地面火炬系统方案.docx
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地面火炬系统方案
技
术
方
案
总体设计说明
第一章：
综述
本方案应招标文件要求选用地面火炬系统。
1、本方案包含范围
●供货范围包括：
火炬系统设计、设备制造、设备检验和试验、自控仪表、电气设施、设备包装和运输以及设备的指导安装、调试、开车。
●提供备品备件和特殊工具。
●负责火炬装置的的技术指导、买方人员培训服务等。
●负责提供火炬装置的操作手册。
（1）设计
火炬装置布置在4×12米的范围内，负责对火炬装置内包括工艺、设备、自控、电气、土建等设计。
（2）施工、制造范围
负责制造、提供火炬界区燃烧器、火炬筒体、点火系统设备等（详见供货清单）及土建基础施工、设备安装等。
（3）检验和试验
负责按最新的国家或行业标准对火炬界区内所有设备、自控仪表、电气设施进行检验和试验。
（4）火炬筒体的保温隔热
火炬筒体安装完毕后内部全部做150mm厚的耐火锆铝纤维隔热层，以确保筒体外表面温度低于80度。
自控仪表——通过8路无纸记录仪收集、存储、传输、数字和线形显示，并预留4路信号通道供业主未来扩充使用。
说明：
整套系统采用西门子PLC自动控制，可无人值守，同时也可实现人工手动点火。
防雷接地
根据国家防雷静电接地标准，筒体壁厚达8MM以上时，增加接地措施，可视为避雷设施。
所有仪表电缆都放在钢套管内，钢套管有可靠防雷接地措施。
（7）管道
依现场主管路位置，卖方负责从离火炬界区最适当的管路接口处连接至火炬系统。
（8）电气
本设施总负荷约为22KW，所需电源由买方负责将电源引接到火炬自动点火控制柜位置。
（9）包装运输要求
卖方负责对所供设备材料进行包装，并保证所有设备、管道、阀门、自控仪表、保温隔热材料经过长途运输后到达施工现场时完好无损，包装、运输所依据的标准为《机电产品包装通用技术条件》GB/T13384-92；《包装储运图示标志》GB191-90；《运输包装收发货标志》GB6388-86。
（10）备品备件
卖方提供质保期内所需的备品备件（详见备品备件清单）
（11）人员培训和操作手册
负责火炬装置操作人员的培训（2-4人），并提供火炬装置操作手册。
2、性能保证
技术先进、运行可靠、使用寿命长、运行消耗低，能够保证系统安全、长周期的运行，并达到所有的环保指标。
产品（含外协件）的制造、检验符合国家和行业有关标准、规范且为满足技术要求的全新产品。
3、关键词：
●地面火炬燃烧系统：
安全、无烟、低噪；寿命长、占地少
●点火系统：
a、点火系统二套
b、设PLC自动控制点火系统一套
●点火对象：
点燃火炬燃烧器
●点火方式:
自动、现场手动
●点火信号：
压力信号
●火焰探测方式：
火焰探测器一套,，热电偶三套
4．3环保、环卫系统推荐案例
本公司所生产的火炬应用于安徽马鞍山垃圾填埋场（本项目为2003年联合国援助中国马鞍山垃圾填埋气体利用示范项目的全球招标，我公司在纽约一举中标，因而进行了垃圾填埋气可控制燃烧火炬装置的研制和生产，成为国内本行业中代替进口的第一套）、上海环境集团宁波奉化垃圾填埋场、山东龙口垃圾卫生填埋场、山西吕梁垃圾填埋场、北京门头沟垃圾填埋场、青岛胶南垃圾填埋场、石家庄维尔康药业有限公司、石家庄华曙药业有限公司、大同制药厂等，所有设备至今长期运行稳定，安全可靠。
（具体参见业绩表）
第二章、地面火炬系统简述
2.1火炬排放系统组成
2.1.1增压系统，采用风机将气体压力提升至3-20KPa，以保证气体在管路以及烧嘴处的压力损失，选用的知名品牌的变频罗茨风机可满足不同的气体流量要求，全密封防爆型，采用全封闭风冷式电动机。
