1、地面焚烧炉技术协议书 有限公司低温罐排放气地面焚烧炉设施 技术协议书 二一一年一月二十五日12 附图地面排放气焚烧设施工艺流程图HZGF2011-00/011 概述有限公司拟建一套地面焚烧炉设施供低温罐排放气安全燃烧并排放，以满足装置运行安全和环保要求。本技术协议书针对上述要求设计一套地面焚烧炉系统。2 设计基础2.1 设计原则2.1.1工艺流程合理，技术先进，满足节能、安全及环保要求。2.1.2满足安全生产要求的前提下，尽量节省占地，减少投资。2.1.3地面排放气焚烧炉实现无光污染、低热辐射、低噪声、无烟、无回火，运行安全、稳定、可靠。2.2 排放气条件介质名称：C3、C4类温度：-15（当
2、排放气从罐区引来时，经不同罐内排放气混合，其排放混合温度按加权平均温度计算，当大量排放时，经气化吸热和输送环境传热后，排放温度均有所上升）背压：8kPag设计流量：20t/h分子量：462.3 公用工程参数 燃料气： 压力0.6MPa(g) 温度常温(气态) 仪表空气： 压力0.6Mpa(g) 温度常温 氮气： 压力0.6Mpa(g) 温度常温 电： 220VAC 50Hz 和380VAC 50Hz 蒸汽： 压力1.5MPa(g) 饱和或过饱和 新鲜水： 压力0.30.4MPa(g) 常温 2.4 自然条件多年平均气温：16.9。历年最高气温：38.4(1988年7月17日)。历年最低气温：1
3、0.6(1977年1月31日)。多年平均相对湿度：823 工作范围3.1 总则低温罐地面火炬设施界区范围为30m15m，布置一套地面火炬设施。界区外1米以内、含混凝土基础的所有设备及系统均属七一一研究所的工作范围。本技术方案包含土建设计，为一套火炬系统的设计、采购、制造、安装及调试。七一一研究所工作范围包括，但不局限于，能够保证火炬系统操作性能和质量所需要的所有设备和材料的总体布置、土建及施工设计、现场施工、开车调试指导，设备和材料的制造、采购、检验、包装、运输等。3.2 双方交接点 双方工艺管道的交接点于本设施边界区边界外一米处。 双方公用工程管道的交接点位于就近公用工程管道的接口位置。 双
4、方自控仪表的交接点于本设施界区内各仪表设备的接线盒。 双方电气电缆的交接点于火炬控制室配电柜。3.3 乙方责任 设计范围乙方负责地面排放气焚烧设施系统所有设计任务（界区范围内），包括工艺设计、主体设备施工设计、工艺及公用工程施工设计、点火系统设计、自控仪表及电气工程设计、土建结构工程设计。 供货范围 乙方负责提供本设施系统（界区范围内）所有设备、管道、点火系统、电气、仪表等工程的主、辅材料（包括管道及设备的保温、操作平台、爬梯、外护、油漆、防腐等）。 乙方负责提供本设施系统内所有设备、电气及仪表的随机备件。 施工范围乙方负责排放气焚烧设施系统（界区范围 内）要求的所有供货设备的安装工程（包括土
5、建工程），桩基施工由业主完成。 技术服务范围乙方负责本设施的调试、开车指导、性能保证期内的维护以及对甲方操作人员的培训。3.4 甲方责任 甲方负责提供乙方进行设计所需的相关工艺参数。 甲方完成界区外的所有配套工程，负责焚烧设施与主装置之间的联系。 甲方提供满足焚烧设施运行需要的公用工程物料。 甲方确定焚烧设施界区在总图布置中的坐标及方位、标高。 甲方根据乙方的设计要求提供焚烧设施界区的地质勘探资料。 甲方根据乙方的设计要求提供焚烧设施界区的自然条件和气象资料。 甲方完成焚烧设施界区内“三通一平”工作。 甲方统一考虑焚烧设施界区的消防设施。 甲方负责DCS的组态和调试工作，承包方配合并提供逻辑控
