放散塔技术方案.docx
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放散塔技术方案
南钢高炉煤气DN1000
放散火炬系统
技术协议
制定单位：
南京钢铁联合有限公司
上海同济高科技发展有限公司
日期：
2009年2月9日
甲方：
南京钢铁联合有限公司
乙方：
上海同济高科技发展有限公司
南京钢铁联合有限公司（以下简称甲方）就厂内原有的一套DN700高炉煤气放散塔,现将该放散塔拆除,同时委托上海同济高科技发展有限公司（以下简称乙方）在该塔所处地址上进行DN1000高炉煤气放散塔大修重建。
经双方友好协商达成如下协议。
1、设计依据
1.1放散气体数据
●放散介质：
高炉煤气；●放散煤气温度：
30-60℃（最大80℃）●设计最大放散量：
120000Nm3/h●高炉煤气主管压力：
≥12kPa；
1.2公用工程条件
●氮气：
0.3-0.6MPa，常温，输入管径Dn50；
●燃料气：
焦炉煤气，3～6kPa，常温。
低热值4200±10%kcal/Nm3，输入管径Dn80；
●供电：
AC380V/50HZ，三相四线，容量9kVA；
2、放散设计方案
2.1设计原则
●严格执行国家及行业相关标准、规范，保证火炬安全可靠运行；
●根据最大放散量和放散压力确定主燃烧器的尺寸；
●采用成熟可靠的技术，具有节能性和先进性；
●设备具有良好的气密性，不得有煤气泄漏现象；
●能实现放散火炬装置的远程手动/自动点火，消灭常明火；
●设备的检测、传输、调节、转换及控制功能灵敏准确，精确度高，响应速度快；
●采用节能型结构的常明灯，降低燃料气的消耗。
2.2放散系统设计总体方案
该放散火炬系统设置：
主燃烧器、防风罩、常明灯、分子密封器、火炬筒体及水平工艺管、火炬塔架、自动点火/放散控制系统、电气仪表、公用管道安装材料及电气仪表安装材料等。
2.2.1主要工艺参数
●煤气放散量：
最大放散量为120000Nm3/h；，放散温度30-60℃（最大80℃），压力12kPa；●设计放散高度：
50m。
2.2.2主体设备参数
●主燃烧器：
DN1000mm；●分子密封器：
DN1000mm；●放散筒体：
DN1000mm；
●放散塔架：
底部根开约7m×7m，顶层检修平台高度约46m；●水平工艺管DN1000mm，长度约8m。
2.2.3责任和供货范围：
●设备及工艺公用管线：
放散调节蝶阀（含调节蝶阀）后，地面以上的所有设备、工艺公用管线（高炉煤气、焦炉煤气、氮气）的设计、供货和安装由乙方负责；放散筒体和放散塔架的地锚螺栓由乙方负责供货；
●自动点火控制系统：
火炬自动控制柜后的所有电气仪表设备、电气仪表安装材料的设计、供货和安装由乙方负责；火炬自动控制柜安装位置位于距火炬塔架距离不超过200m的控制室内，控制柜与火炬塔现场之间的电缆敷设利用管道支架及管道加强环；两台火炬监控专用工控机的供货由乙方负责。
（详见供货清单）●南钢给2路3相电源到上海同济电气柜由继电器切换，确保UPS和执行机构得到2路供电。
2.2.4自动点火控制系统的功能有：
●放散系统自动点火；●控制室手动远操点火和现场手动点火；●系统点火故障报警；●系统燃烧状态显示，监测火炬的工作状态；●点火控制柜预留与用户中央监控系统的EMS通讯接口；●现场燃料气、氮气管道低压报警；
2.3放散火炬系统主要技术特性表
一、放散系统总体性能
1
设计数据
设计流量
120000m3/h
介质（主要成分）
高炉煤气
放散高度
50m
塔架高度
约46m
放散温度
30-60℃
放散筒体
DN1000
二、主体设备性能及结构参数
1
主燃烧器
TJFL-1000A
规格
DN1000
类型
空气混合型
常明灯数量
3
设计最大放空量
