油气田火炬系统点火装置安全设置

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1、油气田火炬系统点火装置安全设置孙海１谭红旗１夏勇２（１．中国石油工程建设公司设计技术部２．中国石油西南油气田公司川西北气矿）摘要火炬系统是保障油气田处理设施安全的最后一道屏障，而在全场停车且泄放时火炬点火装置是保证火炬系统能否正常点火成功运行的关键，本文详细介绍了油气田地面火炬系统点火装置的类型和原理以及点火装置运行状态监视系统的组成和原理。关键词火炬系统停车泄放火炬点火装置打火方式监视系统ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７－３４２６．２０１１．０４．０２２油气田处理装置由于各种原因均存在不同程度的气体排放，称之为火炬气。通常，火炬气的主要来源是系统压力调整中由压力控制阀排放

2、的工艺气体；装置系统泄漏，如与火炬系统相连的阀门和安全阀的泄漏等；生产过程中必须排放的易燃、易爆物料；塔、球罐、容器等释放的气体以及站场停车泄放时释放出来的大量气体。这些火炬气往往都是通过火炬系统燃烧后排向大气的，如果火炬点火装置失效的话，就会导致这些未经燃烧的可燃气或有毒有害气体直接排向大气，从而产生蒸气云爆炸的危险以及威胁员工身体健康或生命安全和造成处理装置的损坏等一系列严重后果。因此，火炬系统是否能够安全有效地运行取决于火炬点火装置能否正常运行，而判断点火装置是否正常运行，就必须有一套能够快速准确的点火装置运行状态监测系统来保证操作人员能快速地判断点火装置的运行状态并作出相应操作。

3、本文结合实际工作中火炬系统点火装置的设计以及其他相关标准规范和书籍，详细地介绍了火炬系统点火装置的具体结构以及点火方式的类型和原理、点火装置运行状态监测系统的分类和原理。态，因此点火装置实际上是一个燃烧器。而作为一个燃烧器，点火装置必须能够：（１）计量燃料气和空气耗量；（２）混合燃料气和空气；（３）保持火焰的稳定。典型的火炬点火装置是由燃料气计量用节流孔、燃料气和空气混合器（一般采用文丘里管）、点火头以及连接混合器和点火头的直管段组成，如图１所示［１］。工作时，外部供应的燃料气经过滤器过滤后，再经节流孔进行节流；节流作用产生的负压将外部大气中的空气带进混合器，燃料气和空气在混合器内进行混

4、合；混合后的燃料气和空气经过直管段后到达点火头，在点火头处用一定的点火方式将混合气点燃；此时如果主火炬内有可燃气体泄放出来，１火炬点火装置介绍火炬点火装置是用来引燃主火炬的一个燃烧装置，分布在主火炬顶部四周。为了随时应对主火炬排放出的可燃气体，点火装置必须时刻处于燃烧状油气田火炬系统点火装置安全设置４１４２０１１点火头处喷出的火焰即可将主火炬气点燃进行燃烧。图１所示的点火装置是靠燃料气计量节流孔的节流产生的负压作用将外部大气中的空气吸入并混合后点燃的，但有时也采用空气与燃料气单独计量。采用单独节流孔分开计量后的空气、燃料气再通过混合器进行混合再点燃，这样做的目的是便于控制燃料气和空气的混

5、合比例，保证点火装置的稳定性。例如：甲烷气体能稳定正常燃烧的可燃性极限是５．７～１９（空气体积／甲烷体积），如果实际运行中空气体积／甲烷体积低于５．７或大于１９，点火装置都是很难点火成功的。因此，采用单独计量燃料气和空气，计量后的固定体积比混合气更容易点燃。但这种设置依赖性更强，必须保证有持续的空气供应和燃料气供应，空气供应中断或燃料气供应中断都会导致火炬点火装置失效。因此，目前一般采用图１所示的靠燃料气计量节流孔的节流产生的负压作用将外部大气中的空气吸入并混合后点燃的火炬点火装置较多一些［２］。筒体直径越大，所需要的点火装置数量就越多，火炬所需最少点火装置的数量与火炬筒体直径的关系如表

6、１所示［３］。表１推荐的最少点火装置数量与火炬筒体直径之间的关系点火装置数量（至少），个火炬筒体直径ＤＮ火炬筒体直径ＮＰＳａ１≤２００＞２００，≤６００＞６００，≤１０５０＞１０５０，≤１５００≤８＞８，≤２４＞２４，≤４２＞４２，≤６０２３４ｂ＞１５００＞６０ａ：对于有毒的火炬气，点火装置数量应为２。ｂ：买卖双方协商确定。尽管对于小尺寸火炬（如ＤＮ≤２００）而言，推荐的点火装置数量是１个，但若这一个点火装置失效了，则整个火炬就失效了，因此对这种小尺寸的火炬，仍然推荐采用至少２个点火装置，以保证其安全稳定的工作。１．３火炬点火装置材质选择由于点火装置中的点火头长时间与自身火焰和主火炬火焰

7、接触，因此点火头的材质必须选择耐热材质，如可选３０９ＳＳ、３１０ＳＳ、ＣＫ２０或镍基合金如８００Ｈ，但如果点火用燃料气或主火炬气中含有硫化氢，就不可以采用镍基合金材料作为点火头的材料。连接点火头和混合器的直管段有时会接触到火焰，因此这段直管段的材质可选３０４ＳＳ或３１６ＳＳ。点火装置中的混合器、计量节流孔和过滤器一般都可以采用铸铁、球墨铸铁或碳钢材质，但有时混合器的材质会选择不锈钢以防止混合器内发生锈蚀，混合器内部锈蚀有可能会堵塞混