火炬装置系统（共7篇）
火炬装置系统 篇1
摘要：本文浅析了设计化工装置火炬排放系统的原则、主要内容及一些影响因素, 总结了一些常规做法供设计人员参考。
关键词：火炬系统,处理能力,火炬总管,分液罐,水封罐,火炬高度计算
火炬排放系统设置目的是将工艺装置中设备、管道上的安全阀、泄放阀、排放阀等在不正常操作 (或事故) 时排放的可燃物料, 开停车时必须要排放的可燃物料和试车中暂时无法平衡时所必须排出的可燃物料收集并送到火炬筒顶部的火炬头及时燃烧排放, 以确保装置的安全运行, 并减少对环境的污染。
一、火炬系统的设计内容
火炬系统一般由火炬总管, 分液罐, 水封罐, 凝液泵, 点火盘, 塔架, 气封, 火炬筒体, 火炬头, 长明灯, 航空警示灯, 航空警示标志等组成。火炬系统的设计主要包括系统处理能力的设计, 火炬管道的设计, 火炬气分离罐及火炬气密封系统的设计, 烟筒的直径和高度的计算, 辐射热的计算等, 火炬头由制造厂商设计。
1. 火炬总管的设计
火炬排放气体按介质状态分为热气体 (T≥0°C, 含水或不含水) ;冷气体 (T<0°C) ;冷气体和热气体都有但不含水;液体排放系统四种情况。排放气介质四种状态的任何一种情况, 都要设置一根总管。一般排放的液体与排放的气体是分开的, 对于带有液体的物流要设分立设施和单独的液相系统。火炬总管到分离器要有一定坡度 (不小于2%) 以便排液, 对于排液死角要设排液口并将排出液回收储存。火炬器总管的上游最远端要设置固定的吹扫设施, 避免火炬系统发生回火内爆或者产生其他不安全因素。所有的火炬总管都应该设氮气吹扫用软管接口。吹扫气速在最大火炬总管内为0.03m/s。如果火炬系统设有水 (液) 封, 水封上游吹扫气速为0.01m/s。
2. 火炬气分离罐的设计
火炬排放总管进入火炬燃烧之前应设分离罐, 每根火炬排放气总管都应设分离罐, 用以分离气体夹带的液滴或可能发生的两相流中的液相。分离罐的设计应符合以下要求:
⑴设计流量要按照火炬系统的最大排放量来选取;
⑵为防止产生火雨, 分离罐应能分离出排放气体中直径300um 600um的液滴。
⑶结构尺寸一般选用长径比2 3, 直径为火炬总管尺寸的3 4.5倍。
⑷应设人孔、进出气体管、凝结液排出管、放水管等, 必要时设梯子, 平台, 寒冷地区应采取防冻措施。还要设液面计、温度计、压力表并设置高液位报警器。
⑸分液罐的凝结液应送往生产装置或其他储存类似组分的低压容器进行回收利用, 需要设置排液泵。
3. 水封罐的设计
为了防止排放气倒流和空气倒流入火炬系统发生爆炸燃烧事故, 要设置火炬气密封系统, 包括水 (液封) 和气封 (分子密封) , 如果排放气达到一定的数量, 要在一个独立的火炬中燃烧或者排放气比空气轻或未经冷却的热排放气, 应设水封罐。水封罐的设计, 应符合下列要求:
⑴设计流量要按照火炬系统的最大排放量来选取;
⑵应能分离出排放气体中直径在300um 600um的液滴, 水封槽内要留有一定的气相空间, 以防止水夹带。
⑶设计压力不得小于1.0Mpag。
⑷水封罐的水封高度, 应满足排放系统在正常生产条件下有效阻止火炬回火, 并确保排放气体在事故排放时能冲破水封排入火炬。
⑸应设人孔、进出气管、进水管、液面控制排液管、排水管、加热管 (防冻要求) 等, 必要时可设梯子、平台, 排水管的设置应考虑防止火炬气的溢出。还要设压力表、温度计和液位计。
⑹水封罐的补水速度要适当, 不能太快。水封罐溢流口排出水应回收以避免环境污染。
⑺水封罐与火炬基础合并设置时, 水封罐应尽量靠近火炬烟囱。
4. 火炬的计算
火炬的计算包括两部分, 火炬头和火炬筒体。火炬筒体又包括烟囱直径的计算和烟囱高度的计算。而火炬头由制造厂商设计。
⑴火炬烟囱直径计算
一般在确定火炬烟囱尺寸时, 可按如下考虑:正常排放时, 出口处气体流速应在0.2马赫数乘以声速以下;事故或紧急排放时, 其流速应在0.5马赫数乘以声速以下。此时燃烧器的压力降在10 50KPa, 水封的压力降在5 15KPa, 火炬主管的压力降在10 50KPa, 然后通过计算火炬烟囱直径的经验公式进行核算, 同时要检查火炬系统总压力降与安全阀背压之间的关系, 防止产生憋压。火炬烟囱的直径要不小于火炬系统总管的直径, 以免由于排放气夹带液滴而形成火雨。
⑵火炬烟囱高度的计算
计算火炬高度时, 火焰长度与火炬气燃烧释放的热量有关, 通常可以参考肯特理论查火焰长度与火炬气释放热量的关联图得到理论火焰长度。由于我国目前还没有这方面的实测数据, 按照规范要求当气体的允许最大线速度取0.2 0.5马赫数时, 为简化计算火焰长度取120倍火炬筒直径。
火炬燃烧排放气时, 巨大的热辐射强度将会伤及操作人员以及损坏设备。辐射热的强度安全值一般为:对人体<1.67 x104Kj/hm2;对设备<3.35x 104Kj/hm2。火炬高度的选择应确保操作人员和设备的安全。
在点火或者废气燃烧时, 火焰仍有熄灭的可能, 一旦熄灭将有大量废气四溢, 若废气中含有有害物质情况更糟。因此, 从安全出发, 以最大有害物质排放量在不燃烧直接排放情况下落地浓度达到允许浓度标准为设计着手点, 来推算火炬应有的高度。
结语
火炬排放系统是石油化工厂防止释放未燃气体的最后一道屏障, 其自身的安全设计非常重要。每一套装置都具有其特有的工况, 应因地制宜地设计出相应的火炬排放系统, 以便可燃气体畅通顺利的燃烧排放, 保证装置安全正常的运转。
参考文献
[1]化工工艺设计手册 (第四版) 吴德荣主编.
