CN113639070A - 一种浮子式火炬气水封罐 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浮子式火炬气水封罐，以解决现有技术泄放速率偏小、泄放过程中泄放气体冲破水封会造成液面剧烈波动等问题。其包括卧式罐体，筒体一端顶部设置有火炬气入口和火炬气入口管，底部设置有补水口，筒体另一端顶部设置有火炬气出口，底部设置低液位溢流板和高液位溢流板，该浮子式火炬气水封罐还包括浮子通道、导向柱和整流孔板，浮子通道位于火炬气入口管下方，通过导向柱上下滑动，整流孔板靠近火炬气入口管竖直设置，低液位溢流板和高液位溢流板之间设有低液位溢流口，高液位溢流板和水封罐封头之间设有高液位溢流口。

Description

一种浮子式火炬气水封罐

技术领域

本发明属于炼油化工火炬气收集与处理技术领域，特别涉及一种浮子式火炬气水封罐。

背景技术

为防止空气渗入可燃气体排放系统发生爆炸、或转移流量、或为排放系统建立背压，火炬与排放系统干管之间常采用水封罐来作为隔离措施。

SH3009-2013《石油化工可燃性气体排放系统设计规范》要求：水封罐应具有撇除水面上积聚的凝结液的功能，并应能够分离直径大于或等于600μm的水滴；水封罐气体入口应采用有效的气体分布结构，以防止由于密封水波动造成火炬脉冲式燃烧。

公告号为CN209725318U的中国专利公开了一种用于高空火炬的水封罐，属于高架火炬的水封罐技术领域。其包括水封罐体，水封罐体上设置有气体进口管、气体出口管，气体进口管、气体出口管均与水封罐体连通，水封罐体内设置有气液隔离管，气液隔离管的底端面与水封罐体的内底壁保持间隔；气体进口管插入到气液隔离管内并与气液隔离管连通，气体进口管上包覆于气液隔离管内的内管体设置为异径管，内管体的大头部设置于内管体的小头部的下方，气液隔离管的内侧壁上周向设置有导向肋板，导向肋板的端面与内管体的外侧壁连接。该技术可以有效保持水封罐液体稳定、减少火炬气带液、及减轻气体进口管抖动。但其缺点是：在排放系统的背压超过水封压力进行泄放时需要克服水封压力，由于水封压力差的存在造成泄放速率偏小，尤其在事故工况下难以快速泄放；泄放过程中泄放气体冲破水封不可避免会造成液面剧波动，剧烈时或造成火炬气脉冲式泄放且强烈带液，继而造成火炬脉冲式燃烧，这些缺点是常规水封罐普遍存在的。

发明内容

针对上述背景，本发明的目的是提供一种浮子式火炬气水封罐，以克服现有技术由于水封压力差的存在造成泄放速率偏小，尤其在事故工况下难以快速泄放；泄放过程中泄放气体冲破水封不可避免会造成液面剧烈波动，剧烈波动时或造成火炬气脉冲式泄放且强烈带液，继而造成火炬脉冲式燃烧的实际难题。使用本发明浮子式火炬气水封罐可以利用水封建立稳定的系统背压；在小量泄放时由于泄放量小，破水封冲击较小，达到泄放压力冲破水封进行泄放；并在瞬时大量泄放时快速脱离水封直接泄放，避免冲破水封所带来的一系列问题。

本发明提供一种浮子式火炬气水封罐，包括筒体，所述筒体为卧式罐体，筒体的一端顶部设置有火炬气入口和火炬气入口管，底部设置有补水口，筒体的另一端顶部设置有火炬气出口，其特征在于：该浮子式火炬气水封罐还包括浮子通道、导向柱、整流孔板、低液位溢流板和高液位溢流板,所述浮子通道位于火炬气入口管下方，导向柱竖直设置于筒体内壁面上，浮子通道通过导向柱上下滑动，整流孔板安装于水封罐筒体内部的筒体截面上，靠近火炬气入口管，低液位溢流板和高液位溢流板按照火炬气流动方向依次竖直布置于筒体内部并与火炬气入口相对的一端，高液位溢流板与低液位溢流板形成的空间用于接收低液位溢流板的溢流液体，高液位溢流板与水封罐封头之间形成的空间用于接收高液位溢流板的溢流液体，低液位溢流口位于低液位溢流板和高液位溢流板之间，高液位溢流口位于高液位溢流板和水封罐封头之间，低液位溢流口和高液位溢流均为溢流液体的排放口。