6、制图及报警值、联锁值等参数。4 设计标准 工艺设计参照标准：API-RP521“Guide for Pressure-Relieving and Depressuring Systems”API-RP520“Sizing, Selection, and Installation of Pressure-Relieving Devices in Refineries”API-RP537“Flare Details for General Refinery and Petrochemical Service”石油化工企业设计防火规范 GB50160-92（1999 年版）石油化工企业燃料气系统和可
7、燃气体排放系统设计规范 SH3009-2001 环保质量标准环境空气质量标准 GB3095-1996大气污染物综合排放标准 GB16297-1996工业企业厂界噪声标准 GB12348-90 设备专业设计规范钢制压力容器 GB150-1998钢制焊接常压容器 JB/T4735-1997钢制塔式容器 JB4710-1992 配管专业设计规范炼油厂全厂性及热力管线设计技术规定 SYJ1024-82石油化工工艺装置布置设计通则 SH3011-2000石油化工企业管道布置设计通则 SH3012-2000石油化工企业设备和管道隔热设计规范 SHJ10-90石油化工企业管道设计器材选用通则 SH3059-
8、1994石油化工剧毒、可燃介质管道工程施工及验收规范 SH3501-2001 仪表自控专业设计规范过程检测和检测流程图用图形符号和文字代号 GB2625-81石油化工自动化仪表选型设计规范 SH30051999石油化工企业可燃气体检测报警设计规范SH30631999爆炸和火灾危险场所电力装置设计规范 GB50058-92 电气专业设计规范低压配电设计规范 GB50054-95工业与民用电力装置接地设计规范 GBJ65-83 土建专业设计规范：建筑结构荷土规范 GBJ9-87建筑地基基础设计规范 GBJ7-89混凝土结构设计规范 GBJ10-89钢结构设计规范 GBJ17-88高耸结构设计规范
9、GBJ135-90石油化工企业设计防火规范GB50160-92构筑物抗震设计规范 建筑抗震设防分类标准 GB50223-95建筑地基基础设计规范 GB50007-2002石油化工特殊结构工程施工及验收规范 SHJ507-87注：上述标准须采用最新版本。5 工艺流程5.1 主要生产流程I. 火炬排放气：低温罐事故时排放的丙烯、丙烷、丁烷。II. 焚烧炉内长明灯用燃料气来自于系统管网。III. 仪表用净化风由系统管网引至地面焚烧炉界区。IV. 氮气来自系统管网。V. 蒸汽来自系统管网。VI. 新鲜水来自系统管网。5.2 工艺流程 放空气管道接入低温罐放空气管线经集气总管后分成四路进入焚烧炉GF-1
10、001，通过焚烧炉内36台燃烧器焚烧。为适应不同工况和排放气流量变化的要求，地面排放气焚烧设施采用分级燃烧，即焚烧炉内36台燃烧器分成四级燃烧系统。第一级燃烧系统管线常开，第二级至第四级燃烧系统管线上均设有气动切断阀。为安全可靠起见，各燃烧器管线上气动切断阀均设并联阀组旁路以确保地面焚烧系统排放安全。分级燃烧的设定条件：在没有排放气条件下，名级燃烧器均处于关闭状态。第一级燃烧系统：在正常工况下，排放气量较小时通过焚烧炉第一级燃烧器焚烧。排放气第一级燃烧系统由3台燃烧器组成，处理正常情况下小量排放气。第一级燃烧系统常开，其上设有阻火器。第二级至第四级燃烧系统：第二至第四级燃烧系统管线上分别设有气
