本發(fā)明是一種防回火系統(tǒng)，更具體的涉及一種應(yīng)用于火炬系統(tǒng)的由閥門自動(dòng)控制的防回火系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

火炬系統(tǒng)是煉油廠、石化廠、天然氣處理廠以及其它在生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生可燃?xì)怏w的化工廠中必不可少的安全與環(huán)保設(shè)施，是這些工廠的最后一道安全防線，其安全穩(wěn)定運(yùn)行對于這些工廠的安全生產(chǎn)至關(guān)重要。

火炬頭是一種特殊形式的燃燒器，其出口直徑是以火炬氣最大放空量設(shè)計(jì)，而正常工況下火炬氣的流量均較小甚至為零，火炬頭可能會(huì)發(fā)生回火、內(nèi)燃甚至爆炸現(xiàn)象。防回火系統(tǒng)的正確選擇和設(shè)計(jì)，是保證火炬系統(tǒng)安全的關(guān)鍵?；鹁嫦到y(tǒng)的防回火系統(tǒng)必須滿足以下兩個(gè)要求：

第一，必須保證火炬氣能夠在需要時(shí)排放至火炬頭燃燒焚毀。例如，在緊急情況下，大量的火炬氣產(chǎn)生，此時(shí)，防回火系統(tǒng)必須能夠提供足夠的泄放通道，使得火炬氣能夠及時(shí)排放至火炬頭燃燒焚毀，而不應(yīng)成為火炬氣泄放的障礙。

第二，在各種情況下均能防止空氣逆流入火炬系統(tǒng)，防止火炬氣與空氣混合而產(chǎn)生內(nèi)燃或爆炸。例如，在火炬燃燒過程中，火炬氣量迅速減少而流速很低時(shí)，防回火系統(tǒng)必須能夠阻止空氣逆流入火炬系統(tǒng)。

在以往的實(shí)踐中，通常使用水封罐作為火炬系統(tǒng)的防回火設(shè)施，如圖1所示。當(dāng)火炬氣壓力較低時(shí)，火炬氣無法沖破水封，水封可以將空氣和火炬氣隔絕，防止回火現(xiàn)象的發(fā)生。在緊急情況下，大量火炬氣泄放時(shí)，超壓氣體會(huì)沖破水封罐的水封層而進(jìn)入火炬頭燃燒。

在多數(shù)工況下，水封罐能夠較為安全、可靠的保護(hù)火炬系統(tǒng)，但是水封罐具有以下缺點(diǎn)：(1)占地空間大，靈活性差；(2)水封罐必須每天進(jìn)行檢查和維護(hù)，以確保水封罐的水封高度和清除密封水上面的漂油；(3)露點(diǎn)高于密封水溫度的熱火炬氣排放時(shí)，火炬氣會(huì)在水封罐中冷凝為液態(tài)烴并在此積聚，如果此時(shí)發(fā)生大的火炬氣排放工況，積聚的液態(tài)烴就會(huì)帶入火炬燃燒部分導(dǎo)致“火雨”的發(fā)生；(4)在寒冷地區(qū)，水封罐需要考慮防凍設(shè)施；(5)低溫火炬氣的排放可能會(huì)導(dǎo)致水封罐內(nèi)密封水的凍結(jié)，阻塞火炬氣排放；(6)如果排放氣溫度比較高且要長期排放，且補(bǔ)水不足，水封罐內(nèi)的密封水可能會(huì)被蒸干，被蒸干后水封罐與大氣是相通的，非常危險(xiǎn)；(7)水封罐會(huì)增加火炬氣的排放阻力，并引起水封罐周圍管道的振動(dòng)；(8)若火炬氣排放結(jié)束之后突遇降雨天氣，雨水在火炬氣排放管道外形成一定厚度的水膜。雨水與管道換熱導(dǎo)致管內(nèi)氣體溫度驟降，管道內(nèi)部有可能形成負(fù)壓，從而破壞火炬氣排放系 統(tǒng)水封罐的水封作用，形成一定的安全隱患；(9)水封罐的清洗和維護(hù)工作是十分頭痛的事情，因?yàn)樗夤拗袝?huì)有大量污泥存在。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明涉及的一種閥門自動(dòng)控制防回火系統(tǒng)，其主要由控制系統(tǒng)、壓力變送器(和/或流量計(jì))、壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型泄壓閥、火炬氣控制閥和氮?dú)饪刂崎y組成。

其中，壓力變送器(和/或流量計(jì))安裝于火炬氣總管，并位于火炬氣控制閥的上游。其測量的壓力(和/或流量)信號傳送至控制系統(tǒng)。

其中，火炬氣控制閥可以受壓力信號控制，也可以受流量信號控制。以下僅以壓力信號控制火炬氣控制閥為例，描述本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容。

