地火炬閃爆原因分析及處理措施

林艷萍

摘 要：常壓低溫丙烷、丁烷儲罐，雖然儲罐都包了保溫層，但是在儲存的過程中不可避免的會吸收環境的熱量，從而產生較多的蒸發氣，在其配套使用的壓縮機出現故障無法正常使用時，為保證儲罐的安全就需要將蒸發氣排至火炬進行處理。但是地火炬在使用的過程中系統管線內卻發生閃爆，本應是安全最后的一道防線，但是在使用過程中卻出現不安全的狀態。文章根據某公司地火炬出現的異常情況來分析地火炬管道內閃爆的原因并提出相應的處理措施。

關鍵詞：地火炬 閃爆 原因分析 處理措施

中圖分類號：TQ053.2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）07（b）-0000-00

1. 工藝簡介

某公司的地火炬主要由排放管網、點火器及燃燒器三部分組成。

如圖1所示，該公司地火炬的流程主要有兩路，一路是高壓火炬線（主要接收DME生產裝置排放的尾氣，正常情況下尾氣排放量在200Nm3/h左右，尾氣的主要成分有H2、CO、CO2、二甲醚等），另一路是低壓火炬線，兩路火炬線在庫區內是獨立敷設布管，在火炬區則兩路管線在分配器匯合后分4路進入火炬爐膛進行燃燒處理。

為適應不同工況和火炬氣流量變化的要求，地火炬設施采用分級燃燒。第一級燃燒系統常開，其余各級燃燒系統上設氣動切斷閥和爆破片旁路。在正常狀態下第一級燃燒系統處于打開狀態，當火炬氣排放量增大時，后序各級燃燒系統依次打開。

為使放空氣進入爐膛后安全充分的燃燒，根據放空氣的排放情況，通過設置在排放氣總管的壓力變送器，對排放氣進行由壓力監測控制的分級燃燒。各級燃燒系統開啟情況如下：

（1）第1級燃燒器：

第1及管線為常開，用以處理小量的排放氣。在其它級別氣動閥門都關閉的情況下，排放氣通過第1級的燃燒器燃燒。

（2）第2級燃燒器：

當第1級燃燒器投入運行后，若放空氣總壓力大于等于8Kpa時，第2級氣動閥自動打開投入運行。

第2級氣動閥打開后，若放空氣總管壓力降低，且當總管壓力小于5Kpa后，第2級的氣動閥自動關閉。燃燒級別自動回到上一級。

（3）第3級燃燒器：

當第2級燃燒器投入運行后，若放空氣總壓力大于等于第3級設定的壓力時，第3級氣動閥自動打開投入運行。

第3級氣動閥打開后，若放空氣總管壓力降低，且當總管壓力小于5Kpa后，第3級的氣動閥自動關閉。燃燒級別自動回到上一級。

（4）第4級燃燒器：

當第3級燃燒器投入運行后，若放空氣總壓力大于等于第4級設定的壓力時，第4級氣動閥自動打開投入運行。

第4級氣動閥打開后，若放空氣總管壓力降低，且當總管壓力小于5Kpa后，第4級的氣動閥自動關閉。燃燒級別自動回到上一級。

（5）緊急開閥控制：

不論當前處于哪一級燃燒，當放空氣總管壓力大于10Kpa時，都將立即自動打開后續兩級的氣動開關閥，用于快速將大量放空氣送入燃燒爐內燃燒。

圖1 地火炬流程簡圖

2. 事故現象

分配器及第四級排放管周期性發出爆響聲，并且第四級排放管發熱。除分配器及第四級排放管有爆響外，第一、二、三級的排放管都沒有爆響現象，排放管也沒有發熱。

3. 原因分析

正常狀況下，××公司的地火炬的工藝應是如下的狀態：①第二級、第三級、第四級排放管的手閥為全開；②爆破片無損壞；③相應管線法蘭密封性好。

爆響時火炬系統的狀態：①第二級、第三級、第四級排放管的爆破片損壞，故相應管線的手動閥關閉待更換爆破片；②第四級手閥微內漏及鍋爐氣源隔離閥微內漏（第二級、第三級排放管手閥無內漏）；③曾拆松第四級爆破片法蘭，法蘭重新上緊后，由于爆破片下法蘭為常壓無法試漏該法蘭氣密性；④DME尾氣停止向火炬排放，而是引至鍋爐系統，使用尾氣燒鍋爐。

根據多次技術討論及現場查看，討論認為爆響聲是DME尾氣滲漏至火炬爐膛端所致，因為當時整個庫區除了DME裝置有排放尾氣外，其他點都沒有排放，故可以斷定發生爆響的可燃物是DME尾氣（通過內漏閥門滲漏至爐膛端）。但是根據爆炸的三要素，爆炸發生需要的氧氣及火源從哪里來？首先是氧氣源的來源有兩種可能：①第四級排放管的爆破片曾拆松過，恢復時沒有用氮氣置換及法蘭未緊好，導致空氣進入了第四級排放管；②由于4級排放管都是與爐膛的燃燒器與大氣相通的，故空氣也會進入排放管。而火源來源應是一級排放的燃燒器，由于爐膛端就只有該處有明火，到達第四及排放管的火源可能是回火也可能是管道熱傳遞。

根據分析，分配器及第四及排放管的爆響聲是因為有含氫氣的DME尾氣在管道內閃爆造成。眾所所周知，氫氣的爆炸極限很寬（4.1%～74.2%）并且著火能量很低，不純時極容易爆炸并伴有爆鳴聲。滲漏至火炬爐膛測的主要含氫氣尾氣在管道內不斷的累積達到爆炸極限后在空氣及著火源的共同作用下便產生了閃爆，由于可燃物是通過滲漏過去的，需要一定時間的累積才能達到濃度，故便出現了現場周期性的爆響。

4. 處理措施

（1）工藝改善。如圖2所示，在每級排放管末端增加阻火器，阻隔回火及降低傳熱效應；

（2）更換已損壞的爆破片；

（3）打開第二、三、四級排放管的手閥，保證管道微正壓正常流通，避免因閥門內漏可燃物積存，減少與空氣及熱能的接觸；

（4）保持每條排放管均有氮氣通入，保證管道微正壓，防止回火。

（5）生產允許情況下，停用鍋爐，保持高壓火炬排放管暢通，保持正壓狀態。

圖2 火炬排放管增加阻火器示意圖

5 結語

通過工藝上的改善及操作上的變更，××公司的地火炬的閃爆問題得以解決。但是日常生產中，進行非常規作業后，相應的工藝流程應盡可能恢復其正常的作業狀態，否則可能會出現很多意想不到的存在風險，威脅生產的安全。

參考文獻

[1]于振波.油罐車發生閃爆事故原因分析[C].第四屆中國國際防雷論壇論文摘編.

[2]李杰 朱海鷹.污油罐閃爆事故分析[J].石油化工安全技術，2002，18（3）：12-15.