120000Nm3/h
材质
304
设计寿命
15年
制造厂商
上海同济高科技发展有限公司
2
分子密封器
主要材料
Q345R
规格
DN1000
密封介质
氮气
氮气耗量
5～8m3/h
防腐要求
表面耐高温防腐漆
设计寿命
15年
制造厂商
上海同济高科技发展有限公司
3
放散筒体
主体材料
Q235B，t=10mm
规格
DN1000
防腐要求
表面防腐漆处理
设计寿命
15年
制造厂商
上海同济高科技发展有限公司
4
放散塔架
高度
约46m
塔架形式
预应力钢管塔、法兰连接
底部根开
约7m×7m
顶部根开
约2.5×2.5m
主要材质
20#无缝钢管等
爬梯形式
斜爬梯，钢隔栅
防腐处理方式
热浸锌防腐处理
设计寿命
30年
制造厂商
上海同济高科技发展有限公司
三、主要仪表参数及技术性能
1
程控仪
S7-300
厂家
西门子
2
热电偶
WRNK-331
测温范围
0-1000℃
四、点火系统主要技术性能参数
1
常明灯
型号
JN-I
数量
3
材质
304
单支耗气量（燃料气）
约3Nm3/h
2
高空点火器
类型
电打火、高能放电
数量
3
电源
220V、～50Hz
单只功率
1.5kW
输出电压
2500±10%V
点火能量
12J
防爆等级
dIIBT4
防护等级
IP54
点火持续时间
30s
设计寿命
2x105次
制造厂商
上海同济高科技发展有限公司
3
点火嘴
点火能量
12J
使用寿命
2×105次
材质
外壳不锈钢
点火频率
12～16次/秒
4
高压导电杆
耐压值
大于5kV
绝缘电阻
大于500×106Ω
中心电阻
小于0.02Ω/m
工作温度
700℃
5
点火方式
1.自动点火
2.现场手动点火
3.控制室远操点火
2.4公用工程介质消耗指标
序号
名称
介质压力
公称管径
单套消耗量
用途及说明
瞬时/间断
连续
1
焦炉煤气
3～6kPa（G）
DN80
9Nm3/h
3套长明灯燃料气
60Nm3/h
伴烧环管用
2
氮气
0.5MPa（G）
DN25
5～8Nm3/h
分子密封气用
3
用电量
380V/220V
1.5kW（每套）
高能点火器（3套）
4.5kW
现场照明及维修用电
3放散系统设计方案说明
3.1工艺流程及总图布置说明
高炉煤气放散系统包括主燃烧器、分子密封器、放散筒体、放散塔架、自动点火控制系统、公用管道、自控仪表及电气控制系统等部分。
3.1.1高炉煤气放散管
来自高炉煤气总管的排放气，经水平工艺管进入放散筒体后，再经过分子密封器进入主燃烧器，由常明灯点燃燃烧放散。
3.1.2氮气管路
氮气管进入火炬界区后经过滤器，分若干路后，分别进入筒体、分子密封器的氮气管和吹扫管法兰接口。
氮气总管上设置低压力开关和氮气流量计，低压报警信号和流量信号传至自动点火控制柜。
3.1.3焦炉煤气管路
焦炉煤气总管经过滤器，分若干路后，一路进入伴烧环管，另三路分别作为三个高空常明灯气源。
各路管道分别由独立的阀组控制。
焦炉煤气总管道上设置低压力开关和流量计，低压报警信号和流量信号传至自动点火控制柜。
3.2设备设计说明
3.2.1主燃烧器（TJFL-A型）：
主燃烧器是整个煤气放散系统中关键的设备之一。
该装置摒弃了传统的补充高热值气体助燃的方法，只需消耗少量的高热值气体，就能使低热值的放散气体得以充分燃烧，从而降低对环境的污染。
燃烧装置主要主要材质为304，由以下几部分组成：
a、旋流片：
利用先进的三维流动理论原理及设计方法，是一种性能优良，流动阻力较小的旋流片结构，能使低热值的放散气体形成速度均匀的流场与环形火焰强烈接触，形成综合的火焰，从而使放散气体得到完全燃烧。
b、伴烧环管：
放散燃烧装置燃烧外部四周设有伴烧环管。
它的作用在于使低热值放散气体也能得到充分燃烧，符合一般冶金厂家的环保需求。