本发明所述一种浮子式火炬气水封罐，其进一步技术特征在于：所述火炬气入口管为圆筒结构，其内的火炬气竖直向下流动，火炬气入口管顶部为法兰形式或者焊接形式的火炬气入口，底部位于水封罐气相空间，事故工况大流量泄放时火炬气直接经火炬气入口管泄放进入气相空间。

本发明所述一种浮子式火炬气水封罐，其进一步技术特征在于：所述浮子通道由密封凹槽、环形浮腔、导向孔和圆筒流道组成，密封凹槽位于圆筒流道的顶端，其内填充密封胶泥，火炬气入口管底部插入密封凹槽形成良好密封，环形浮腔环绕在圆筒流道外壁，环形浮腔所受的浮力将浮子通道固定在水封液面确定位置，随着水封液面的升降而升降，导向孔为在环形浮腔边缘位置等圆周角度的孔洞，导向孔和安装于卧式筒体壁面上的导向柱相互配合固定浮子通道的移动方向为上下移动。

本发明所述一种浮子式火炬气水封罐，其进一步技术特征在于：所述整流孔板上布满整流圆孔，开孔率为50～65%。整流孔板的主要作用为阻止火炬气入口来流火炬气对水封液体的冲击波动向水封罐后方传播造成水封液面的波动从而影响水封罐的平稳运行整流孔板的开孔率应尽可能地大从而减小整流圆板对来流的阻滞。

本发明所述一种浮子式火炬气水封罐，其进一步技术特征在于：所述低液位溢流板和高液位溢流板均为半圆形板式结构，圆弧和水封罐内壁紧密贴合，采用焊接的方式连接，直边作为溢流边严格水平布置。

本发明主要用于炼油化工火炬气收集与处理装置中，其与现有技术相比的优点是：本发明提供的一种浮子式火炬气水封罐，基本原理是气相入口管与其底部的浮子通道以及溢流挡板相互配合完成不同的工况要求。小流量正常泄放：此时泄放量较小，破水封冲击力小，无需短时大量泄放，采用小流量溢流板（高液位溢流板）进行溢流，浮子通道所受浮力较大，浮子通道与气相入口管之间完全密封，气相通过浮子通道底部出口进入水封罐内部破水封后进行泄放。大流量事故泄放：事故工况泄放量较大，为避免巨大的破水封冲击力带来的严重后果，因此采用大流量溢流板（低液位溢流板）进行事故溢流，快速溢流掉部分水封水，浮子通道所受浮力降低，迅速脱离火炬气入口管底部，事故火炬气直接经火炬气入口管底部泄放进入水封罐的气相空间，达到快速泄放的目的，当泄放操作完成后将大流量溢流板溢流切换为小流量溢流板溢流。因此，本发明一种浮子式火炬气水封罐可将正常的小流量泄放与事故工况的大流量泄放分流程进行，既利用了水封压力平稳特点建立泄放系统的背压，又避免了大流量高冲击力下破水封带来的系列问题。

下面用附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细说明，但并不限制本发明的使用范围。

附图说明

图1是本发明一种浮子式火炬气水封罐主视图。

图2是本发明一种浮子式火炬气水封罐的水封罐入口部分局部视图。

图3是本发明一种浮子式火炬气水封罐的浮子通道三维视图。

图4是本发明一种浮子式火炬气水封罐的浮子通道主视图。

图5是本发明一种浮子式火炬气水封罐的入口管三维视图。

图6是本发明一种浮子式火炬气水封罐的溢流挡板主视图。

图7是本发明一种浮子式火炬气水封罐的整流孔板主视图。

其中，图1～7中：1-火炬气入口，2-火炬气入口管，3-浮子通道，3.1-密封凹槽，3.2-环形浮腔，3.3-圆筒流道，3.4-导向孔，4-导向柱，5-整流孔板，6-筒体，7-高液位溢流挡板，8-高液位溢流口，9-低液位溢流挡板，10-低液位溢流口，11-火炬气出口，12-补水口。

