可拆卸火炬捆綁式火炬設計簡述

李楊

摘 要：通過對可拆卸高架火炬各部分設計內容的簡述，分析了可拆卸火炬的特點及優勢，對設計過程中的要點、難點進行了剖析，提出了幾類可拆卸火炬的布置方案。

關鍵詞：可拆卸;捆綁式火炬;設計

火炬系統是石油、化工裝置重要的公輔工程系統，用于處理各生產裝置、罐區在開車、停車或事故情況下產生的可燃廢氣，保證生產過程中產生的有毒、可燃氣體充分燃燒后排入大氣。高架火炬是目前石油化工行業最常采用的火炬形式，其擁有處理量大、投資成本相對較低的優點。隨著石油化工裝置生產規模的不斷擴大，火炬系統的規模也不斷增大，為了減少占地，往往將多個系統的火炬捆綁于一處;多個火炬系統捆綁于一個塔架時，單個系統的停車檢修往往需要同塔架其他火炬同時停車;可拆卸火炬應則可在其他系統正常使用的情況下，將需檢修的系統單獨拆卸到地面檢修，對全廠裝置的連續正常運行及全廠經濟效益都具有十分重要的意義。

1 可拆卸火炬系統設計簡述

1.1筒體設計

可拆卸火炬筒體等分為若干段，每段之間采用法蘭連接，每段長度選擇18～23米。火炬筒體通過滑塊在塔架導軌中上下移動來完成筒體的裝卸，安裝時先將最上一節筒體固定于翻轉平臺，通過翻轉卷揚機將筒體翻轉樹立，再通過提升卷揚機將筒體提升至拆卸平臺后進行下一節筒體的翻轉;兩節筒體在翻轉平臺處將法蘭螺栓固定后再次提升并進行下一節筒體的翻轉;依次類推將整個筒體進行安裝。筒體拆卸則與安裝過程相反。相較于一般高架火炬，可拆卸火炬筒體每段都設置有鞍座、扶撐、吊耳、管線支架等附件，受力復雜，且筒體裝卸過程都要控制筒體的彎曲，因此剛度設計是可拆卸火炬筒體設計的重點;往往需要通過增加筒體壁厚、設置輔助加強筋等方式保證筒體剛度。

1.2塔架設計

可拆卸火炬塔架設計需滿足火炬筒體的扶持、安裝、拆卸功能。塔架一側面垂直，同時給每個火炬筒體設置一對垂直導軌，用于火炬筒體的升降及扶持作用。在最下一節筒體上法蘭高度附近，塔架需設置平臺，用于火炬安裝、拆卸時每節筒體、附屬管線對接點的拆裝。因筒體裝卸的需要，塔架需設置翻轉吊耳、提升吊耳，用于翻轉、提升滑輪的安裝。相對于普通高架火炬塔架，可拆卸火炬塔架的結構更為復雜，造價相對較高。

可拆卸火炬塔架根據火炬筒體的布置分為多種形式，當同一塔架中火炬筒體不超過3個時，塔架僅一面設計為垂直，用于安裝筒體;當火炬系統超過3個時，可將塔架兩側面設計為垂直，筒體分為2組從塔架不同的面進行拆裝;這樣可減小塔架根開，降低塔架投資。塔架布置方案參見下方圖1。

1.3管道設計

可拆卸火炬設計中附筒體的管道需與筒體一起進行裝卸。依附于筒體的管道有長明燈燃料氣管線、火炬頭消煙蒸汽管線、電氣儀表穿線管等。為滿足可拆卸的要求，此部分管道需與筒體一樣設計為分段形式，每段之間采用法蘭、接線盒連接。蒸汽管道是熱力管道，需考慮蒸汽管道的柔性設計，在每一段蒸汽管道中都需設置自然補償吸收蒸汽管道運行時的熱膨脹;因筒體提升過程中需避開塔架上操作平臺，附筒體管線都應盡量貼近筒體布置，管道布置空間有限，可能造成自然補償量不足，這時可通過增加補償彎的數量來解決。燃料氣管道、電儀穿線管與火炬筒體操作溫度不一致，兩者之間同樣存在熱位移差，因此燃料氣管道同樣需要設置自然補償，電儀穿線管則通過每段接線盒處的撓性管來吸收熱位移。筒體提升、拆卸都是通過卷揚機由鋼絲繩進行拖拽，提升、翻轉滑輪組在筒體與塔架之間運行，因此附筒體管線的設計需避開筒體面向塔架的一側，以避免筒體運行過程中管道與卷揚機鋼絲繩發生干涉。

1.4卷揚機系統設計

卷揚機系統是可拆卸火炬筒體裝卸的動力系統，筒體的翻轉、提升都是由卷揚機系統完成。卷揚機系統一般設計有提升系統、翻轉系統、平衡系統，為減小造價，各火炬筒體安裝共用這幾個系統。提升系統是筒體安裝的主系統，由卷揚機、鋼絲繩、提升滑輪組及各類附件組成;提升系統的設計選擇共用一個塔架的火炬系統中火炬筒體最大的系統作為設計依據，將除去最下一節筒體的其余筒體總重及其附屬管線、火炬頭、長明燈的重量之和，并考慮動載荷系數、鋼絲繩效率等因素，作為提升系統的額定提升重量。翻轉系統設計目的是將水平放置的火炬筒體通過翻轉平臺翻轉至豎直狀態，其設計拉力將安裝有火炬頭的最上一節筒體通過力矩平衡計算所得翻轉力，考慮動載荷系數、鋼絲繩效率等因素后的拉力作為額定拉力。平衡系統設計目的是在火炬拆卸過程中將豎直筒體翻轉至水平狀態，其額定拉力較小。

2設計特點簡述

可拆卸火炬筒體設計最特殊之處在于火炬的裝卸過程中，火炬筒體與塔架是相對運動的，因此設計中需要考慮火炬筒體、附屬管線、塔架、卷揚機系統鋼絲繩、滑輪等構件在裝卸過程中的干涉問題;實際設計過程中，可選取火炬筒體裝卸過程中的典型工段在3D模型中建立出來，以此來檢查整個裝卸過程是否發生干涉，避免在實際的安裝過程中發生碰撞，影響工程建設工期。

3 結束語

隨著石油化工行業的發展，大型化、集成化是各企業發展的方向，整個裝置的排放量越來越大，排放工況更為復雜，可拆卸捆綁式高架火炬的優點越來越突出，成為各大型煉化企業優先選擇的廢氣排放解決方案，可拆卸捆綁式高架火炬也在實踐中不斷發展與完善。

參考文獻

[1] 尹衛萍，吳衛.可拆卸捆綁式高架火炬技術的應用[J] 石油化工技術與經濟，2011（5）：45-48

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