伴烧环管的设立为用户在火炬处于恶劣工况下（短时超负荷、放散量特别小、煤气含水量过高、大风、大雨等）运行时提供了可靠保障。
c、常明灯组件：
通过优化设计，使每盏长明灯消耗约3～5Nm3/h焦炉煤气，与普通设备90Nm3/h的消耗量相比，节能效果显著，节约成本。
d、防风罩：
通过特殊结构设计的防风罩，能吸入大量空气,与在旋流片的导流作用下的放散气体充分混合、燃烧，具有极强的燃烧稳定性，大大减轻了外部恶劣气候环境对放散火炬的影响。
防风罩通过螺栓与燃烧器防风罩支架相连接，方便安装。
3.2.2分子密封器：
其工作原理是采用分子量较空气小的惰性气体作为密封气（本项目采用氮气作为密封气源），密封气体由于浮力的作用充满分子封工作段的上部，如此，只要使氮气流速大于分子扩散速度，即可达到阻止外部空气通过扩散进入火炬筒体内，从而起到防止回火的目的；其主要材质为Q345R。
3.2.3放散筒体：
设计时，经多阶动力响应计算，确保在任何风速下不产生共振，通过在垂直方向上布置若干抱箍和平拉杆将放散筒体所受水平风荷载传递给支撑塔架。
其主要材质为Q235B。
3.2.4放散塔架：
整个塔架为预应力钢管桁架结构、变截面体系，塔架的立柱、斜杆、横杆均采用无缝钢管，主构件之间采用法兰螺栓联接。
塔架在垂直方向上共分为若干个塔段，下部为刚性角分式斜杆的刚性构架，上部为柔性交叉斜杆的柔性构架，柔性交叉斜杆预加拉力，塔架中间设若干横隔，采用柔性拉杆通过抱箍预加拉力，保持塔体稳定性。
塔体上设维修平台四处、斜爬梯一座。
爬梯及平台的踏板采用钢格栅结构，有效的降低了雨水聚集对结构的腐蚀，所有的钢结构表面均采用热浸锌防腐处理，设计寿命30年。
3.3自动点火控制系统
3.3.1实现自动点火和远操手动点火，放散系统控制部分采用西门子S7-300控制器，并能与上一级控制系统通讯。
3.3.2自动点火控制系统由点火信号（由甲方提供）、点火程控仪、高压发生器、高压电缆、高压导电杆及点火嘴、燃料气供应管路控制阀组、常明灯组件七大部分组成。
当自动点火控制系统处于自动状态时，PLC根据点火信号打开相应的常明灯燃料气管路气动球阀，触发高压发生器通过点火嘴引燃常明灯，通过常明灯点燃伴烧环管和主燃烧器。
3.3.3自动点火程控仪具有以下功能：
●接受点火信号后，实现自动程序点火；●自动判断、监测、显示长明灯点火是否成功，如遇点火故障则发出报警信号；●自动判断、监测、显示放散气体是否被点燃，放散气体点燃后关闭常明灯，保留伴烧环管伴烧，直至放散结束；●显示常明灯及主燃烧器工作状态；●在控制柜设自动/手动切换开关。
“自动”状态下实现自动程序点火，“手动”状态下可在控制室内手动控制点燃或熄灭常明灯。
3.3.4在各常明灯和主燃烧器上均设火焰检测装置，分别对各常明灯和主燃烧器进行检测，并将温度信号远传至操作室，供操作人员监测燃烧时常明灯和主燃烧器的工作状态，同时便于程控仪判断常明灯和主燃烧器是否点燃。
3.3.5对氮气管道及燃料气管道压力进行检测，一旦压力过低则发出报警。
3.3.6对放散气、燃料气、氮气的压力和流量进行全程检测和显示。
3.4电气设备
该放散系统电气设备含三台高压发生器、若干防爆照明灯具。
4、设计制造标准规范
《石油化工企业燃料气系统和可燃气体排放系统设计规范》SH3009-2001
《环境空气质量标准》GB3095-96
《大气污染物综合排放标准》GB16297-97
《钢制焊接常压容器》JB/T4735-1997
《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92
《石油化工自
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