宜春2台焦炉8管DN500放散点火技术方案.docx
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宜春2台焦炉8管DN500放散点火技术方案
宜春焦炉自动放散点火装置技术方案
（2台焦炉8管DN500）
武汉海韵仪表电气工程有限公司
技术方案
根据两台8米DN500焦炉集气母管荒煤气自动放散点火系统基本要求，依据鞍山焦炉院荒煤气自动放散点火工艺系统图（10901EK211001-6）。
结合其它相关要求制作本方案：
一、工程概况
1.1工艺条件：
1.1.1集气母管的工艺条件
1.1.1.1煤气种类：
焦炉集气母管荒煤气；
1.1.1.2介质温度：
同大气；
1.1.1.3放散管出口最大压力：
0~1Kpa；
1.1.1.4点火煤气：
荒煤气；
1.1.1.5点火方式：
直接点火
1.1.1.6吹扫介质：
饱和蒸汽
1.1.1.7蒸气压力：
0.1MPa；温度：
180度蒸汽管口径：
DN50
1.1.1.8拢火介质：
蒸汽，连接口径ф50
1.1.1.9灭火介质：
蒸汽，连接口径ф50
1.1.1.10放散塔标高：
集气管上约8米；
1.1.1.11放散塔直径：
DN500；
1.1.1.12放散筒根数:
8根
1.1.1.13电源：
AC220V/20A50Hz；
1.1.1.14环境温度：
－10～80℃；
1.1.1.15放散塔总重量：
主材Q235-B，单重~5.2吨（不含稳燃帽）；
1.1.1.16排放类型：
荒煤气通过水封阀，进入筒体，进行防风式燃烧器排放燃烧。
1.2系统设计依据和执行标准
1.2.1电气设备设计依据和执行标准
NFPA54
国家燃气法规
NFPA85C
多燃烧器防外爆/内爆标准
ISBN7-5024-2185-8
化工行业过程监测和控制自动化设计标准
GB3047.1
面板、架和柜的基本尺寸系列
GB2681
电工成套装置中的导线颜色
GB2682
电工成套装置中指示灯和按钮的颜色
JB/T1402-91
盘装工业过程和控制仪表尺寸及开孔尺寸
ANSI/NFPA70
美国国家电气规范
ANSI/IEEE472
冲击电压承受能力导则
SAMAPMS22.1
仪表和控制系统的功能图表示法
ANSI/NEMAICS4
工业控制设备和系统的端子排
ANSI/NEMAICS6
工业控制设备和系统外壳
UL44
橡胶导线、电缆的安全标准
GB2900
电工名词术语
GB4796
电工电子产品环境条件
GB50058
爆炸和火灾危险环境装置设计规范
1.2.2钢结构及安装引用的规范和标准
GB50011-2001
建筑抗震设计规范
GB50009-2001
建筑结构荷载规范
GB50205-2001
钢结构工程施工质量验收规范
GB9115-1988
钢制管法兰
GB/T13927-1992
通用阀门压力实验
GB/T700-1988
碳素结构钢
GB1220-1992
不锈钢棒
1.2.3火炬系统的设计遵循Q/320303INC11-2000及其他相关国家标准。
二、主要设备清单
2.1集气管放散点火系统（4套）
序号
货物名称
规格型号
材料
数量
生产厂家
1
自动点火控制柜
HYJLG-2
含PLC及软件
4套
海韵公司
2
高能发生器（含点火嘴、高压电缆）
HYDH-20B
进口元器件
16套
海韵公司
3
点火器保护箱
HYBHX-2
8台
海韵公司
4
全天侯防风式燃烧器（含伴烧嘴）
HY-500
不锈钢3046MM
防回火：
Q235
8套
海韵公司
5
火焰检测器
HYZW-2
8套
海韵公司
6
电动灭火蒸汽快关阀
HY65-16P
DN50
8个
海韵公司
7
电动拢火蒸汽快关阀
HY50-16P
DN50
8个
海韵公司
8
灭火手动截止阀
J641Y
DN50
8个
上海
9
拢火手动截止阀
J641Y
DN50
8个
上海
10
