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1、 大庆油田采气分公司 天然气集气站工程火炬系统 操作说明书 北京斯瑞达自动化技术发展公司 2006年11月 天然气火炬点火系统工艺控制流程图 高温高压合金丝/低压点火线 高压接线端子 放空气 高压点火电极/低压点火棒 镀锌钢管Φ32×3（内穿高压电缆） 火 炬 头 DN25 高空点火器 高压发生器GF1 GF2 KVVP8×2.5 镀锌钢管Φ32×3（内穿高压电缆） 点火燃气管Φ32×3 DN25 DN25 DN25 DN25 KVVP4×1.5 KVVP4×1.5
2、控制室 火炬燃烧器 DN200阻火器 DN50 火 炬 筒体 分液罐 点火指示 自动点火 切换 手动点火 1#点火器 2#点火器 自动点火 手动点火 HDJ-104火炬半自动点火控制柜 北京斯瑞达自动化技术发展公司 镀锌钢管Φ32×3（内穿低压电缆） 高空点火器 DN200爆破片 点火燃气管Φ32×3 DN25阻火器 DN25阻火器 XDK现场点火控制柜 1 系统简介 火炬系统由火炬燃烧器、火炬筒体、点火燃气电磁阀组、阻火器、爆破片、HDJ-104火炬半自动
3、点火控制柜、XDK火炬现场点火控制柜、GD高压强电弧和低压点火棒双路传递式高空点火装置、高压绝缘子、高温合金裸线、高压接线端子、特种高压电缆、高压发生器等组成，具有控制室远程控制和现场手动/半自动点火功能。本高压高空点火装置具有防风雨雪、耐高温、抗腐蚀、防火雨、点火可靠、寿命长等优点。其主要技术特点为： l 高压强电弧/低压点火棒双路多保障点火方式，工作安全可靠； l 点火电极、点火棒及高温高压绝缘子安装在点火器底部(火炬口下2米处)，避开了高温区； l 采用高温耐蚀合金制造高空点火器及点火电极、采用进口石英特制高温高压绝缘子； l 点火棒由特种高温陶瓷制造，具有工作温度高，温升快(3
4、秒达到1500℃)，无电蚀、不积碳、耐腐蚀、耐高温、在风雨雪中点火可靠等特点； l 在电极与高压接线端子之间采用高温耐蚀合金裸导线(长15米)和石英绝缘子,耐高温、抗氧化、抗火雨，有效保护火炬上的高压线路，使点火系统使用寿命大大延长； l 高压接线端子以下采用特种高压电缆(耐压75KV)，直到地面的高压发生器内，火炬上无转接点，高压发生器在地面便于安装维护。 l 可在现场和控制室实现半自动/手动点火。 2 点火过程 2．1高压点火过程： 当火炬管线有可燃气排放时，按下点火按钮点火燃料气阀门打开，高压发生器输出高压（15KV），高空点火器底部的两高压电极间产生连续高能电弧，此时点火
5、燃气进入高空点火器内，与空气自动混合后，被电弧点燃，此火焰在高空点火器内自动向上传递，并从高空点火器头部喷出，引燃火炬气。 点火时间到10秒（可在点火箱内设定0~60秒可调）后，点火燃气阀自动关闭，高压发生器停止工作，点火结束。 2．2低压点火过程： 当火炬气排放时，按下点火控制柜上的点火按钮，此时点火棒迅速达到工作温度，高压燃气经打开的点火燃气电磁阀进入高空点火器燃气管内，与空气自动混合，点火棒在点火器传火筒的底部把可燃气点燃，此火焰在传火筒内向上传递，并从点火器头部喷出，引燃火炬或长明灯。点火时间可由点火控制箱设定(0－60秒可调)，点火完成时，电磁阀自动关闭，停止点火。 3
6、 主要配置技术及操作说明 3．1 HJ-01B火炬燃烧器 1台 根据天然气火炬放空的特点，采用HJ-01B大气扩散式顶部空间锥体稳火环的火炬燃烧器（带动态密封器及防风罩），该火炬头具有如下结构特点： l 采用自然引风大气扩散式技术，火炬头采用带新型空间锥体花瓣形稳火环结构 ，提高放空气体出口流速，加大了放空气体湍流扰动的程度，提高了放空气体卷吸周围空气的能力，减少了炭黑的产生，火焰的长度缩短，火焰的刚性好，燃烧完全，降低了热辐射，由于火炬放空气体出口流速高，在不增加当量流通面积的情况下能够显著提高火炬的处理能力，使火炬在较大的流量范围内实现无烟燃烧，较高的排放流速和脱离火炬筒口的悬空火