11、动切断阀。当排放气量增大或事故状态下第二至第四级管线上气动切断阀相继开启，各级燃烧系统上的地面燃烧器分别投入工作；气动切断阀的启闭信号来自于阀前集气总管上的压力信号。第二至第四级燃烧系统上的地面燃烧器分别为6台、9台和18台。虽然排放气采用分级燃烧系统，使地面排放气焚烧设施的控制变复杂，但它却提高了地面排放气焚烧设施对排放流量变化的适应性，可保证使地面燃烧器尽可能在较大压力下燃烧，这可充分提高排放气的燃烧完全性。 燃料气管道(1) 燃料气管道经总阀后分成3路支管以作为长明灯气源。(2) 作为长明灯气源的3路燃料气管分别经手动闸阀/电磁阀组分别与焚烧炉内3套长明灯燃料气入口相连。 仪表风管仪表风
12、管路经总阀后进入焚烧炉界区以作为气动切断阀仪表风气源。 氮气管道氮气自系统管网引入界区后分成三路：一路经过减压阀后接入分液罐作正常吹扫用；二路分别经过各自的气直动阀组后接入第二至第四级排放燃烧系统，在事故排放后打开吹扫置换。 蒸汽管道蒸汽自系统管网引入界区，经过总阀和疏水阀组后分成四路，经各自的调节阀组后进入焚烧炉本体内部。在每台地面燃烧器底部设有蒸汽喷射环管，用于燃烧消烟和炉膛吹扫。5.3 点火系统1. 焚烧炉内设有二套高效节能型长明灯，其采用了引射技术，火焰刚性好，在十二级大风和暴风雨雪中能够可靠燃烧。2. 每套长明灯上设有两套电点火系统，以确保长明灯点火可靠。3. 每台长明灯火焰状态采用
13、紫外线火焰监测，当长明灯熄灭，此时启动自动点火装置将长明灯重新点燃。5.4 主要技术经济指标 设计规模处理能力：20吨/时排放气 消耗指标用电量 10kW （380VAC/50Hz：6 kW，220VAC/50Hz：4 kW）燃料气 10.50Nm3/h（连续）仪表风 50 Nm3/h（瞬时，最大）氮气 20.0 Nm3/h（正常）320 Nm3/h（最大，间歇）蒸汽 6.0T/h（最大，间歇） 焚烧炉界区面积为450m2。6 设备部分地面排放气焚烧设施为圆柱形封闭式结构。由焚烧炉本体、焚烧炉支柱、地面燃烧器及防热辐射消音屏所组成。同时焚烧炉内配设长明灯及电点火系统。由于焚烧炉采用封闭式结构，
14、具有很多优点：排放气燃烧时的火焰完全封闭，看不见火光，无光污染，没有热辐射，操作时无烟、低噪音，需要适量蒸汽就可实现无烟燃烧。6.1 焚烧炉本体排放气的燃烧完全在一个圆柱形的焚烧炉本体内完成的，火焰完全封闭。焚烧炉本体内径7200mm，总高35m。焚烧炉本体外壳用碳钢制成，内衬有轻质耐火耐高温陶瓷纤维毯，该材料可长期使用在1200的环境中，不受下雨或温度急速变化的影响，同时还具有良好的吸音降噪特性。焚烧炉本体外壳壁面温度低于100。在焚烧炉本体底部铺设有小卵石，以增加地面抗热辐射能力并可有效抵消噪音。6.2 地面燃烧器每座焚烧炉内设有36台特殊结构的地面燃烧器。地面燃烧器采用梅花形多孔结构，可