具体实施方式

如图1～7，本发明一种浮子式火炬气水封罐，包括筒体6，所述筒体6为卧式罐体，筒体6的一端顶部设置有火炬气入口1和火炬气入口管2，底部设置有补水口12，筒体6的另一端顶部设置有火炬气出口11，底部设置有低液位溢流口10和高液位溢流口8，所述浮子式火炬气水封罐还包括浮子通道3、整流孔板5、导向柱4、低液位溢流板9和高液位溢流板7。所述浮子通道3位于火炬气入口管2下方，通过安装于卧式筒体6内壁面上的导向柱4上下滑动，导向柱4竖直设置于筒体6内，导向柱4的顶端和底端分别安装于筒体6内壁面上，整流孔板5竖直安装于水封罐卧式筒体6内部的筒体截面上，靠近火炬气入口管2，低液位溢流板9和高液位溢流板7顶部水平，低液位溢流板9、高液位溢流板7按照火炬气流动方向依次竖直布置于筒体6内部并与火炬气入口1相对的一端，高液位溢流板7与低液位溢流板9形成的空间用于接收低液位溢流板9的溢流液体；高液位溢流板7与水封罐封头之间形成的空间用于接收高液位溢流板7的溢流液体；低液位溢流口10、高液位溢流口8分别位于低液位溢流板9、高液位溢流板7之后，即低液位溢流口10位于低液位溢流板9和高液位溢流板7之间，高液位溢流口8位于高液位溢流板7和水封罐封头之间，低液位溢流口10和高液位溢流口8均作为溢流液体的排放口。通常情况下，高液位溢流挡板7为正常工况溢流挡板，低液位溢流挡板9为事故工况溢流挡板。

筒体6的内径、两端封头切线间距尺寸设计按照SH3009-2013《石油化工可燃性气体排放系统设计规范》的相关公式进行。

火炬气入口管2为圆筒结构，其内的火炬气竖直向下流动，火炬气入口管2顶部为法兰形式或者焊接形式的火炬气入口1，底部位于水封罐气相空间，事故工况大流量泄放时火炬气直接经火炬气入口管2底部泄放进入气相空间。火炬气入口管2的口径与进入水封罐的火炬气管道相同。

所述浮子通道3由密封凹槽3.1、环形浮腔3.2、导向孔3.4和圆筒流道3.3组成。密封凹槽3.1位于圆筒流道3.3的顶端，其内填充密封胶泥，火炬气入口管2底部插入密封凹槽3.1可以形成良好密封；环形浮腔3.2环绕在圆筒流道3.3外壁，环形浮腔3.2所受的浮力将浮子通道3固定在水封液面确定位置，随着水封液面的升降而升降；导向孔3.4为在环形浮腔3.2边缘位置等圆周角度的孔洞，导向孔3.4和安装于卧式筒体6壁面上的导向柱4相互配合固定浮子通道3的移动方向为上下移动。环形浮腔3.2的内径与火炬气入口管2的外径相同，外径为2～3倍的火炬气入口管的外径，高度为0.2～0.4倍的筒体6的内径，浮子所造成的浮力应为2～3倍的浮子通道3的自身重力，以在浮子通道3在起浮状态时与火炬气入口管2之间形成良好密封。

整流孔板5位于水封罐内部靠近入口管2安装，其上布满开孔。整流孔板5的主要作用为阻止火炬气入口来流火炬气对水封液体的冲击波动向水封罐后方传播造成水封液面的波动从而影响水封罐的平稳运行。整流孔板5的开孔率应尽可能地大从而减小整流孔板5对来流的阻滞，实际开孔率在50%～65%左右。整流孔板5上均匀布满整流圆孔，整流圆孔直径在20～30毫米范围内，整流圆孔整体上呈现出正三角形布置。整流孔板5的直径与卧式筒体6的内径相同，整流孔板距离浮子通道3的最外缘约200～300毫米。

