化工区火炬系统及火炬气回收站

装置概况

Unit Profile

Key
Takeaway

化工区各生产装置共用的安全底线设施 + 节能环保设施，不生产产品，但化工区任何一套装置都离不了它：一是安全职能，燃烧处理化工区各装置在正常生产和事故工况下排放的火炬气——装置开停工、泄压、电力故障、停水故障时，大量烃类必须有一个安全去处，否则会造成超压和可燃气体积聚；二是环保与节能职能，通过火炬气回收站的两台水环压缩机（单台能力 2000 Nm³/h）把正常工况下排放的火炬气回收送公司燃料气管网作燃料，既减少火炬排放污染、又把原本烧掉的物料变成燃料气价值回收。装置由火炬系统（551）、火炬凝液收集站（571）、火炬气回收站（552）三个单元组成。规模上按最恶劣事故工况设计：乙烯火炬最大排放量取停水故障工况 1137.6 t/h，下游装置火炬最大排放量取电力故障工况 1146.8 t/h，两条火炬总管管径均为 1700 mm；两套火炬筒体共用一个 150 m 高的自拆卸捆绑式火炬塔架，每套含火炬头（含动态密封装置）、长明灯、点火系…

Table 1-1 · 装置基础参数
参数项	数值 / 说明
装置规模	—（公用工程与安全环保设施，无产能产量指标）
乙烯装置最大排放量（t/h）	1137.6
乙烯装置最大排放工况	停水故障工况
下游装置最大排放量（t/h）	1146.8
下游装置最大排放工况	电力故障工况
火炬总管直径（mm）	1700
塔高（m）	150
塔型	自拆卸捆绑式火炬，共用一座塔架（乙烯火炬+下游装置火炬各一套筒体）
回收压缩机台数	2
回收压缩机单机能力（Nm³/h）	2000
年运行时数	8400
原料	化工区各装置正常生产和事故工况排放的火炬气（高压可燃气体）
投产时间	2012-11-20 中交建成
建设历程	2010-11 开工 → 2012-11-20 中交
设计/施工单位	中国寰球工程公司 EPC 总包 + 中国石油六建承建
服务对象	• 80 万吨/年乙烯装置（含 35 万吨/年汽油加氢装置） • 15 万吨/年丁二烯装置 • 9 万吨/年 MTBE、4 万吨/年丁烯-1 装置 • 45 万吨/年聚丙烯（PP）装置 • 30 万吨/年线性低密度聚乙烯（LLDPE）装置 • 30 万吨/年高密度聚乙烯（HDPE）装置 • 21/8 万吨/年丁辛醇装置 • 15 万吨/年顺丁橡胶装置 • 自备电站 • 化工区中间罐区
主要组成	• 火炬系统（551）：两套火炬（乙烯火炬 F-1001 + 下游装置火炬 F-2001），共用 150m 塔架 • 每套火炬：火炬头（含动态密封装置）+ 长明灯 + 点火系统 + 自拆卸式火炬筒体 + 水封罐 V-1002/V-2002 + 分液罐 V-1001/V-2001 + 筒体拆卸系统 + 航空信号灯 • 火炬气回收站（552）：2 台水环式回收压缩机 K-1001A/B（含出口分液罐、水冷器），单台能力 2000 Nm3/h • 回收缓冲罐 + 凝液分离系统 • 火炬凝液收集站（571）：乙烯/下游装置火炬凝液收集罐 V-0803/V-0804 + 火炬分液罐 V-0801/V-0802 • 消烟蒸汽系统（主消烟蒸汽 51950 kg/h + 顶部清扫蒸汽 1157 kg/h + 中心蒸汽 1361 kg/h） • 点火系统（手动地面内传焰电点火装置 FFG + 高能电点火装置 HEI） • 60 倍变焦感烟探测器（红外双波长） • 事故柴油发电机（电力故障工况下为火炬凝液泵提供事故电源） • 吹扫氮气系统（≥50.56 Nm3/hr 连续吹扫） • 污染雨水收集池及污水提升泵
装置类型	高架火炬 + 水封罐 + 水环式压缩机回收
备用电源	柴油发电机（电力故障工况下为火炬凝液泵等提供事故电源）