电动执行机构
DKJ4100GM
焦炉专用
8台
天津
11
放散阀操作器
含执行器上的放大器、调节器
8套
海韵专用
12
UPS电源
确保停电后系统正常运行2小时
4套
山特
三、控制方案
3.1所有放散燃烧点火装置具有手动、半自动。
自动三种控制方式，操作控制柜安装在集气管上的操作室小房。
3.2集气母管的控制系统（见附件1：
焦炉放散点火系统图）
工作原理：
由集气管煤气压力信号（4~20mA模拟量）送到控制柜中的PLC可编程控制器（西门子PLC产品），当集气管煤气压力达到上限时（可设定调整），控制柜发出声光报警信号，持续5秒钟时间后如果压力继续上升达到上上限时，“压力上上限指示灯”亮，同时电笛发出声响。
控制装置将进入点火状态。
装置首先自动打开放散阀门30%，同时点火器开始点火，15秒后点火器停止点火，放散荒煤气通过燃烧器直接点燃，火焰检测器检测到火焰表示“点火成功”（如果点火没有成功，在自动状态下点火器将进行第二次点火）。
同时消烟蒸汽电动阀门打开；15秒钟后打开放散阀60%，再持续15秒钟后打开放散阀门90%，持续放散；如果集气管煤气压力持续上升时则打开第二根放散管（点火程序同理），当荒煤气压力下降时，PLC控制柜检测到压力下限值时，控制装置将自动关闭放散煤气阀和关闭拢火蒸汽电动阀，打开灭火蒸汽电动阀30秒后将自动关闭，放散过程结束（见附件4:
电气原理图）。
海韵公司建议：
为了防止“煤气回火和煤气放炮”在煤气放散阀打开前和煤气放散阀关闭前在放散管内施以一定量的惰性气体（蒸汽），当然海韵公司在混风引风器和放散管出口烧嘴（稳燃器）的设计上已经考虑了煤气回火问题。
3.2.1全自动控制：
放散燃烧点火装置与鼓风机事故状态或母管压力联锁，当鼓风机事故状态信号（开关量）或母管压力（模拟量）超标时，水封阀执行机构自动开启，启动点火器，同时拢火蒸汽阀开启，放散执行机构的开度是根据母管压力三极调节来自动进行调整的，放散燃烧点火装置自动点火燃烧，当系统恢复正常时装置自动熄灭引火燃烧，点火装置进入下一个点火程序待令。
自动点火装置根据放散系统提供的压力参数（模拟量4~20mA）用户可以自由设定压力预报警植（报警值）。
3.2.2半自动点火：
按下“半自动点火”按钮开关，点火程序根据半自动点火逻辑完成自动点火过程，使燃烧处于长期点亮状态。
3.2.3手动点火：
通过手动操作相关按钮完成点火过程。
3.3放散燃烧点火装置具有火焰检测装置并将燃烧信号送至操作室加以显示报警，对点火工况及主点火嘴及煤气烧嘴的燃烧情况进行监测。
整个点火及煤气烧嘴燃烧过程，均有显示，直观、明了、对相应工况发出声光报警信号，放散燃烧点火装置控制系统具有计算机联锁控制功能。
手动、半自动、全自动切换在点火控制柜上。
3.4控制系统具有判断压力变化趋势和延时点火功能。
当检测压力瞬时超标（超出给定压力范围），在规定时间以后视压力变化趋势自动点火或熄火。
以避免电磁阀频繁动作影响其使用寿命。
3.5系统可以根据外来热工信号（开关量）进行强制放散（MFT）。
3.6我们的产品特点：
海韵公司在点火嘴上引进了德国的最新技术——高温压电陶瓷技术——使点火嘴具备在高温（1500度）、高压（100KV）、潮湿（湿度100%）、高腐蚀环境下正常工作。
因此我们的点火嘴可以布置在主火炬的火焰区中（见附件2：
防风式燃烧器燃烧示意图）摆脱了传统的必须要有引火煤气的二次点火方式，所以海韵公司的HYDH-20B防爆型高能点火器配合混风式燃烧器可以在任何情况下完成点火任务，点火成功率达到100%，可靠性高的直接点燃需要排放的荒煤气。
四、主要设备简介
4.1、自动点火控制柜（型号HYJLG-2系列）
控制柜采用单门密封结构,柜内元器件采用的PLC为西门子S7-300，电气元器件为原装施耐德公司产品，防护等级IP56、端子排余量大于15%。
该柜为1控2，1台柜同时控制2根放散管完成放散点火工作。