2.1.2防火系统，采用阻火器防止火焰倒吸入主管中，设备使用防火涂料粉刷，具有良好的防火安全使用功能。
2.1.3混风系统，采用两种方式引入：
一是预混风，进入烧嘴前将沼气同空气预混合；二是扩散，空气被抽吸至燃烧室。
两种状况下冷却空气均需通过控制百叶窗或打开通风口送入燃烧室。
2.1.4安全报警措施，采用甲烷/氧气分析仪对沼气气体成分进行在线监测，当氧气含量大于1%时系统开始报警，超过5%时切断系统。
甲烷含量小于30%时系统开始报警，低于25%时关闭系统，可保证本火炬在填埋场安全操作运行。
在火炬筒体明显处装设红绿指示灯，可在远处明显观察到火炬正常运行或停机报警。
2.1.5火焰监测系统，由于热电偶的低耐热性，仪表读数滞后于火焰实际情况，灵敏度差；紫外火焰监测元件反应速度快，但镜头非常容易脏，需要经常擦洗。
热电偶安装位置及环境的不同，需要更换的时间从6个月到2年不等，而紫外火检推荐的更换时间为一年，但寿命可达5年，所以本火炬采用热电偶和紫外火检两种监测方式对燃烧状况进行监测，以确保火炬正常安全自动运行。
2.1.6点火系统,为保证地面火炬系统的安全运行，火炬点火采用两套点火系统。
点火枪安装在火炬燃烧器的火焰喷嘴处，直接点燃火炬燃烧器，保证在沼气中甲烷含量大于30%时，点火成功率为100%。
火炬系统设置了PLC自动点火、现场手动点火两种点火措施，以确保点火的安全可靠。
2.2地面火炬系统的布置（参见平面布置图）
地面火炬系统布置于甲方提供的场地范围内，占地4×12米（阀组平台部分外设地面安全钢制护栏及防雨蓬）。
在4×12米范围内，主要布置了火炬燃烧器组、火炬筒体、钢制护栏及防雨蓬、火炬自动点火装置、脱水罐、电气柜、阀组等设备和设施。
火炬系统自动控制系统布置于火炬区的防爆柜内。
整套火炬系统除火炬筒体外全部集成在一个钢制平台上，以便于运输以及安装。
第三章、地面火炬系统具体技术文件
特别说明：
地面火炬系统按排放量设计，满足最大排放流量要求。
3.1、沼气地面火炬放空系统设计说明
本方案设计完全响应招标文件中的技术条款以及该招标文件中所提及的技术标准和规范。
本套火炬采用地面封闭式燃烧器，可有效控制光污染、噪音污染，降低热辐射，火炬系统可保证装置在正常状态及事故状态时产生的放空气能够及时、安全、可靠地放空燃烧，在保障安全情况产生下，满足相关的环保要求。
3.1.1沼气基本特性
序号
成份
含量
mol%
分子量
g/mol
单组份低发热量
MJ/Nm3
单组份密度
kg/Nm3
1
CH4
50%
16.043
35.81692857
0.716205357
2
CO2
50%
44.0095
0
1.964709821
3
混合气体
100%
30.02625
17.90846428
1.340457589
气体放空量
1500
Nm3/h
平均分子量
30.03
g/mol
气体重度
1.34
kg/Nm3
质量流量
2010.7
kg/h
总发热量
26862.7
MJ/h
3..1.2沼气完全燃烧时的烟气理论温度
表2.1不同温度下各气体的CP平均热熔
气体组分
850℃
900℃
950℃
1000℃
1100℃
Cp平均热熔kJ/kmol.K
N2
30.93
31.22
31.35
31.5
31.77
CO2
48.5
49.35
49.6
50.1
50.82
H2O（g）
37.68
38.29
38.56
38.89
39.45
O2
32.7
33.02
33.15
33.32
33.6
合计
39
39.6
39.8
40.2
40.7
Q------总放热量，MJ；
26862.7