资料来源：《化工区火炬系统及火炬气回收站操作规程》—（规程未明示编号） v2025 版。

工艺原理

Process Principle

Key
Takeaway

化工区火炬系统采用'水封罐+高架火炬头'的安全燃烧模式：装置排放的高压火炬气经总管进入水封罐，正常压力下被水封隔离防止回火；当压力超过水封液位静压时突破水封进入火炬筒体，在火炬头与消烟蒸汽混合实现无烟燃烧后排往大气。正常工况下的火炬气经水环式压缩机加压至 0.35 MPa 回收并入全厂燃料气管网；事故工况下火炬气突破水封高空燃烧排放，确保装置安全。

详细说明

点火系统：每套火炬两套独立点火装置（手动地面内传焰电点火 FFG + 高能电点火 HEI）；正常采用 HEI，有自动远程点火、手动远程点火、现场手动点火三种方式
长明灯检测：K 型铬-铝双支热电偶（310SS 不锈钢铠装保护），全天候检测长明灯燃烧状况，温度 <232℃ 触发 SIS 自动启动 HEI 点燃长明灯并引燃主火炬
流体密封器：304SS 不锈钢，火炬头下部设密封氮气（设计流量 50.56 Nm3/hr）防止空气沿火炬头内壁逆流引起回火
消烟蒸汽自控：60 倍变焦感烟探测器接收红外线（双波长）转 4-20mA 信号，自动调节消烟蒸汽流量；中压蒸汽由全厂管网接入
主消烟蒸汽设计流量 51950 kg/h，顶部清扫蒸汽 ≥1157 kg/h，火炬头中心蒸汽 ≥113 kg/h
水封原理：水封罐 V-1002/V-2002 正常水封高度 600~1000 mm（喷射器喇叭口以上垂直水面高度）；火炬气压力超过水封液位静压时突破水封进入火炬筒体
水环式压缩机：容积式压缩机，工作液（脱盐水）形成液环密封进气口与排气口间隙、带走压缩热；工作液经气液分离器分离后由循环水冷却器冷却循环
压缩机出口加压至 0.35 MPa 后进入缓冲罐，进一步分离凝液后送往全厂燃料气总管（去电站）

资料来源：规程工艺原理章节。

工艺流程

Process Flow

Key
Takeaway

化工装置火炬气 → 凝液收集罐 → 分液罐 → 一路回收（压缩机→燃料气管网）/ 一路突破水封 → 火炬筒体 → 火炬头燃烧（消烟蒸汽）→ 大气

Table 3-1 · 主流程链 · 18 道工序
序	工序
01	化工各装置排放（火炬气背压 0.12 MPaG）
02	乙烯/下游装置火炬气总管 DN1700
03	凝液收集罐 V-0803/V-0804（中间罐区东北侧）
04	火炬分液罐 V-0801/V-0802（火炬气回收站南侧，分离 ≥600μm 液滴）
05	一路去火炬气回收站（水环压缩机 K-1001A/B 加压至 0.35 MPa
06	缓冲罐
07	全厂燃料气管网去电站）；另一路大部分
08	火炬凝液分离罐 V-1001/V-2001
09	火炬水封罐 V-1002/V-2002（水封高度 600~1000 mm）
10	突破水封
11	火炬筒体（150m 塔架）
12	流体密封器（密封氮气 50.56 Nm3/hr）
13	火炬头
14	消烟蒸汽无烟燃烧
15	大气；凝液经凝液泵送炼油区轻污油罐；水封罐溢流水
16	污染雨水收集池
17	污水提升泵
18	污水处理厂

资料来源：规程工艺流程章节。

侧线产品	回收火炬气：经水环压缩机加压至 0.35 MPa 送全厂燃料气管网（用作电站燃料，节能+环保）火炬凝液：经凝液泵 P-1001A/B、P-2001A/B 送炼油区轻污油罐水封罐溢流污水：排往污染雨水收集池，经污水提升泵送公司污水处理厂

投入产出物料

Material Balance

年运行时数

8400

进料

乙烯火炬气来源	乙烯装置 + 化工区中间罐区（共用乙烯火炬）
下游火炬气来源	丁二烯、MTBE/丁烯-1、PP、LLDPE、HDPE、丁辛醇、顺丁橡胶装置（共用下游装置火炬）
出口背压（MPa）	0.12

