[实用新型]一种阀门自动控制防回火系统

说明书

技术领域

本实用新型是一种防回火系统，更具体的涉及一种应用于火炬系统的由阀门自动控制的防回火系统。

背景技术

火炬系统是炼油厂、石化厂、天然气处理厂以及其它在生产过程中会产生可燃气体的化工厂中必不可少的安全与环保设施，是这些工厂的最后一道安全防线，其安全稳定运行对于这些工厂的安全生产至关重要。

火炬头是一种特殊形式的燃烧器，其出口直径是以火炬气最大放空量设计，而正常工况下火炬气的流量均较小甚至为零，火炬头可能会发生回火、内燃甚至爆炸现象。防回火系统的正确选择和设计，是保证火炬系统安全的关键。火炬系统的防回火系统必须满足以下两个要求：

第一，必须保证火炬气能够在需要时排放至火炬头燃烧焚毁。例如，在紧急情况下，大量的火炬气产生，此时，防回火系统必须能够提供足够的泄放通道，使得火炬气能够及时排放至火炬头燃烧焚毁，而不应成为火炬气泄放的障碍。

第二，在各种情况下均能防止空气逆流入火炬系统，防止火炬气与空气混合而产生内燃或爆炸。例如，在火炬燃烧过程中，火炬气量迅速减少而流速很低时，防回火系统必须能够阻止空气逆流入火炬系统。

在以往的实践中，通常使用水封罐作为火炬系统的防回火设施，如图1所示。当火炬气压力较低时，火炬气无法冲破水封，水封可以将空气和火炬气隔绝，防止回火现象的发生。在紧急情况下，大量火炬气泄放时，超压气体会冲破水封罐的水封层而进入火炬头燃烧。

在多数工况下，水封罐能够较为安全、可靠的保护火炬系统，但是水封罐具有以下缺点：(1)占地空间大，灵活性差；(2)水封罐必须每天进行检查和维护，以确保水封罐的水封高度和清除密封水上面的漂油；(3)露点高于密封水温度的热火炬气排放时，火炬气会在水封罐中冷凝为液态烃并在此积聚，如果此时发生大的火炬气排放工况，积聚的液态烃就会带入火炬燃烧部分导致“火雨”的发生；(4)在寒冷地区，水封罐需要考虑防冻设施；(5)低温火炬气的排放可能会导致水封罐内密封水的冻结，阻塞火炬气排放；(6)如果排放气温度比较高且要长期排放，且补水不足，水封罐内的密封水可能会被蒸干，被蒸干后水封罐与大气是相通的，非常危险；(7)水封罐会增加火炬气的排放阻力，并引起水封罐周围管道的振动；(8)若火炬气排放结束之后突遇降雨天气，雨水在火炬气排放管道外形成一定厚度的水膜。雨水与管道换热导致管内气体温度骤降，管道内部有可能形成负压，从而破坏火炬气排放系统水封罐的水封作用，形成一定的安全隐患；(9)水封罐的清洗和维护工作是十分头痛的事情，因为水封罐中会有大量污泥存在。

实用新型内容

本实用新型涉及的一种阀门自动控制防回火系统，其主要由控制系统、压力变送器、压杆失稳触发型泄压阀、火炬气控制阀和氮气控制阀组成，其特征在于：压力变送器安装于火炬气总管，并位于火炬气控制阀的上游；作为火炬气控制阀的旁路，压杆失稳触发型泄压阀与火炬气控制阀并联安装；氮气控制阀安装于压杆失稳触发型泄压阀和火炬气控制阀下游管道的支管上；控制系统接收压力变送器输出的压力信号、火炬气控制阀和压杆失稳触发型泄压阀的阀位信号，并根据这些信号发出调整火炬气控制阀和氮气控制阀阀位的指令。

当火炬气压力低于设定低限值时，火炬控制阀将处于全关状态，此时，空气不会逆流进入火炬系统，不会发生回火。当火炬气压力处于设定低限值和高限值之间时，火炬气控制阀会根据控制系统发出的火炬气压力信号来调节开度释放部分火炬气，释放的火炬气能够保证一定的流速，能够防止空气进入火炬系统而发生回火。在紧急情况下，当火炬气总管内的压力超过设定值时，控制系统会发出信号给火炬气控制阀，将火炬气控制阀全部开启，使得火炬气能够顺利泄放至火炬头燃烧焚毁。

在火炬气燃烧后而火炬气总管内压力降低至设定值低限后，火炬气控制阀会自动关闭。在火炬气控制阀关闭的同时，控制系统会使氮气控制阀打开，氮气会进入火炬气控制阀的下游管道而将其中的可燃气体吹扫至火炬系统之外，消除了由于管线内残留的可燃气体而造成回火的可能性。

如果火炬气控制阀因故障不能打开，火炬气总管内的压力由于气体的聚集而继续升高，当火炬气压力达到压杆失稳触发型泄压阀的压力设定值时，压杆失稳触发型泄压阀会自动开启，从而使得火炬气能够泄放至火炬头燃烧焚毁。压杆失稳触发型泄压阀为火炬气泄放提供了另外一重保障，保证了火炬气能够在需要时排放至火炬头燃烧焚毁。