m------排放气摩尔数，kmol；
67
Cp-----气体平均热熔，kJ/kmol.K；
40.7
T1-----燃烧温度，℃；
T0-----环境温度，℃；
0
理论火焰温度=
3514.5℃
3..1.3理论空气量
甲烷含量50%
烟气温度℃
850
900
950
1000
1100
空气系数τair/CH4
27.6
25.6
23.9
22.3
19.7
过量空气%
190
168
151
134
106
沼气完全燃烧理论空气量:
7142.9Nm3/h
3.1.4火炬筒体的确定
世界各国对沼气火炬设计中的燃烧温度和停留时间有以下规定：
英国
1000℃下停留时间0.3S
美国
850℃下停留时间0.6-1.0S
新西兰
900℃下停留时间0.3S
德国
1200℃下停留时间0.3S
我公司一般采用美国标准，沼气燃烧所产生的烟气温度为850℃时在筒体内停留时间0.6-1.0S，所以选取火炬筒体直径1.2米，高度6米。
3.1.5燃烧器分级控制的确定
本火炬系统负约200方，放空气体流量范围宽，为满足燃烧效率不小于99.9%的要求，保证沼气出口速度以及混风效果。
配置管路DN150,，然后配置一个多管路自混风烧嘴，燃烧范围为30——200方每小时。
3.2、火炬工艺流程
当沼气来管压力高于1KPa，压力变送器将压力信号传输至电控柜，离心风机开启——吹扫20S关闭——激发器工作——打开DN150电动蝶阀——变频风机启动——放散过程（根据压力变化调节变频风机频率）——热电偶检测温度信号、紫外火焰监测器监测火焰信号——点火成功（火焰、温度有一个信号则认为点火成功）————压力低于200Pa——反向关闭DN150电动蝶阀——开启离心风机——吹扫20S关闭（若点火失败则重复上述过程）。
分析仪对沼气气体成分进行在线监测，当氧气含量大于1%时系统开始报警，超过5%时切断系统。
甲烷含量小于30%时系统开始报警，低于25%时关闭系统。
（注：
沼气压力根据现场实际情况确定，1Kpa仅为参考值。
）
事故直接放空状态运行工艺：
控制阀进行检修或长时间不能正常工作，管路压力超过极限值，人工打开主管道旁通闸阀，关闭直通闸阀，人工点火，并对控制阀组进行检修。
我们公司自1993年成立开始从事火炬系统的自主研发、制造，安全可靠的火炬工艺流程设计目前已有1000多套成功应用于国内外工程项目中，且无一例安全事故发生，绝对安全可靠。
注：
具体工艺详见工艺流程图附件。
3.3、地面火炬结构说明和性能参数
地面火炬的结构主要由地面火炬基础、燃烧器组、火炬筒体、脱水罐、工艺管道等组成。
3.3.1地面火炬基础
本地面火炬的基础包含：
阀组平台的安装基础、火炬筒体的安装基础等。
本地面火炬的基础由我公司提出设计，买方按照火炬现场的地质条件、气象条件和要求的地震设防烈度，结合设备的安装要求组织施工。
基础的参数和图纸到正式的设计阶段提供。
3.3.2燃烧器组
本工程火炬系统负荷200方，第一级管路DN150,，配置一个多管路自混风烧嘴，由一个DN150电动蝶阀以及三个手动闸阀组成。
火炬在填埋气压力大于1KPa、甲烷含量大于30%时能实现稳定燃烧，燃烧效率不小于99.9%。
燃烧器的高温部位均采用310SS（0Cr25Ni20）不锈钢，立管采用304S（0Cr18Ni9）不锈钢。
管径为DN150。
最大处理量：
约200Nm3/h
3.3.3火炬筒体
火炬筒体是用304S不锈钢板焊接成的圆筒体，内表面衬有耐高温的耐火材料，使筒体外表面最高温度小于80℃。
火炬筒体外的最大噪音<75BbA，满足《工业企业厂界噪声标准》（GB12348-1997）的要求。
火炬筒体高6米，通过接地安装，自身便具备防雷功能。