设计能力

名称	T（/h）	工况
乙烯火炬最大排放量（停水故障工况）	1137.6	停水故障工况
下游装置火炬最大排放量（电力故障工况）	1146.8	电力故障工况

回收压缩机

• 名称：水环式回收压缩机 K-1001A/B
• 单机能力（Nm³/h）：2000
• 数量：2
• 出口压力（MPa）：0.35
• 主要去向：全厂燃料气管网（去电站）

说明

本装置为公用工程与安全环保设施，无产品/副产品产量指标（规程 1.3 节标注'无'）

副产品

无（规程 1.3 产品和副产品产量：无）

资料来源：规程物料平衡章节。口径以规程原表为准，未做补全或估算。

公用工程与三剂

Utilities & Chemicals

中压蒸汽（t/h）

正常	6
最大	130
说明	主要用于火炬头蒸汽消烟

天然气（Nm³/h）

正常	50
最大	400
说明	长明灯燃烧（4 支长明灯×3 Nm3/h/支 = 12 Nm3/h 基础用量）

氮气（Nm³/h）

正常	200
最大	600
说明	氮气吹扫（连续 ≥50.56 Nm3/hr）

生产水（m³/h）

正常	5
最大	50
说明	水封补水

脱盐水（t/h）

正常	2
最大	4
说明	水环压缩机工作密封液补水

循环水（t/h）

正常	50
最大	100
说明	水环压缩机冷却水

仪表风（Nm³/h）

正常	60
最大	80
说明	FFG 内传焰点火 + 仪表气源

火炬主烟道蒸汽（kg/h）

51950

火炬顶部吹扫蒸汽（kg/h，最小）

1157

火炬中心蒸汽（kg/h，最小）

113

火炬吹扫氮气（Nm³/h，最小）

50.56

柴油发电机

电力故障工况下为火炬凝液泵等设施提供事故电源

资料来源：规程公用工程消耗 / 三剂消耗章节。

装置能耗

Energy Consumption

计算标准	—（规程未给出综合能耗数值）
说明	规程 1.2.7 仅列出公用工程指标（蒸汽、天然气、氮气、水、电），未给出综合能耗数值
设计基准	消烟蒸汽最大消耗 130 t/h（火炬气大量排放工况）；正常工况仅 6 t/h
结构说明	规程 1.2.7 未给出综合能耗数值，仅列出公用工程指标（正常 / 最大，均为小时消耗量）：中压蒸汽 6 / 130 t/h（最大为消烟蒸汽，在火炬气大量排放工况下投用，是最大项）；天然气 50 / 400 Nm³/h（长明灯燃烧，属连续性固定消耗）；氮气 200 / 600 Nm³/h（氮气吹扫）；循环水 50 / 100 t/h（水环压缩机冷却水）；仪表空气 60 / 80 Nm³/h；生产水 5 / 50 m³/h（水封补水）；脱盐水 2 / 4 t/h（水环压缩机补水）。结构特征与生产装置相反：本装置的消耗不随产量变化，只随排放事件变化——正常工况下只有长明灯天然气、吹扫氮气、水封补水和压缩机冷却水等基础负荷，而一旦进入大量排放工况，中压蒸汽（消烟蒸汽）可从 6 t/h 跳到 130 t/h（约 21 倍），是典型的「平时极低、事故时陡增」的成本形态。因此对本装置应按「基础负荷 + 事件性消耗」两段口径看待，不能用平均值做预算。综合能耗数值规程未列，待补充。

资料来源：规程能耗计算章节。计算标准见规程原文。

装置关联

Unit Interconnections

Key
Takeaway

上游 10 项，下游 3 项。上游断料即本装置降负荷或停工。

上游进料 · 10 项

80 万吨/年乙烯装置（含 35 万吨/年汽油加氢）

物料：事故及正常火炬气 → 乙烯火炬　输送方式：火炬气总管 DN1700

化工区中间罐区

物料：正常工况 → 乙烯火炬；乙烯火炬检修时可切换到下游装置火炬　输送方式：火炬气总管

15 万吨/年丁二烯装置

物料：事故及正常火炬气 → 下游装置火炬　输送方式：火炬气总管 DN1700

9 万吨/年 MTBE、4 万吨/年丁烯-1 装置