7、焰有效改善了火炬头的高温工作环境，不需要蒸汽助燃和消烟，节约能源。同时高排放流速还能有效地使夹带的液滴粉碎成雾化状态，燃烧大量液态物质，避免下火雨。 l 采用引射技术，在火炬头筒体上部设置气体引射防风罩，使火炬头无烟燃烧。按文丘里原理采用负压式引风大气扩散技术，利用放空气体在火炬出口的高喷射速度，将防风罩下部周围的大量空气引射到防风罩内，进行中心供氧，同时放空气体通过新型带空间锥体花瓣形稳火环后产生湍流与引射到防风罩内的空气进行充分混合，使火炬头在任何条件下都能稳定、安全燃烧，在恶劣气候条件下都能产生稳定火焰，火炬头喷出的排放气缩短了火焰高度及托高火焰，降低火炬头头部温度，延长了火炬头使用寿
8、命。防风罩可避免火焰直接燃烧于火炬筒体外负压区，降低火焰偏斜程度，使火焰稳定燃烧，以延长火炬头使用寿命，避免大风造成的火焰倒卷或熄灭。 l 采用带空间锥体花瓣形稳火环结构，材料采用镍基高温合金GH3030，限制火炬头的出口气体流动最大马赫数为0.5～0.7，确保在设计范围内不发生脱火，使火焰稳定燃烧。带空间锥体花瓣形稳火环设计特点：我公司采用从国外引进的最新三维流体力学动力计算软件，对新型带空间锥体花瓣形稳火环上面的所有叶片形状和焊接安装角度进行优化设计，使火炬放空气体流量在最大时压力降最小，而卷吸周围空气能力达到最大值。 l HJ-01B型火炬头筒体内上部设置动态密封器(挡板式射流密封
9、器)，材料Cr25Ni20。火炬气大量放空后，由于火炬头头部温度降低，空气沿着火炬头内壁进入到动态密封器，由于动态密封器的作用，空气逐渐改变它的方向，逆行流动回退至动态密封器顶部，与此同时，带压的密封气体(如蒸汽、氮气或燃料气)由火炬头下部流动至动态密封器处，并进入到动态密封器中最小孔径位置，此时，密封气体的流动速度也随之增至最大，最终到达动态密封器的顶部而喷射出去。这样，带有较高速率的密封气体，把进入到动态密封器顶部的空气不断挟带着回喷至火炬头顶部进入到大气中，从而防止火焰在火炬头筒体内部燃烧，避免了由于没有动态密封器而可能产生的火炬头到地面阻火器之间的回火问题，从而延长火炬头使用寿命。动态
10、密封器与火炬头结为一体，结构简单、节省投资，便于检修维护。最突出的优点是压力降损失小。 根据计算火炬头直径分别为： l φ108×2000（排放量10万方/天）； l φ159×2500（排放量20万方/天）； l φ219×2500（排放量30万方/天）。 3．2 火炬筒体 火炬采用拉线式自支撑火炬，火炬带有底部集液包、排污阀、液位计、平台、爬梯、火炬筒体地脚螺栓和拉线等，根据计算火炬高度选择如下： l φ219×15000（排放量10万方/天）； l φ219×20000~22000（排放量20万方/天）； l φ325/φ219×25000（排放量30万方/天）。
11、3．3 HDJ-104半自动点火控制柜1个 点火指示 自动点火 切换 手动点火 HDJ-104火炬半自动点火控制柜 北京斯瑞达自动化技术发展公司 点火指示灯 自动点火按钮 手动/自动切换开关 手动点火按钮 位于控制室，内设自动/手动点火按 钮、逻辑控制单元，可实现远程半自动 /手动点火功能。 规格：2100×800×600 3．4 XDK现场点火控制柜1个 位于火炬现场，内设半自动/手动点火按钮、防爆接线箱、高压发生器，可在火炬现场实现高低压点火切换、半自动、手动点火。 规格：600×1000×350 1#点火器 2#点火