火炬筒体规格：
火炬筒体净高：
6000mm
火炬筒体外径：
1200mm
火炬筒体壁厚：
10mm
护栏耐火层厚：
150mm
火炬筒体外的最大热辐射强度：
≤1.2kw/m
火炬筒体的主要作用：
a、把放空气燃烧的火焰封闭在罩内燃烧使外部看到火焰；
b、具有防隔辐射热、传导热和阻隔燃烧噪音的作用；
c、具有烟囱的作用，可使底部产生负压，迫使更多的新鲜空气进入燃烧区，提高燃尽率；
d、把燃烧产物排向6米以上的高空扩散掉，避免燃烧废气对地面空气质量的影响。
3.3.4、脱水罐
脱水罐采用丝网脱水与重力脱水两种脱水方法结合的方式，使得脱水效果大于95%。
其中丝网脱水分为出口竖直脱水和进口水平脱水，重力脱水时气体流速小于0..5米/秒，沉降速度低，有效降低露点温度。
整个脱水罐为耐腐蚀304不锈钢制成，在底部积液包处设置排水装置以及保温伴热装置，气体中脱离出来的水通过排污管路排至垃圾场污水池。
3.3.5、安全钢制护栏
防护墙结构：
钢制，材料Q235A
护栏高度：
2000mm
护栏宽度：
4000mm
护栏长度：
12000mm
3.3.6自控仪表设计说明
说明：
整套系统采用西门子PLC自动控制，可无人值守，同时也可实现人工手动点火。
设备工作状况能通过触摸显示屏实时显示，同时，还配备12路无纸记录仪收集处理上表中各项数据，实现数字和线形显示，并可做累加值计算。
同时配备红绿指示灯经方便在远处观察火炬的运行状态。
第四章高能点火系统技术文件
4．1系统配置
高空点火器及配套附件
热电偶探测器及配套附件
4．2点火枪
技术规格
点火方式：
高强脉冲电弧，环形放电，克服了尖端放电及电极放电易积碳的缺点；同时克服了传统的火花塞放电易积油泥灰尘、易积碳而短路的缺点。
点火次数：
不小于二十万次
功能特点
电极无积碳、无电蚀、除尘自净化、耐高温抗氧化
点火全天候，防风雨、防冻、除冰雪、防雷击。
4．3高能激发器（独家专利）
技术规格：
电源电压：
AC220V±10%，电流≤4A
输出电压：
3KV
输出能量：
约20J
环境温度：
～40℃～60℃
外形尺寸：
200×450×200mm
重量：
5公斤
点火次数：
不小于二十万次，相当于火花塞放电2×106次。
特点：
体积小，重量轻，安装维护方便
寿命：
在正常使用情况下不小于5年
4．4火焰监测系统
电源：
DC24V±10%,电流4-20mA
响应时间：
0.2S
输出信号：
4～20mA
适用温度：
～40℃～800℃
第五章、主要设备参数表
1、火炬筒体
火炬筒体直径
φ1200
材质Q235
火炬筒体高度
H6000
类型
防辐射隔热
表面温度
≤80℃
耐火保温材料
锆铝硅酸纤维
耐火材料厚度150MM
2、燃烧器
材质
310SS
主管通径
DN1150
燃烧器安装方式
法兰连接
法兰材质
304
3、点火系统
高能激发器
2套
电源电压：
AC220V±10%，电流≤4A
点火枪
2套
高强脉冲电弧，环形放电
适用气源
瓦斯气、沼气、天然气等
4、自动点火控制柜
PLC
西门子S7-200
电源电压
220VAC
安装位置
火炬界区现场
第六章地面火炬系统配置清单
说明：
本系统配置按项目具体情况设计，除护栏和雨蓬外全部采用不锈钢制作，风机选用台湾富扬品牌，阀门选用上海良工品牌，整套系统完全满足工艺要求，符合安全规范。
序号
名称
单位
数量
单价
总价
备注
1
控制箱（带防护小房和防护围栏）
台
1
0
0
PLC为S7-200
2
燃烧器
台
1
0
0
310/304
3
罗茨风机
台
1
0
0
4
测温装配
套
2
0
0
5
点火装配
套
2
0
0
5.1
点火杆