15、将大股的火炬排放气分成许多小股，以利于空气混合，增加与空气接触面积，达到无烟燃烧。空气与排放气的混合主要是依靠排放气自身的压力和特殊设计的燃烧器来完成。梅花形多孔燃烧器在燃烧室内呈几何均匀布置，以充分利用空气。地面燃烧器由304SS材料制成，以保证其较长的寿命。为适应不同排放工况，地面排放气焚烧炉实现分级燃烧：第一级设置3台、第二级设置6台、第三级设置9台、第四级设置18台。为了保证地面燃烧器燃烧所需的空气量，我们在设计焚烧炉的形式和工艺尺寸时保证有足够的空气进气量。由于燃烧时有足够富裕的空气进入焚烧炉，加上炉底中心负压最高，因此布置在中心的燃烧器不会缺少空气，也就是说不会由于燃烧器布置位置的
16、不同而造成燃烧空气不足。另外，为了保证四周地面燃烧器的配风，在焚烧炉底部侧面开有8个250300侧面进风口。6.3 防热辐射消音屏焚烧炉外围设有一个内径为10500mm，高度为7米的防热辐射消音屏，可防止焚烧炉底部侧风对地面燃烧器燃烧过程的影响。防热辐射消音屏采用钢筋混凝土制成，墙内壁衬有轻质耐火耐高温陶瓷纤维毯，可最大限度地降噪和防止热辐射外漏，同时又可有效阻止操作人员进入地面排放气焚烧设施的高温区域。在防热辐射消音屏底部设有排水孔，以防焚烧炉底部积水。6.4 长明灯及其电点火系统 长明灯焚烧炉内设有3只长明灯，3只长明灯保持常燃，3只长明灯设置在第一级燃烧系统的地面燃烧器旁，以便任何时刻有
17、排放气排放时都能及时将排放气点燃，确保设施的绝对安全。长明灯采用了引射技术，为高效节能型长明灯，每台长明灯的耗气量为3.5Nm3/h，并可保证在恶劣环境下能够可靠点火，其火焰可抵御十二级大风及暴风雨雪。长明灯设有紫外线火焰检测器，火检信号送入中控室指示报警。 点火器每套长明灯点火采用直接电点火方式，每支长明灯设两套电点火系统。点火器由高能发生器、控制面板及高压导线及发弧装置所组成。直接电点火方式与传统的内传焰点火方式相比，具有能量大、设备体积小、操作简单方便、使用安全可靠等特点。电点火器采用现场手动操作和中控室遥操或自动操作方式。长明灯利用紫外线火检信号对长明灯燃烧状态进行判断，火检信号同时远
18、传至中控室。当长明灯熄灭，发出报警，操作人员可采用自动或遥操或去现场通过点火器重新点燃长明灯。6.5 分液罐(1) 分液罐为卧式压力容器，采用壳体为Q345R，内件为304SS材料。分液罐直径为DN2000，长度为L=8000mm。(2) 液位信号可远传至中控室，并设高低液位报警。7 仪表自控部分7.1 设计依据地面排放气焚烧设施工艺设计提出的技术要求和工艺参数。7.2 设计范围地面排放气焚烧设施及与之相关部分的自动控制设计。7.3 自控仪表流程火炬自控系统采用PLC作为系统控制单元，实现系统内全部的联锁操作的自动/手动控制，排放气排放报警信号、点火控制信号、火炬检测信号、可燃性气体浓度报警信
19、号、氮气和燃料气低压报警信号等均远传至中控室DCS，实现远程手动控制点火可由控制室监控。 在各路燃料气管、仪表空气管以及分液罐上分别设现场压力表，在分液罐上设现场温度计。三只长明灯分别设紫外线火检，火检信号传入中控室DCS，作为长明灯点火反馈信号和判断长明灯燃烧状态的依据。同时，三只长明灯火焰还设有电视监控系统。燃料气管道上设有压力变送器，压力信号送入中控室以监控燃料气流量。氮气管道上设有压力变送器，压力信号送入中控室以监控氮气压力。排放气总管上各设有两只压力变送器，压力信号送入中控室并以此控制各级燃烧系统排放气支管上气动阀启闭。分液罐上设有一套液位变送器，液位信号远传至控制室。7.4 仪表选