12、器 自动点火 手动点火 1#高空点火器高压/低压点火器转换开关 2#高空点火器高压/低压点火器转换开关 半自动点火按钮 硬手动点火按钮 XDK现场点火控制柜 XDK现场点火控制柜 3．5 GD-1/3N高、低压双路传递式高空点火器2套 N型 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 u 由燃气管、燃气喷嘴、传火筒、石英绝缘子、高 压点火电极和低压点火棒、防护罩等组成。 u 特殊设计，自动配风，燃气管可
13、内置 u 电极由特种高温（1250℃）耐蚀合金制造 u 长度：GD-W型3.5米 u 点火电极及石英绝缘子位于火炬口下3.5米处，避开高温区。 u 双路（GD2）高压强电弧和低压点火棒两种点火方式，电极放电能量大，点火棒工作温度高，能在3秒内把冰雪融化，防风雨。 u 适用多种点火气源（瓦斯气、天然气、液化气、煤气等），点火压力范围宽（0.2~0.8MPa）。 3．6 GL高压线路2套 石英绝缘子 高温合金丝 u 点火电极以下17米，采用多股高温合金丝传输高压以防止下火雨及高温辐射烧坏高压线路。 专用高压电缆 u 高温合金丝用石英支撑绝缘子（耐高温1170℃、耐高压、防剧
14、冷剧热）绝缘。 高压接线端子 u 用高压接线端子连接专用高压电缆（GRVZ-75KV，阻燃、防火、耐高温）直接到高压发生器，中间无接头，无须担心线路故障。 3．7 GF-02高压发生器2台 u 一体化防爆结构，地面或火炬平台安装，无须维护。 GF-02 u GF-2型双路高压输出（15~20KV），一路发生故障时另一路仍可点火。 u 连续高强电弧，点火能量大。 u 有限温、限流保护装置，寿命长。 3．8 DB-3点火变压器（低压发生器）2台 u 火炬平台安装，无须维护。 u 工作电压低，点火安全可靠，寿命长。 DB-3 u 供电电压：220V，70W；输出电压
15、12V 3．9 BDF-25防爆电磁阀组 双路不锈钢防爆电磁阀组，同时工作，确保点火系统安全可靠。 3．10 阻火器（PN16 DN200带配对法兰） 316SS波纹带式，位于放空管线上火炬入口附近，具有防止回火的作用。 3．11 爆破片（PN16 DN200带夹持器、配对法兰） 位于放空管线上火炬入口附近，与阻火器并联，当阻火器堵塞管线压力达到0.4MPa时，爆破片自动爆破，放空气体自爆破片处进入火炬内放空，可避免因阻火器严重堵塞火炬气无法放空的情况发生。 4 公用工程条件 序号 名称 公用工程条件 消耗量 1 燃料气 压力：0.2～0.4MPag
16、 点火时短时间消耗量为30Nm3/h 2 电 380VAC，3Phase，50Hz 3Kw（间歇） 5 主要设备及材料 1) XDK现场点火控制柜（600×1000×350）1个 2) HDJ-104半自动点火控制柜（2100×800×600）1个 3) GD-1/3N高空点火器（带连接板、螺栓、螺母、垫片）2套 4) GD-1/3N-DHZJ点火组件2套 5) DJ-SY电极石英绝缘子2个 6) ZC-SY石英绝缘支撑2套 7) φ3高温合金丝40米 8) GJX高压接线端子2套 9) GRVZ-75KV专用高压电缆40米 10) GF-02高压发生器2台
17、 11) BDF-25防爆电磁阀2台 12) HJ-01B火炬燃烧器（φ219×6×2500 ）1台 13) 火炬筒体（φ219×8×22500，带拉线及配件）1座 14）阻火器（PN16 DN200带配对法兰）1台 15）爆破片（PN16 DN200、带夹持器、配对法兰）1套 15）管线、阀门及安装材料见清单如下： 序号 名称 规格型号 数量 备注 1. 控制电缆及护管 KVVP4×1 Φ27×3 30米 从火炬现场点火柜到电磁阀 2. 镀锌钢管 Φ32×3 20米 从地面点火柜到2.5米平台的高压线护管 3. 无缝钢管 20＃Φ47×3 5