支
2
0
0
5.2
激发器
台
2
0
0
5.3
高温高压电缆
根
2
0
0
10米/根
6
阻火器DN150
台
1
0
0
不锈钢填料
7
过滤器DN150
台
1
0
0
不锈钢
8
脱水罐
套
1
0
0
不锈钢
9
电动球阀DN150
台
1
0
0
不锈钢
10
电动蝶阀DN150
台
1
0
0
不锈钢
11
手动闸阀DN150
台
4
0
0
不锈钢
12
手动闸阀DN100
台
1
0
0
不锈钢
13
安全放散阀DN50
台
1
0
0
14
手动球阀DN25
台
2
0
0
15
压力变送器
台
1
0
0
E+H
16
紫外火焰监测器
台
1
0
0
17
筒体（直径1.2m，高度6m）
套
1
0
0
碳钢筒体内衬50mm特种耐高温矿毡并用316不锈钢丝网固定
18
控制电缆
套
1
0
0
19
水平管道及附件
套
1
0
0
304，600KG
20
运费
0
0
21
指导安装
0
0
22
合计
0
第七章遵循的标准和规范（生产制造、安装、验收标准）
JB150-1997《压力容器设计制造验收标准》
SH3009-2001《石油化工企业燃料气系统和可燃气体排放系统设计规范》
SH3029-91《石油化工企业排气筒和火炬塔体设计规范》
SH3055-93）《石油化工企业管架设计规范》
GB50160-2008《石油化工企业设计防火规范》
HG/T20570.12-95《火炬系统设置》
GB3095-1996《环境空气质量标准》
SH3024-1995《石油化工企业环境保护设计规范》
GBJ87-1985《工业企业噪音控制设计规范》
GB/T3836.1-1983爆炸性环境用防爆电器设备，通用要求。
GB/T3836.2-1983爆炸性环境用防爆电器设备，防爆电器设备“d”
GB/T3836.3-1983爆炸性环境防爆电器设备，增安型电器设备“e”
GB/T1497-1985低压电器基本标准
GB/T998-1982低压电器实验方法
GB/T228-1987金属拉伸实验方法
GB/T232-1982电器装置安装工程施工及验收规范
GB/T4942.2-1993低压电器外壳防护等级
Q/WA090600-2009防爆火炬自动点火装置标准：
。
QB/PCG002-2000PCG-313h高能电弧点火器技术标准
Q/WA090602-2009型防爆高压发生器标准
Q/WA090603-2009防爆远距紫外/红外火焰探测器标准
第八章施工组织方案
1、工程施工目标
我公司将积极与招标人、监理等各参建单位协作，认真组织好安装工程施工工作，高质量、高速度地完成工程建设任务。
我们承建该工程的目标是：
1．1质量目标
确保达到合格工程，争取达到优良工程。
1．2安全目标
以安全生产第一的方针作指导，认真组织实施施工安全工作，杜绝伤亡事故发生。
1．3文明施工目标
按照建筑施工现场安全文明管理要求，制定切实可行的措施，加强施工现场标准化管理，创建文明施工现场。
1．4工期目标
85天工程全部完工。
2、施工管理的组织原则、组织机构及人员配备
2.1施工组织管理原则
坚持集中力量保重点，保工期的原则。
认真组织好工程计划协调和管理，公司各部门在各自职务管理范围内为工程提供服务与保证，保证工程按期完成和质量一次创优。
科学组织,交叉作业、平行作业，流水交叉作业和重点部位抢工，确保工程总体进度计划的实施，实现既定的工期目标。
2．2施工组织领导
成立燃烧工程项目管理工程领导小组，公司总工程师任技术总负责人，由公司技术部、生产部、工程部、采购部、财务部、计划控制部等各部门主管领导相协调，为项目的顺利施工提供一切组织保障。
2.3项目施工管理