20、型及控制 防爆等级dIIBT4。 温度仪表就地指示温度仪表采用双金属温度计。 压力仪表就地压力显示采用不锈钢耐腐蚀压力表。燃料气管道和氮气管道设有压力变送器，同时焚烧炉排放气总管道上，设有压力控制器，压力信号可作为相应气动切断阀的启闭控制信号。 液位检测1. 就地液位显示仪表采用磁翻板。2. 液位控制采用差压变送器检测液位，检测信号送至中控室。 可燃气体浓度检测根据石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范SH3063-1999的规定，在地面排放气焚烧设施界区单元内设有三套可燃气体报警仪。在可燃气体浓度超限时发出报警。 火焰检测焚烧炉内三套长明灯的火焰检测采用紫外线火焰检测，能在长明灯火焰熄灭
21、时发出报警信号及相关联锁控制，同时长明灯火焰还设有电视监控。7.5 执行器排放气管线上的切断阀采用气动蝶阀，长明灯管线上切断阀采用电磁阀，均为断气断电开。7.6 控制方案 点火器控制每支长明灯设二套点火装置，以保证长明灯可靠。长明灯点火采用PLC自动点火、现场手动点火或中控室遥操。 分级燃烧控制系统地面排放气焚烧设施采用自动分级燃烧控制：第一级燃烧系统常开，处理正常工况下小量排放量；当排放量增大或事故状态时，第二级至第四级燃烧系统管线上的气动切断阀打开，第二级至第四级地面燃烧器陆续投入使用。各级燃烧系统管线上的气动切断阀根据集气总管上的压力信号来控制。 氮气吹扫控制系统第一级燃烧系统及集气总管
22、上设有氮气吹扫管线，氮气为连续吹扫，采用自力式调压阀、气直动阀和孔板来自动控制氮气流量。以后各级燃烧系统由氮气管路上气直动阀组根据集气管上的压力信号控制，实行各级燃烧系统的管路吹扫。氮气总管上的压力信号传至中控室DCS显示，以方便操作人员对氮气流量的监控。 长明灯紫外线火焰检测系统和电视监控系统地面排放气焚烧设施内设三套长明灯，长明灯保持常燃状态。每台长明灯火焰状态采用紫外线火焰检测，当长明灯熄灭，自动启动自动点火系统，当自动点火失败时发出报警信号，提醒操作人员尽快去现场检查并重新点燃长明灯。同时长明灯还配设了电视监控系统，以方便操作人员检验和操作。 可燃气体监测系统地面排放气焚烧设施单元界区
23、设有三套可燃气体报警仪。7.7 仪表用电及净化风a) 仪表用电 由PLC供24V直流电b) 净化风 0.60MPa(g)7.8 其它仪表必须单独接地，不能与保护接地及动力接地合用。仪表用电要求可靠电源供电。7.9 焚烧设施本体7.10 本焚烧设施为一座圆型炉膛的地面焚烧炉结构，焚烧炉本体内径7200，高度35m，筒体结构整体采用Q345R钢板卷制，其强度要求抵御十二级台风的应变载荷。其内侧衬有陶瓷纤维，采用摩根的产品，以抵御常年的大风、大雨和超高温的恶劣环境，保证其使用寿命地面燃烧器本焚烧设施内布置有36台特殊结构的地面燃烧器，其结构设计满足排放气的特性要求，在装置排放气达到最大量时，使排放气
24、经由燃烧器后混合获得合理的配风，经燃烧器完全燃烧和降解，燃烧产物达到环保的排放标准要求。排放气每台燃烧器组合了蒸汽消烟的优化结构，以达到在适量的蒸汽配置下，完成排放气的无烟燃烧。燃烧器采用304SS材料，以使其在高温燃烧状况下提高防腐蚀性，保证其结构可靠，运行安全，满足使用寿命。7.11 焚烧设施多级燃烧系统本焚烧设施采用四级燃烧，用以切合装置排放气的特性，在不同工况下获得合理的燃烧控制机制。即根据排放量大小、事故排放等不同情况将地面燃烧器分成若干组而形成多级燃烧系统。每级燃烧系统通过排放气的压力来控制，利用紧闭切断蝶阀(具有防泄漏的密封设计)的开关来达到分级燃烧的目的，並通过使用防爆膜片（带
