火炬系统
-
2023年3月3日发(作者：一朵小花)技术研究
78
2016年第11期
1 石化企业火炬系统的作用
石油化工企业生产过程中，正常生产及装置开停车等
情况下排放一些工艺气体，保证整个生产系统内部的压力
平衡与顺畅。工艺气主要包括开停工时系统置换、储罐收
发料呼吸系统与紧急情况下系统泄压。工艺气成分相对简
单，一般为轻组分的碳氢化合物，工艺气具有毒性、易燃
易爆等特点，考虑到安全与生态环境的保护，企业在回收
部分工艺气后，会对剩余的工艺气进行焚烧处理。工艺气
焚烧后产生无污染无毒害的水与二氧化碳，避免对生态环
境造成污染[1]。最后一道焚烧工序由火炬系统进行，焚烧
掉不能直接排放的工艺气，充分满足环保与安全需求。
2 常见火炬类型分析
2.1 高架火炬系统
高架火炬由点火系统、钢结构支撑与直立筒体火炬头
构成，将长明灯配置在筒体顶部的火炬头上，长明灯点火
器点燃后一直处于燃烧状态，排出的工艺火炬气由此点
燃。高架火炬由三种支撑方式，钢索支撑式、钢架支撑
式、及自撑式火炬[2]。
2.2 地面火炬系统
地面火炬系统由基础、安全防护墙、点火系统与燃烧
器等部分构成。火炬燃烧时在燃烧炉内部进行，气体燃烧
在防辐射隔热罩内，在外界是看不到火焰的，因此可以最
大程度的减少光污染、噪音污染及对周围设备的影响。梅
花形多孔结构是地面燃烧器采用的主要形式，这种燃烧器
可以充分利用周围空气，在燃烧炉内形成均匀分布的燃烧
组，进而形成多级燃烧系统，可以满足不同排放工况下的
需求。
3 石油化工火炬系统常用自动控制方案
3.1 长明灯点火控制
长明灯点火控制是火炬系统最基本且最重要的控制之
一，是火炬气能够燃烧的重要保障。在工厂的生产管理
中，火炬长明灯有常燃和不常燃两种管理模式。长明灯常
燃模式下，点火控制既为长明灯熄火保护控制，通过长
明灯火焰检测信号或温度信号逻辑控制点火。不常燃模式
下，点火控制既为随动联锁控制，通过火炬气排放信号联
锁点燃或熄灭长明灯。此种模式下自动点火控制系统平时
处于监控状态，对各火炬气管道上的流量与压力、火炬与
长明灯火焰信号进行实时采集，并对采集的数据进行分析
处理。当系统得出有火炬气排放但没火焰信号时，系统自
动发出点火指令。常见的点火指令为将燃料气等气源的电
磁阀打开，处于高空的点火器发出足够强度的电弧，点火
器点燃燃气引燃长明灯燃料气达成点燃火炬气的目的[3]。
火焰检测器检测到火焰信号后，将信号反馈到控制系统，
控制系统通过分析处理后，发出停止点火的指令。火炬停
止燃烧后，系统回到监控状态，系统将燃料气电磁阀关闭
掉，停止燃气供应后点火器停止工作。
3.2 火炬消烟控制
火炬往往由于排放气不能完全燃尽而冒黑烟，造成环
境污染。根据API537及SH3009规范，火炬可采用蒸汽或
压缩空气消烟。常用的消烟控制有开环比例控制和前馈-
反馈控制。开环比例控制是根据火炬气流量按一定比例配
比蒸汽量或空气量，然后再根据黑烟情况手动调节蒸汽或
空气量进行消烟。前馈-反馈控制是在开环比例控制的基
础上，增加黑烟反馈控制。将火炬气比例配比的蒸汽或空
气量作为前馈，将黑烟信号作为反馈自动调节消烟蒸汽或
空气量。后者可实现完全自动化，但投资较高。黑烟检测
常采用烟雾检测仪或林格曼黑度仪。
3.3 分液罐/水封罐液位控制
根据火炬系统的工艺设计，分液罐和水封罐内的液位
都是严格控制的。分液罐是防火雨的重要设施，起到火炬
气气液分离作用。因此分液罐内的凝液液位到达工艺设定
值后就要及时排凝，常采用液位联锁排凝泵或阀的控制。
水封罐是火炬系统重要的防回火设施，水封罐内的液位要
保持在工艺设定值以达到有效液封的作用，常采用单回路
液位控制，以保持有效液封的存在。
3.4 其他常用控制
其他常用自动控制包括防回火、助燃及地面火炬分级
控制等，笔者对此逐一展开探讨。
a）防回火控制
防回火控制是火炬系统安全运行的必要保障，常采用
补充氮气以保障火炬气管网的微正压，防止回火甚至爆
炸。该控制常用火炬气压力/流量联锁补充氮气阀打开或
关闭。
b）助燃控制。火炬系统根据排放气物性及燃烧特性
的不同，为使得各种排放气均可以充分燃烧，往往需要对
石油化工火炬系统常用自动控制方案
郑万里
江苏中圣高科技产业有限公司 江苏 南京 210009
摘要：本文介绍了常见的火炬类型，阐述石油化工火炬系统常用自动控制方案。
关键词：石油化工 火炬系统 自动控制方案
Commonautomaticcontrolschemeofpetrochemicalflaresystem
ZhengWanli
JiangsuSunpowerTechnologyCo.，g210009，China
Abstract：Thispaperintroducesthecommonflaresystemandillustratesthecommonautomaticcontrolschemefor
petrochemicalflaresystem.
