

4.如权利要求1所述的火炬气回收水封系统，其特征在于：

所述控制阀E和水封罐之间设置有旁路的孔板。

5.如权利要求2所述的火炬气回收水封系统，其特征在于：

所述控制阀D和U型水封管之间设置有旁路的孔板；

所述控制阀E和水封罐之间设置有旁路的孔板。

6.采用如权利要求1～5之一所述的火炬气回收水封系统的方法，包括：

(1)当正常排放时，U型水封管内充水至水封溢流管线的位置，控制阀A打开，可燃气体通过控制阀A至火炬气回收单元回收，火炬不燃烧；

(2)当紧急排放时，关闭控制阀A，打开控制阀B和控制阀C撤掉水封，火炬气通过U型管和水封溢流管线进入水封罐，然后送火炬燃烧。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：

步骤(2)中，当火炬气的入口压力高于设定值时，部分火炬气通过控制阀B和控制阀C进入水封罐底部的气体分布器。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于：

通过控制阀D和旁路孔板调整U型水封管内的液位；通过控制阀E和旁路孔板调整水封罐内的液位。

9.如权利要求6所述的方法，其特征在于：

所述控制阀B和控制阀C为百分之一百冗余。

10.如权利要求6所述的方法，其特征在于：

步骤(2)中，当控制阀B和控制阀C均失灵时，火炬气冲破爆破片后进入水封罐，然后送火炬燃烧。