炼厂消灭火炬技术分析与探讨

李晓东

摘 要：介绍了炼厂在消灭火炬过程中，如何通过技术和管理手段，围绕消灭火炬过程中遇到的突出问题和难点，优化火炬气回收操作和提升瓦斯系统调整监控手段，达到了消灭火炬，合理利用能源和提高企业经济效益与社会效益的双重目的，有效提高了企业竞争力。

关 键 词：火炬气；压缩机；回收； 炼厂

中图分类号：TE 624 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2015）07-1522-02

Analysis and Discussion of Refinery Flare Elimination Technology

LI Xiao-dong

（PetroChina Changqing Petrochemical Company，Shaanxi Xianyang 712000， China）

Abstract： How to use technology and management methods to solve problems and difficulties encountered in the process of refinery flare elimination was introduced as well as optimization of flare gas recovery and improving the gas system monitoring means to realize rational utilization of energy and improve the enterprise economic benefit and social benefit.

Key words： Flare gas；Compressor；Recovery；Refinery

炼化企业既是能源生产行业，又是能源消耗行业，过去炼厂火炬常年点着，一支火炬一年至少烧掉10～20 kt炼厂气，有的企业甚至烧掉50 kt以上的炼厂气[1]。后来为保护环境和降低加工损耗，大都回收增压至燃料气管网，利用火炬气的高热值，作为补充燃料气。当前全社会大力发展循环经济，建设资源节约型和环境友好型社会，消灭火炬，合理利用能源已成为炼化企业降低成本增加效益和提升竞争力的重要途径和关键环节。

1 火炬气回收系统现状概述

1.1 火炬气常见组成

火炬气作为一种优质能源，主要是指火炬气中蕴藏着大量有用成分，尤其是火炬气中的C3及以上烃类组分（简称“C3+”）总量约占原油加工量的0.1～0.2%（w），如某炼厂原油加工量500万t/a，按火炬气平均流量2 200 Nm3/h计，其中含C3+组分总量7 890 t/a左右，占原油加工量的0.15%（w），具体组成见表1。

1.2 火炬气回收工艺概述

目前，炼厂火炬气回收系统大都主要由气柜-压缩机组合方式进行回收，各装置的低压瓦斯气通过管网至总线首先进气柜中储存（在气柜容量不够时或事故状态下停进气柜，直接放火炬），再经压缩机增压后作为燃料气送至高压瓦斯管网完成回收；另外，为提高经济效益，对其中经济价值和排量大的部分低压瓦斯气选择分质利用，专门回收，不再并入总管统一回收处理。

2 熄滅火炬，优化回收火炬气存在的问题及改进措施

2.1 装置不合理瓦斯排放点多和瓦斯排放量大

早期炼厂由于装置不合理瓦斯排放点多，瓦斯排放量大，瓦斯回收能力小于排放量。还有某些炼厂火炬气回收硬件欠缺，管理粗放。如某炼厂未熄灭火炬前，全厂产用平衡后火炬气放空总量基本保持在6 000 Nm3/h以上，超过火炬气回收系统压缩机负荷（2台螺杆压缩机Q=1 220 Nm3/h，P=1.0 MPa），火炬不得不经常燃烧。

火炬气回收绝不是回收的越多越好，必须从源头抓起，努力消灭不合理瓦斯排放点和控制瓦斯排放量，以减少火炬气排放总量。严格按照操作规程控制好各容器、塔器、管线等设备设施的操作压力和温度，对于出现安全阀起跳、联锁动作等紧急情况排放时，要立即查明原因和组织处理。

建立火炬气和各装置瓦斯气组成台帐，及时监控和调整组成，特别是减小瓦斯气中C3+组分含量，努力减少液态烃大量降质为燃料气烧掉而导致高附加值液态烃的低值使用。根据表1，最终优化调整后，火炬气年平均流2 231 Nm3/h，火炬气中C3+组分浓度为20.9%（v），火炬气不干情况大幅降低，为全部回收和熄灭火炬气打下基础。但是，2013年火炬系统氮气平均含量为16.2%，不但增加了回收系统能耗，而且影响回收后燃料气热值，是下一步优化的重点。