Keywords：petrochemical；flaresystem；automaticcontrolscheme
（下转第145页）
145
2016年第11期
勘探开发
岩厚度在10m以上。平面上，各小层砂体平面上大面积连
片分布，砂体连通性较好，气藏主体部位砂岩总厚度达
40m。
3.4 储层物性特征
由于该区滨Ⅲ下油组取心有限，所以本次研究主要借
助测井解释成果。据统计，该区滨Ⅲ下油组储集砂岩平均
孔隙度12.87%，渗透率20.2×10-3um2，综合取心及测井资
料统计，该区滨Ⅲ下油组储层为中孔中渗储层。从各小层
储层物性的平面分布看，储层物性与沉积微相有明显的配
置关系，坝砂储层物性较好，滩砂次之。
3.5 储层非均质特征
港393区块的储层非均质性主要从平面非均质性、层
间非均质性、层内非均质性三个方面进行研究[2]。
1）层间非均质性
纵向上，各小层砂体厚度存在一定差异，3、4小层厚
度较大，砂层厚度最大可达26.9m，1、2小层厚度相对较
薄。各小层间分布有2～11m左右的泥质或致密层夹层，
使各小层纵向上互不连通，但3、4小层在GX75-2井附近
泥岩隔层缺失，致使两层在该部位纵向连通；由于平面上
各小层主要发育滩砂、坝砂，尽管砂体所处的沉积相带不
同，但物性差别较小，可见滨Ⅲ下油组储层层间非均质性
较弱。
2）层内非均质性
层内非均质性是指由于沉积韵律的变化而引起的储层
物性的差异性。港393区块滨Ⅲ下油组滩坝砂体多为厚层
块状砂岩，其层内的物性变化相对较小；但滩砂常出现砂
泥互层，砂体内部存在低渗的泥质粉砂岩夹层，受砂体沉
积时所形成的层理及韵律影响，砂层内部纵向上存在较弱
的非均质性，但因低渗泥质夹层的不稳定性，导致局部区
域层内砂体纵向连通。说明该区层内非均质性相对较弱。
3）平面非均质性
储层的平面非均质性与沉积微相具有明显配置关系，
不同相带砂岩的物性不同，其非均质程度也不一样[3]。港
393区块滨Ⅲ下油组滩坝砂呈大面积片状分布，沿滩坝砂
延伸方向砂体的厚度和宽度变化较小，仅在局部出现相
变，发育0.5～2m左右的泥质隔层或致密层。滩砂相砂体
由于泥质含量增加，纵向上砂泥互层，平面上砂体分布稳
定性较坝砂差。由于砂体横向变化的差异性以及各微相砂
体物性的变化导致了平面上的非均质性，但非均质性较
弱。滨Ⅲ下油组1小层平面非均质性较2、3、4小层有所增
强。
4 结论与认识
1）港393区块储层的沉积物源主要为来自北东方向的
燕山物源，属近岸滩坝沉积环境，相比滩砂，坝砂储层物
性较好，属于有利储层。
2）港393区块滨Ⅲ下油组储层非均质性程度相对较
弱，为较好的储层。
3）通过该区块储层特征的研究，摸清了储层分布、
沉积微相特征以及物性变化规律，为该区的油气开发提供
了依据。
参考文献
[1]王升兰，姜在兴，邱隆伟，等.现代滩砂沉积特征及
其对油气勘探的启示[J].油气地质与采收率，2014，21（1）：
17-19.
[2]周建林，刘静，杨少春.胜坨油田坨28断块沙河街
组二段储层非均质性定量研究[J].断块沙河街高校地质学
报，2002，8（4）：440-443.
[3]吴胜和，熊琦华.油气储层地质学[M].北京：石油工
业出版社，1998：159-172.
作者简介
杨艳（1982-），女，硕士，工程师，主要从事油气田开发
地质等方面的研究。
一些热值低的气体引入助燃气或掺烧燃料气来保证排放气
充分燃烧。该控制常采用低热值火炬气流量比例调节燃料
气流量控制，或火炬头燃烧场温度联锁助燃气阀门打开或
关闭。
c）地面火炬分级控制
地面火炬系统较之高架火炬一个比较大的特点是可以
在气流均匀的情况下，分级燃烧处理工艺火炬气，高效经
济地应对各种排放工况。分级燃烧依靠分级管道上的分级
阀来控制火炬气的分级排放。该控制依据火炬气的分级圧
力曲线所计算的分级压力，通过火炬气管道压力信号逐步
联锁分级阀打开或关闭。
4 结束语
伴随着检测仪表、计算机及自控技术的发展，火炬自
动控制系统的模式呈现多样式发展。实际中火炬自动控制
系统受到用户需求、仪表配置与投资规模等的影响，出现
形式多样的组成模式。本文中笔者简单剖析火炬自动控制
系统，为同行提供一定的理论借鉴。
参考文献
[1]刘锟.油田地面工程火炬的供电设计分析[J].电气
技术，2015（6）：20-22.
[2]苟彬德.多点式地面火炬的安全环保性能初探[J].
石油化工设计，2015（1）：93.
[3]陈锐，邢晓凯.火驱地面尾气处理工艺进展[J].油气
田环境保护，2013（6）：67.
（上接第78页）