18、米 燃料气管 4. 无缝钢管 20＃Φ32×3 76米 点火燃气管上到火炬上23米处 5. 闸阀 Z41H-25 DN25 4台 点火器燃气阀 6. 截止阀 J41H-25 DN25 2台 点火器燃气阀 7. 闸阀 Z41H-25 DN40 1台 点火器燃气总阀 8. 闸阀 Z41H-25 DN25 1台 火炬排污阀 9. 截止阀 J41H-25 DN20 2台 火炬液位计口 10. 槽钢 100×50 1米 高压端子接线支撑座 11. 透光玻璃板液位计 UB-1 PN1.6 DN20 L=500 1个 火炬
19、积液液位计 12. 防爆软管 ZG1/2″1米 10个 现场防爆点火箱 故障现象 故障原因 处理方法 半自动状态下系统不启动 线路故障 检查线路或更换 控制元件损坏 检修和更换 高压发生器或低压点火变压器不工作 点火线路断开或短路 检查线路 驱动高压发生器继电器灯不亮 更换继电器 高压发生器或低压点火变压器烧坏 更换 控制单元没有输出 检查线路或更换 点火燃气电磁阀 打不开 连接线路断开 检查线路 驱动燃气阀继电器灯不亮 更换继电器 点火燃气电磁阀损坏 检修和更换 硬手动不点火 连接线路断开 检查线路 驱动继电
20、器灯不亮 更换继电器 硬手动按钮损坏 检修或更换 高空点火器 点不着火 未通燃气 接通燃气 燃料气管线堵塞 检修清理燃气管线 高压发生器或低压变压器不工作 按高压发生器或低压变压器不工作故障处理 点火燃气电磁阀打不开 按点火燃气电磁阀打不开处理 高空点火线路断路或短路 检修或更换 高空点火器损坏 检修或更换 PLC 损坏 更换 6 故障检查和处理 7 设备规格表 7.1火炬半自动点火控制仪 名称 火炬半自动点火控制仪 型号 HDJ-104 质量（Kg） 50 电源 AC220V±10％，50～60Hz 3A 7
21、2防爆点火控制箱 名称 防爆点火控制箱 型号 XDK 电源 AC220V±10％，50～60Hz 10A 7.3高空点火器 名称 高空点火器 型号 GD-01/03W 规格尺寸（mm） DN85×3800/DN25×3900 点火气源及压力 燃料气0.2~0.4MPa 点火电压 15KV 点火间隙 6～20mm 点火方式 高压强电弧点火和低压点火棒两种方式 重量（Kg） 70 7.4高压发生器 名称 高压发生器 型号 GF-02 电源 AC220V±10％，50～60Hz，3A 输出电压 15KV，30mA 重量（Kg） 2
22、0 7.5低压发生器（点火变压器） 名称 低压点火变压器 型号 DB-03 电源 AC220V±10％，50～60Hz 输出电压 DC12V 重量（Kg） 2 7.6远距离火炬火焰探测器 名称 远距离火炬火焰探测器 型号 HDJ-ZW03 电源 DC24V±10％，300mA 输出信号 接点信号 重量（Kg） 16 7.7防爆电磁阀 名称 防爆电磁阀 型号 BDF-25 电源 AC220V±10％，50～60Hz 重量（Kg） 16 50 放空气入口 高压接线端子 石英绝缘支撑 高温合金丝裸导线 2000 20
23、000 高空点火器 火炬筒 Φ219×8 2500 2050 点火燃气入口 石英绝缘支撑 KVVP8×2.5自控制室来 XDK点火控制柜 北京斯瑞达自动化技术发展公司 高空点火器 Φ27×3电缆护管去电磁阀1 Φ27×3电缆护管去电磁阀2 高压点火线护管Φ34×3 点火燃气管Φ32×3 点火燃气管Φ32×3 火 炬 燃烧器 500 高压点火线护管Φ34×3 低压点火线护管Φ34×3 稳火环 防风罩 动态密封器（在火炬头内部） 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 爆破片 阻火器 低压接线端子 、 天然气集气站火炬结构及安装示意图 设计 火炬系统现场安装示意图 图号 TRQ-2 日期 2006-4-18 北京斯瑞达自动化技术发展公司
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