2.2 火炬气回收系统运行功效低

压缩机作为火炬气有效回收的重要设备，已成为影响火炬气回收的主要原因，必须保证长周期正常运行和完好备用[2]。压缩机做功能力下降，主要表现为在气柜进气量不变和未放火炬情况下，气柜液位上升。影响压缩机做功能力的主要原因是火炬气成分复杂，组成中硫化氢体积含量一般在2.5%～3.5%，管线腐蚀后产生的铁锈微粒随气体流动进入压缩机中，易造成压缩机入口过滤网的堵塞。检修时打开压缩机入口短节和压缩机腔体内发现大量结晶物，主要是火炬气中含有的硫化物在低温、含氧、微正压情况下生成硫磺造成的[3]。

建立设备台帐，定期检测机组运行效率，及时清理压缩机入口过滤网和入口短节及腔体内结晶物；另外，加强设备的精心维护，对燃料气压缩机的润滑和密封系统进行改造，选用新型密封材料，有效提高压缩机运行可靠性[4]，都是压缩机长周期高效平稳运行的保障。

另外，炼厂大都将火炬气回收后经燃料气球罐闸阀控制直接补入燃料气管网，未能充分发挥火炬气回收系统中燃料气球罐对稳定和平衡燃料气管网压力的作用，优化措施为燃料气球罐压力设为自动调节，当燃料气管网压力高于设定值时，停止向燃料气管网补入，回收后的火炬气暂存储于球罐；当燃料气管网压力低于设定值时，自球罐向管网补压，实现全厂高低压瓦斯系统的动态平衡。

2.3 夏季消灭火炬难度大

夏季炼油工艺伴生的瓦斯过剩，尤其是循环水温度高，产品的冷却温度难以满足要求，致使产品收率下降，损失增加[5]，低压瓦斯气中液态烃组分随带严重，全厂火炬气量持续偏大，是炼厂全年消灭火炬的难点和季节性突出问题。对此，一方面继续从装置源头减少瓦斯气产量，包括调整操作，优化工艺参数来降低干气产率和通过技改实现设备降温操作，如溴化锂制冷机在炼厂已得到普遍应用，利用低温热制取5～10 ℃冷冻水进一步冷却，是有效改善如夏季瓦斯气不干状况的有效手段。

另一方面由于夏季燃料氣需求量减小，回收火炬气造成燃料气压力经常超限，制定过剩燃料气的利用方案，寻找新的用户成为关键。考虑到炼厂地理位置的特殊性，一般只能立足于内部解决。除采取技改措施，使全厂所有加热炉全部烧瓦斯外，炼厂大都通过新建汽轮发电机组，兼顾燃气-蒸汽联合循环和夏季用电量大的特点，最终夏季熄灭了火炬。

2.4 瓦斯系统调整监控手段和管理落

消灭火炬，重在管理。首先从制度上强化火炬气回收管理，建立公司全天候统筹调度机制，由公司专业部门全天候调度协调，统一指挥，对相关责任生产部火炬异常排放实施监督检查及考核。各生产部按照区域划分，负责辖区内火炬系统相关工艺和装置排放管理、设备设施的运行及维护管理。

加大对瓦斯管网信息化建设的资金投入，依靠先进技术手段为生产指挥提供准确的数据信息，很有必要。如广州石化采用美国霍尼韦尔公司瓦斯实时数据平台，通过系统集成炼油装置所有的过程数据，组建成全厂高、中、低压瓦斯流程总图，全面监控瓦斯管网的压力、流量、温度等关键参数，动态显示瓦斯管网相关参数的实时数据与变化趋势，还可对装置瓦斯排放参数进行分组趋势分析和历史趋势分析，便于专业人员迅速做出准确判断，提升消灭火炬管理效率。

表1 某炼厂2013年火炬气组成统计表

Table 1 A certain refinery flare gas composition statistics in 2013 %（v）

项目 氢气 氧气 氮气 CO CO2 甲烷 C2 C3 C4 C5 月均流量/（m3·h-1）

均值 44.53 0.94 16.23 0.08 0.62 9.50 6.95 14.04 5.47 1.37 2 231

3 结 论

以上分析表明：通过加强管理和技术进步，优化操作，合理利用能源，不但消灭了火炬和降低了加工损失，而且取得了很好的经济效益和社会效益。但是消灭火炬只是相对的，当生产处于异常时，在气柜液位处于高位且快速上升的紧急情况下，操作员有权不经请示，将气柜立即切除，并通过高性能火炬点火系统，迅速点燃火炬，防止气柜出现冒顶事故。这也说明消灭火炬的相关技术发展还需要我们进一步去努力和探索。

参考文献：

[1]张德义.建设节约型炼油工业进一步搞好节能降耗[J].炼油技术与工程，2006，36（1）：1-5. （下转第1526页）