实施项目管理，由具有多年施工经验并在承担过类似火炬工程施工管理的优秀工程技术管理人员组成项目管理班子，来承担本工程的施工任务。
2.4施工管理体系
2.5主要工作职责：
（1）计划部：
编制项目总预算，协调营销、技术、采购、生产、工程等部门，掌握项目的进度，控制项目实施的各个环节节点。
（2）技术部：
负责向生产、安装人员开工前的技术交底，生产制作、设备安装、设备调试过程中的技术支持。
采控部：
根据工程总进程、质量、成本要求，负责整个项目的设备、材料等物资的采购。
（3）财务部：
负责生产、安装资金的保障。
根据工程进度办理工程款收取，准确核算工程成本，进行成本控制。
（4）营销部：
负责商务谈判及项目实施过程中与业主的商务部分的沟通协调。
（5）生产部：
负责厂内制作水封罐、分液罐、塔架部件、燃烧器、电控设备等发货，材料、施工机具供应。
负责制作阶段的质量问题，制作工序控制要点的记录。
（6）工程部：
负责安装工艺部分的技术、质量、计划管理，制定和实施施工技术方案，制定和监督实施施工工艺，制定和监督实施安全技术措施，作好施工技术和规程、规范的交底工作；负责编制工程预算，进行两算对比；推广和应用“四新”技术，开展QC活动，搞好工序质量控制，组织工序的自检及质量整改，办理技术变更、技术核定、隐蔽验收、检验试验报告等技术管理文件的签发和签证；执行限额领料，搞好现场材料管理，监督库管人员搞好材料标识和标识的移植；负责现场的行政、劳资和生活等管理；及时认真地作好施工记录，收集整理工程竣工资料，组织分项分部工程质量评定，绘制工程竣工图等。
（7）质量安全组：
负责施工过程的质量监督，安全监督和教育管理，参加工序质量的抽检，参加隐蔽工程的验收，对检验试验项目进行确认，对分项、分部工程质量等级进行核定，配合有关人员搞好现场文明施工管理。
2.6项目主要管理人员的岗位职责
序号
岗位
人数
1
项目经理
1
2
项目技术负责人
1
3
机电安装负责人
1
4
施工工长
1
5
质量管理工程师
1
6
电气自控工程师
1
7
工艺工程师
1
8
质检员
1
9
资料员
1
10
安全员
1
（1）项目经理
组织工程施工准备工作。
负责组织项目工程施工生产，对工程项目的质量、安全、进度等负直接责任，确保工程合同履约。
对施工工程进行合理计划、组织和协调，确保施工过程得到有效控制，确保施工工作有序进行。
负责合理调配资源，搞好内外协调，保证工程质量和工期，满足合同要求。
（2）项目技术负责人
贯彻执行国家及行业的标准、规范。
组织项目质量控制系统运行和管理，落实项目质量责任制，组织制订项目质量保证措施，确保实现项目工程质量目标。
负责组织项目工程的技术、质量工作，组织分部、分项工程质量评定。
负责对工程施工技术和工程质量进行监督检查。
组织项目工程技术质量资料、质量记录的管理，组织整理竣工资料，组织绘制工程竣工图。
（3）施工组长
熟悉和掌握本专业规程、规范、标准，严格执行施工工艺、方案、组织生产作业；填写质量检查和验收记录。
认真按照质量体系程序文件及公司的相关管理标准规定，记好施工日志，严格控制工序质量。
（4）质检员：
负责对工程从开工到竣工各阶段质量进行检验、验证，参与分部分项工程质量评定，并对分项、分部质量评定进行核查认可。
负责对进货物质紧急放行和施工过程中的例外放行进行确认和继续检验、实验的监控。
协助组织工程质量检查，负责工程质量的监控。
作好质量专检、抽检，填写工程质量检查记录薄。
（5）安全员：
纠正违章，进行安全活动和常规安全教育，监督劳保用品的
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