當(dāng)火炬氣壓力低于設(shè)定低限值時(shí)，火炬控制閥將處于全關(guān)狀態(tài)，此時(shí)，空氣不會(huì)逆流進(jìn)入火炬系統(tǒng)，不會(huì)發(fā)生回火。當(dāng)火炬氣壓力處于設(shè)定低限值和高限值之間時(shí)，火炬氣控制閥會(huì)根據(jù)控制系統(tǒng)發(fā)出的火炬氣壓力信號來調(diào)節(jié)開度釋放部分火炬氣，釋放的火炬氣能夠保證一定的流速，能夠防止空氣進(jìn)入火炬系統(tǒng)而發(fā)生回火。在緊急情況下，當(dāng)火炬氣總管內(nèi)的壓力超過設(shè)定值時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)發(fā)出信號給火炬氣控制閥，將火炬氣控制閥全部開啟，使得火炬氣能夠順利泄放至火炬頭燃燒焚毀。

在火炬氣燃燒后而火炬氣總管內(nèi)壓力降低至設(shè)定值低限后，火炬氣控制閥會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。在火炬氣控制閥關(guān)閉的同時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)使氮?dú)饪刂崎y打開，氮?dú)鈺?huì)進(jìn)入火炬氣控制閥的下游管道而將其中的可燃?xì)怏w吹掃至火炬系統(tǒng)之外，消除了由于管線內(nèi)殘留的可燃?xì)怏w而造成回火的可能性。

如果火炬氣控制閥因故障不能打開，火炬氣總管內(nèi)的壓力由于氣體的聚集而繼續(xù)升高，當(dāng)火炬氣壓力達(dá)到壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型泄壓閥的壓力設(shè)定值時(shí)，壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型泄壓閥會(huì)自動(dòng)開啟，從而使得火炬氣能夠泄放至火炬頭燃燒焚毀。壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型泄壓閥為火炬氣泄放提供了另外一重保障，保證了火炬氣能夠在需要時(shí)排放至火炬頭燃燒焚毀。

壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型泄壓閥的閥位信號會(huì)反饋至控制系統(tǒng)，在壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型泄壓閥開啟時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)開啟氮?dú)饪刂崎y，確保即便在火炬氣燃燒完畢后，火炬系統(tǒng)也不會(huì)發(fā)生回火。氮?dú)饪刂崎y直至控制系統(tǒng)確認(rèn)壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型泄壓閥已經(jīng)復(fù)位后，方可關(guān)閉。

本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，工藝簡單，設(shè)備投資少，施工量小，設(shè)計(jì)建造周期短，維護(hù)費(fèi)用低，占地空間小，其為火炬氣的安全泄放和防回火提供雙重保障，能夠滿足火炬系統(tǒng)對于防回火設(shè)施的要求，可替代水封罐等防回火設(shè)施，廣泛應(yīng)用于石油、化工等行業(yè)的火炬系統(tǒng)。

附圖說明

圖1為采用水封罐的火炬系統(tǒng)防回火設(shè)施；

圖2為本發(fā)明涉及的閥門自動(dòng)控制防回火系統(tǒng)的原理圖；

圖3為本發(fā)明涉及的閥門自動(dòng)控制防回火系統(tǒng)中壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型泄壓閥的典型原理圖。

具體實(shí)施方式

一種閥門自動(dòng)控制防回火系統(tǒng)，其主要由控制系統(tǒng)1、壓力變送器(和/或流量計(jì))2、壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型泄壓閥3、火炬氣控制閥4和氮?dú)饪刂崎y5組成。如圖1所示，該系統(tǒng)安裝于火炬頭6上游。

其中，壓力變送器(和/或流量計(jì))2安裝于火炬氣總管，并位于火炬氣控制閥4的上游。

其中，作為火炬氣控制閥4的旁路，壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型泄壓閥3與火炬氣控制閥4并聯(lián)安裝。壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型泄壓閥3是一種由進(jìn)口壓力驅(qū)動(dòng)的非重閉式泄壓裝置，其泄壓功能系通過細(xì)長桿10的壓桿失穩(wěn)進(jìn)而觸發(fā)密封元件的彼此脫離而實(shí)現(xiàn)。常見的壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型泄壓閥可分為直線式、旋轉(zhuǎn)式和先導(dǎo)式等幾類。以下僅以直線式壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型泄壓閥為例，介紹該類閥門的原理。閥瓣12和閥座13是泄壓閥的密封件，當(dāng)閥瓣12與閥座13緊密接觸時(shí)泄壓閥實(shí)現(xiàn)密封，當(dāng)閥瓣12與閥座13分離時(shí)泄壓閥實(shí)現(xiàn)泄壓。細(xì)長桿10是控制閥門密封與泄壓的關(guān)鍵元件，其安裝于閥體7和閥蓋8外部，一端與細(xì)長桿籠9內(nèi)側(cè)相接，另一端與閥桿11相接，通過閥桿11向閥瓣12加載載荷。當(dāng)閥瓣12通過閥桿11加載在細(xì)長桿10上的軸向載荷大于或等于細(xì)長桿10的失穩(wěn)臨界載荷時(shí)，細(xì)長桿10會(huì)發(fā)生失穩(wěn)，其有效長度會(huì)瞬間大幅度變小，其作用在閥桿11上的推力會(huì)驟然降低，閥瓣12與閥座13會(huì)在瞬間分離，從而達(dá)到泄壓的目的。閥門泄壓后，無需拆卸管道和閥門，可以從閥體7和閥蓋8外部將閥桿10復(fù)位，使閥瓣12與閥座13重新緊密接觸后將細(xì)長桿10更換，閥門恢復(fù)密封狀態(tài)。壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型泄壓閥的密封狀態(tài)和泄壓狀態(tài)如圖3所示。