25、有使用状态信号回讯）旁路以确保排放设施的运行安全。7.12 选用先进可靠的控制仪表作为装置安全保障的地面排放气焚烧设施系统，我方已具有完满的设计理念和成熟的技术运用，并获得该项设备的专利。在本设施的实际运行中，将依赖于自动控制技术的可靠和安全，也取决于选用自动控制仪表的先进性和可靠性。本设施中选用的控制仪表主要为著名品牌的进口仪表。7.13 主要设备技术规格 地面排放气焚烧设施本体：焚烧炉型号制造商：七一一研究所原产地：中国火炬形式及规格封闭式地面火炬最大处理量t/h20设计温度800排烟温度600界区范围15米30米火炬筒体直径mm7200内径火炬筒体高度mm35,000筒体材质及壁厚mmQ
26、345R，1018耐火层材质及厚度mm耐火耐高温陶瓷纤维毯（摩根），100mm厚防风消音墙直径mm10,500内径防风消音墙高度mm7,000防风消音墙结构钢筋混凝土结构燃烧级数四级燃烧器规格及数量台（套）DN100扩散燃烧型地面燃烧器，共36台长明灯规格及数量台（套）DN25预混燃烧型长明灯，共3台点火枪规格及数量台（套）电点火装置，共6套（每支长明灯各2套）点火方式高压直流，电弧放电设计寿命年20重量kg150,000数量台（套）1 地面燃烧器燃烧器型号制造商：七一一研究所原产地：中国制造厂家中船重工集团公司第七一一研究所类型蒸汽消烟型地面燃烧器规格DN100最大处理量t/h1.05排放温
27、度1100排放压力kPa100数量套36单套喷管数根6排放喷孔数及规格燃烧器材质304SS点火方式长明灯点火设计寿命年20单套重量kg85 长明灯长明灯型号制造商：七一一研究所原产地：中国制造厂家中船重工集团公司第七一一研究所类型预混燃烧型长明灯数量支3点火方式电点火长明灯材质304SS使用寿命年20燃料气压力MPa（G）0.6单支耗气量Nm3/h3.5重量kg35 自动点火装置类型 制造商：七一一研究所原产地：中国制造厂家中船重工集团公司第七一一研究所型号数量套6（每支长明灯各2套）单套点火枪数量支无点火枪，高压直流，电弧放电材质组合件燃料气压力MPa（G）0.6耗气量Nm3/h3.5电源2
28、20VAC，50Hz功率kw0.5（每套）输出电压V10000点火持续时间s1000小时点火能量J3电嘴使用寿命年20防爆等级dBT4防护等级IP55 分液罐型号制造商：七一一研究所原产地：中国规格DN2000 L8m 卧式分液罐制造厂家宁波远成石化电力机械有限公司数量台1设计压力MPa（G）0.7设计温度100材质Q345R（本体）+304SS（内件）重量kg4860（设备）+2200（操作平台）使用寿命年20 阀门及管件制造商原产地阀门的型号及规格美标阀门法兰型号：HG20617-97 WN/RF PN2.0上海泰尔阀门厂上海管道规格及长度大口径管 SH3405-96宝钢上海 仪表部分：序号名称规格数量单位拟选用厂商1紫外线火焰监测器（含报警器）QRA4.U+ LFE103台西门子2摄像探头3台霍尼维尔3电视监控器（带画面分割器）1台三星4可燃气体报警仪S1043台格林通5压力变送器30515台罗斯蒙特3051 6液位变送器30511台罗斯蒙特30517自力式调压阀627系列 1”2台FISHER8气动切断阀DN100气动开关蝶阀1台无锡工装DN150气动开关蝶阀1台无锡工装DN300气动开关蝶阀1台无锡工装DN350气动开关蝶阀1台无锡工装DN25 气直动阀3台无锡工装9气动调节阀DN50 气
