硫磺装置火炬点火系统改造分析

摘要：本文通过对某炼厂硫磺回收装置火炬高空点火系统改造的介绍，对火炬点火系统的组成、点火方式、材料选型以及存在的问题进行了分析，探讨了火炬点火系统的改进措施。

关键词：硫磺火炬 点火系统 改造

引言

某炼厂硫磺回收装置原火炬点火系统的点火方式为高压电打火、爆燃点火，高压电打火于2011年检修期维修后，运行至2012年底时全部损坏，因装置处在运行期无法维修，仅能使用爆燃点火系统。爆燃点火存在风险高、点燃成功率低，尤其是恶劣天气下很难操作等缺点，现如今已很少使用或仅作为应急备用。为消除火炬点火系统故障带来的风险，硫磺回收装置于2014年检修期间对火炬点火系统进行了改造，于2017年检修期进行了全面检查、改进，取得了较好的效果。

1 硫磺火炬系统概述

硫磺回收装置共有火炬2个，火炬高度145米，再生酸性气火炬和气提酸性气火炬共用一个塔架。原火炬点火系统有手动、自动点火功能，每个火炬头周围均布3套高空点火器、3支长明灯（带爆燃管），2个火炬共用1套地面爆燃点火器。

2 改造方案

为消除火炬点火系统带来的隐患，装置于2014年进行了首次改造，改造考虑的重点是解决火炬点火系统故障率高的问题，使火炬点火系统满足能够运行完整检修周期（3年）的要求。

本次对火炬系统进行了大幅改造，更新了火炬高压点火驱动器6套，6支长明灯、6支热电偶、2套PLC火炬自动点火系统和1个手操台、1套地面爆燃点火器，增设6套紫外线火焰探测器、6套低压点火驱动器;高空点火装置由高空点火枪（带燃气管和传火筒）、点火组件防护箱、双路高压点火组件、低压点火组件、高温合金丝、石英绝缘子、一体化导电杆及高温点火线、点火专用电缆、防爆火炬现场点火箱（内装高、低压点火发生器）等构成。 更新后的火炬点火系统有高压点火、低压点火和地面爆燃三种点火方式。采用UPS为火炬自动点火程控系统及现场点火设备供电，在外电源断电的情况下，UPS能保证程控系统及仪表、现场点火设备40分钟的正常工作。

2.1 结合环境因素选型

为点火系统的耐久、稳定性能考虑，本次改造从材料的选取、设备选型综合考虑了该装置临海、风力强、腐蚀性高等环境因素。高空点火枪、点火电极、高能点火电嘴、高纯石英绝缘子、连接板、法兰、防护箱、保护管、金属软管均采用耐高温合金及不锈钢制造，以达到耐高温抗腐蚀要求。火炬三层平台以上所有材料耐温1000℃以上。选取了抗拉力和扭力性能更好的石英绝缘子，在冰雪、火雨、冷热交变等环境中不易炸裂、损坏，同时为考虑高空及沿海风力的影响，采取间隔布置，使其分散受力。点火组件全部封闭在不锈钢防护箱内，以防止出现的变形、开裂问题，并且可以抗风、雨、雪、沙尘等环境侵蚀。高空点火器相关的传火管、燃气管、点火棒、绝缘子等主要部件材料见表1。

2.2 多元化点火方式

考虑到装置检修期时间较长（至少3年），为确保火炬系统的长效稳定运行，改造后的火炬系统具有双路高压电极电弧点火和一路低压航空半导体电嘴点火方式相结合，高低压点火可任意切换，可选择其中任一路工作。高压点火电极点火能量大、发火面积大、点火快速可靠的特点;而低压高能点火器点火能量高，环境适应度强，可在风雨冰雪沙尘灰土中可靠点火，高低压点火方式并存，提高了点火系统的成功率和可靠性，满足了连续运行的使用需求。改造后的火炬点火系统见图1。

2.3火炬点火系统主要技术参数

高压点火电压：15KV，电流70mA;

低压点火电压：2500V  300mA

点火方式：高强电弧/点火棒（高能半导体电嘴）

导火方式：传燃

气源：瓦斯

气源压力范围宽：0.1 ～0.2MPa

工作温度：≤1200℃

3 应用效果及改进

火炬点火系统于2014年检修期改造升级后，满足了检修周期（3年）的使用要求，提高了装置的运行稳定性。多元化的点火方式，也确保了其在不同天气情况下的使用，提升了设备的可靠性，但是期间也出现了部分点火裸线变形等问题，主要原因是装置火炬区位于海边，风力较大（尤其冬季风力更强），高压高温裸线会承受很大的风力，容易断裂。为解决此类问题，装置在2017年大检修期间，对火炬点火系统进行了再次改进，解决了海边环境大风对高空点火器点火裸线的影响，运行更加有效稳定，主要改进措施如下：

（1） 采用不锈钢卡具对支撑绝缘子和高温高压裸导线进行了加固，将高温合金软裸线改为高温耐腐蚀合金硬裸线，降低风力对裸线的影响。

（2） 在支撑绝缘子附近加装横向和纵向阻尼器，以缓冲和消减高温高压裸线横向和纵向受力，同时消减石英绝缘子的受力。

（3） 采用加大加厚加强型石英绝缘子，提高绝缘子的强度和抗打击力。

4 结论

硫磺装置的火炬点火系统由于在运行期无法切换维修的特点，引入多元化点火方式会大大提高点火系统的可靠性，确保在应急状态下火炬系统的顺利使用，应用前景较好。

火炬点火系统在设计或改造时，要充分考虑环境因素的影响，在材料选型、安装方式上进行针对性调整，提升设备稳定性，进而避免企业非计划停工打来的损失。

参考文献

[1]張进，扬子乙烯装置火炬点火系统改造，乙烯工业 2013，25（2） 28-32

作者简介

李茂，工程师，2006年毕业于辽宁石油化工大学，主要从事石油炼化企业设备管理工作。