控制对象主要有：
高能点火器、吹扫和拢火蒸汽阀、水封放散阀执行机构。
每台控制柜内予留与DCS系统对接的控制接口，控制柜向DCS系统提供受控设备的运行状态（无源接点）；同时，可接受DCS系统向点火控制系统发出的控制指令（无源接点）。
HYJLG系列自动点火控制柜是海韵公司为自动放散点火装置开发的专用产品，它可以同时控制1~6台放散点火装置。
显示仪表为香港虹润（HR）生产，控制功能增加阀门定时（20天）短时活动程序，防止阀体因常时间不动作而被焦油粘连，影响自动控制的顺利执行。
增加UPS备用电源电能定时检测、定时充放电通知程序，以保证停电时自控系统利用备用电源完成手工操作激发点火进行放散消烟作业。
增加了控制排放煤气的出口马赫数程序，以减少火炬运行时的噪音，保证在最大排放工况下火炬底部的噪音值不大于80分贝。
4.2、HY-XXX系列全天侯防风式燃烧器（参见附件2：
防风式燃烧器燃烧示意图）
全天侯防风式燃烧器由自吸式混风引燃系统（混风30%~50%）、防风式燃烧器（稳定燃烧器）、蒸汽喷射管和点火嘴等部分组成。
燃烧装置是采用直接燃烧荒煤气方式完成荒煤气燃烧过程的。
装置结构简单、安装方便、内置导流板防止回火和保证点火成功，以提高燃烧效果。
设备投运后海韵公司保证达到环保要求，林格曼黑度≤1，符合《工业窑大气污染物排放标准》。
为了确保燃烧器在高温下不变形、材质稳定、延长使用寿命。
拢火及防回火部分巧妙的利用蒸汽完成了放散荒煤气提升及防回火功能,使排放气燃烧更完全、残留的焦炉煤气更少、消除排放气燃烧时产生的烟雾、减少燃烧产物对周围环境的污染。
保证了最大排放量下燃烧不脱火、最小量放空及停止放散时不回火；当焦炉煤气放散装置事故放空时，火炬头燃烧器放热在界区层所产生的最大热辐射强度小于1.58kw/m2。
燃烧器是否能保持稳定燃烧首先取决于根据排放气排放量及其它特性计算出来的火炬气出口流速。
根据国内外火炬系统设计经验及相关规范，一般火炬排放气出口流速在0.2至0.5马赫内均能稳定燃烧，低热值排放气可控制在0.05至0.2马赫之间，以延长其燃烧时间，确保排放气尽量充分的燃烧。
本项目中焦炉煤气出口流速在0.1马赫左右（最大事故排放量情况下）
因此，即使在最大排放量情况下，火焰仍然不会脱火。
为防止在最大事故排放式况下仍不发生脱火，在火炬头口还设置有稳火圈：
在火炬燃烧器口设置由耐高温合金构成的S型多孔聚火块（钝体），多个聚合块又形成一个稳火圈，聚火块（圈）是多种稳火装置的综合运用。
其作用是在火炬燃烧器出口处建立一个高温燃气回流区作，约束流速可高的排放气，并作为点火源，由于每个聚火块上有孔，可在块后形成回流区，回流来的已燃热气与从小孔出来的混合气接触，靠分子扩散和湍流来输送点火能量，在小孔处形成“袖火”，从而保证火焰的稳定。
此工况下要解决的另一个问题是燃烧充分，残留的焦炉煤气要少，达到国家标准要求。
解决的办法一是尽量增大火炬口径降低流速，以增加排放气与空气混和的时间及距离，但也不能将火炬燃烧器做得太大，一方面是成本增加很高，另一方面是要同时考虑小流量排放的情况：
流速太低容易导致回火
在火炬燃烧器结构上有多种方案可以确保排放气与空气充分预混，在本项目中，我公司也采用的专门的稳火圈结构。
在火炬头防风罩上设置数组向内倾斜的钝体（S聚火块），并带有一定侧旋角度，它一方面可以使火炬头口的高温燃气向中心回卷，加热火炬头中心温度相对较低的排放气，使之更易燃烧；更重要的作用是其S型旋旋带孔设计可使空气以旋流方式引射向中心，延长空气与排放气混合的时间，增加其混合面，使两者更充分地混合。
4.3、HYDH-20B型高能发生器
4.3.1高能发生器概述及工作原理
通过输入AC220V电源经变压器升压和硅堆整流，成为脉冲直流电向储能电容进行充电，
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