高液位溢流挡板7为正常工况溢流挡板，低液位溢流挡板9为事故工况溢流挡板。高液位溢流挡板7与低液位溢流挡板9为半圆形板式结构；高液位溢流挡板7的高度约为1/2～3/4的卧式筒体6内径，低液位溢流挡板9的高度较之高液位溢流挡板7低200～300毫米。

如图1所示，本发明的简单工作过程为：小流量正常泄放时浮子通道3和火炬气入口管2良好密封，气相通过浮子通道3底部出口进入水封罐内部破水封后进行泄放，水封水采用高液位溢流板7进行溢流；大流量事故泄放时事故火炬气直接经火炬气入口管2底部泄放进入水封罐的气相空间进行快速泄放，采用低液位溢流板9进行事故溢流。补水通过补水口12进行，小流量水封水排水通过高液位溢流口8进行排放，大流量水封水排排水通过低液位溢流口10进行排放。火炬气经火炬气出口11排向火炬设施进行燃烧。

Claims (9)

1.一种浮子式火炬气水封罐，包括筒体，所述筒体为卧式罐体，筒体的一端顶部设置有火炬气入口和火炬气入口管，底部设置有补水口，筒体的另一端顶部设置有火炬气出口，底部设置有溢流口，其特征在于：该浮子式火炬气水封罐还包括浮子通道、导向柱、整流孔板、低液位溢流板和高液位溢流板,所述浮子通道位于火炬气入口管下方，导向柱竖直设置于筒体内壁面上，浮子通道通过导向柱上下滑动，整流孔板安装于水封罐筒体内部的筒体截面上，靠近火炬气入口管，低液位溢流板和高液位溢流板按照火炬气流动方向依次竖直布置于筒体内部并与火炬气入口相对的一端，高液位溢流板与低液位溢流板形成的空间用于接收低液位溢流板的溢流液体，高液位溢流板与水封罐封头之间形成的空间用于接收高液位溢流板的溢流液体，所述溢流口包括低液位溢流口和高液位溢流口，低液位溢流口位于低液位溢流板和高液位溢流板之间，高液位溢流口位于高液位溢流板和水封罐封头之间。

2.根据权利要求1所述的一种浮子式火炬气水封罐，其特征在于：所述火炬气入口管为圆筒结构，其内的火炬气竖直向下流动，火炬气入口管顶部为法兰形式或者焊接形式的火炬气入口，底部位于水封罐气相空间。

3.根据权利要求1所述的一种浮子式火炬气水封罐，其特征在于：所述浮子通道由密封凹槽、环形浮腔、导向孔和圆筒流道组成，密封凹槽位于圆筒流道的顶端，火炬气入口管底部插入密封凹槽，环形浮腔环绕在圆筒流道外壁，环形浮腔所受的浮力将浮子通道固定在水封液面确定位置，随着水封液面的升降而升降，导向孔为在环形浮腔边缘位置等圆周角度的孔洞，导向孔和安装于卧式筒体壁面上的导向柱相互配合固定浮子通道的移动方向为上下移动。

4.根据权利要求4所述的一种浮子式火炬气水封罐，其特征在于：所述环形浮腔的内径与火炬气入口管外径相同，环形浮腔的外径为火炬气入口管外径的2～3倍，环形浮腔的高度为筒体内径的0.2～0.4倍。

5.根据权利要求1所述的一种浮子式火炬气水封罐，其特征在于：所述整流孔板上布满整流圆孔，开孔率为50～65%。

6.根据权利要求5所述的一种浮子式火炬气水封罐，其特征在于：所述整流孔板上的整流圆孔直径在20～30毫米，整流圆孔整体上呈现出正三角形布置。

7.根据权利要求1所述的一种浮子式火炬气水封罐，其特征在于：所述整流孔板的直径与筒体的内径相同，整流孔板距离浮子通道的最外缘200～300毫米。

8.根据权利要求1所述的一种浮子式火炬气水封罐，其特征在于：所述低液位溢流板和高液位溢流板均为半圆形板式结构。

9.根据权利要求1所述的一种浮子式火炬气水封罐，其特征在于：所述高液位溢流挡板的高度为1/2～3/4的卧式筒体内径，低液位溢流挡板的高度较之高液位溢流挡板低200～300毫米。

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