其中，氮?dú)饪刂崎y5安裝于壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型泄壓閥3和火炬氣控制閥4下游管道的支管上，其控制氮?dú)膺M(jìn)入火炬氣總管以在必要時(shí)對總管進(jìn)行吹掃。

其中控制系統(tǒng)1接收壓力變送器(和/或流量計(jì))2輸出的壓力(和/或流量)信號、火炬氣控制閥4和壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型泄壓閥3的閥位信號，并根據(jù)這些信號發(fā)出調(diào)整火炬氣控制閥(4)和氮?dú)饪刂崎y(5)閥位的指令。

其中，火炬氣控制閥4可以受壓力信號控制，也可以受流量信號控制。以下僅以壓力信號控制火炬氣控制閥4為例，進(jìn)一步描述本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

火炬氣控制閥4會(huì)根據(jù)控制系統(tǒng)1發(fā)出的火炬氣壓力信號來調(diào)整其閥位。當(dāng)火炬氣壓力低于設(shè)定低限值時(shí)，火炬控制閥4將處于全關(guān)狀態(tài)，此時(shí)，空氣不會(huì)逆流進(jìn)入火炬系統(tǒng)，不會(huì)發(fā)生回火。當(dāng)火炬氣壓力處于設(shè)定低限值和高限值之間時(shí)，火炬氣控制閥4會(huì)根據(jù)控制系統(tǒng)1發(fā)出的火炬氣壓力信號來調(diào)節(jié)開度釋放部分火炬氣，釋放的火炬氣能夠保證一定的流速，能夠防止空氣進(jìn)入火炬系統(tǒng)而發(fā)生回火。在緊急情況下，當(dāng)火炬氣總管內(nèi)的壓力超過設(shè)定值 時(shí)，控制系統(tǒng)1會(huì)發(fā)出信號給火炬氣控制閥4，將火炬氣控制閥4全部開啟，使得火炬氣能夠順利泄放至火炬頭燃燒焚毀。

在火炬氣燃燒后而火炬氣總管內(nèi)壓力降低至設(shè)定值低限后，火炬氣控制閥4會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。在火炬氣控制閥4關(guān)閉的同時(shí)，控制系統(tǒng)1會(huì)使氮?dú)饪刂崎y5打開，氮?dú)鈺?huì)進(jìn)入火炬氣控制閥4的下游管道而將其中的可燃?xì)怏w吹掃至火炬系統(tǒng)之外，消除了由于管線內(nèi)殘留的可燃?xì)怏w而造成回火的可能性。

如果火炬氣控制閥4因故障不能打開，火炬氣總管內(nèi)的壓力由于氣體的聚集而繼續(xù)升高，當(dāng)火炬氣壓力達(dá)到壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型泄壓閥3的壓力設(shè)定值時(shí)，壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型泄壓閥3會(huì)自動(dòng)開啟，從而使得火炬氣能夠泄放至火炬頭6燃燒焚毀。壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型泄壓閥3為火炬氣泄放提供了另外一重保障，保證了火炬氣能夠在需要時(shí)排放至火炬頭6燃燒焚毀。

壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型泄壓閥3的閥位信號會(huì)反饋至控制系統(tǒng)1，在壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型泄壓閥3開啟時(shí)，控制系統(tǒng)1會(huì)開啟氮?dú)饪刂崎y5，使得氮?dú)鈱鹁鏆饪偣苓M(jìn)行吹掃，確保即便在火炬氣燃燒完畢后，火炬系統(tǒng)也不會(huì)發(fā)生回火。氮?dú)饪刂崎y5直至控制系統(tǒng)1確認(rèn)壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型泄壓閥3已經(jīng)復(fù)位后，方可關(guān)閉。

壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型泄壓閥3開啟后需要人工復(fù)位，并且其復(fù)位需要消耗細(xì)長桿10，為防止其誤開啟，其泄壓設(shè)定壓力應(yīng)高于火炬氣控制閥4全部開啟時(shí)對應(yīng)的設(shè)定值。

本發(fā)明并不局限于前述的具體實(shí)施方式。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。