[2]HG 20570.12–95火炬系统设置.
[3]SY/T 10043–2002泄压和减压系统指南.
[4]优化工厂火炬系统设计甘肃省石油化工设计院李智.
火炬装置系统 篇2
随着石油化工装置设计规模的扩大、过度的冗余设计以及单个火炬系统能够处理量的限制, 一套联合装置或者单套装置可能要求两套或两套以上的火炬系统, 这给设计、场地、投资、项目进度带来额外的要求。
通过间接或者直接的方式, 对安全阀泄放量进行限制, 从而可以达到减少火炬系统总泄放量的目的。实现的方法有四种 (见图1) 。
方法一:通过管道内径对泄放量进行限制;
方法二:通过调节阀对泄放量进行限制;
方法三:通过限流孔板对泄放量进行限制;
方法四:通过调节阀、限流孔板的结合使用对泄放量进行限制。
1 减少安全阀泄放量方法的选择
一般而言, 只有在紧急泄压系统或安全阀都已设置并且充分使用的前提下, 方法一、二才能作为安全仪表系统 (SIS:Safety Instrumented System) 的实现方式, 用于减少安全阀泄放量, 进而限制火炬总泄放量。
方法三、四被广泛地应用于大型欧美化工企业, 例如巴斯夫。通常在选择方法三或者方法四时考虑以下因素:
(1) 流体是否有腐蚀性、流体对管路是否有机械磨损。
(2) 系统压降是否需要最小化。
(3) 调节阀是否需要给与合适的压降。
(4) 是否属于改造项目。
2 计算流程 (图2)
3 调节阀进行 (方法三) 的计算说明
3.1 调节阀额定流量系数的确定
调节阀根据正常工况进行设计。除管道摩擦损失、标高变化外的压降, 全部由调节阀吸收, 流量取正常流量。
调节阀流量系数的计算 (所列公式为传统型, 仅供参考) [4]:
液体:
气体:
过热蒸汽:
过热蒸汽:
饱和蒸汽:
式中:Q———正常体积流量, m3/h
G———比重 (液体:水=1, 气体:空气=1)
P1、P2———进出口压力 (绝压) , bar
T———流体温度, ℃
ΔP=P1-P2, bar
W———正常质量流量, kg/h
K=1+0.0013×过热温度, ℃
V1———在压力P1下蒸气比容, cm3/g
V2———在压力P1下蒸气比容, cm3/g
在计算得到正常流量系数Cv后, 根据产品样本选择额定流量系数Cvs, 或者由制造商提供Cvs, 从而对调节阀完成选型。
3.2 确定用于计算安全阀的最大流量
用于计算安全阀的最大流量等于在超压情况下由3.1确定的调节阀额定流量系数结合上下游两端可能出现的最大压差, 计算所得到流量, 使用公式 (1) ~ (6) 。安全阀喉径的计算可另参考文献[2,3]。
4 调节阀与限流孔板结合限流 (方法四) 的计算说明
4.1 调节阀额定流量系数、孔板孔径的确定
为了确保调节阀的调节功能能够正常稳定地使用, 正常工况下, 上下游的压降应在调节阀与限流孔板上合理分配, 常用经验方法是将正常流量工况下的压降平均地分配给两者, 结合正常流量, 从而可以计算并选择得到调节阀的额定流量系数Cvs以及限流孔板的孔径。
调节阀流量系数的计算参见3.1[4]。
限流孔板孔径的计算[1]:
液体:
气体/蒸汽:
式中:d———限流孔板孔径, m
Q———正常最大体积流量, m3/h
W———正常最大质量流量, kg/h
C———孔板流量系数, 由制造商确定
P1、P2———进出口压力 (绝压) , Pa
γ———比重 (水=1)
M———分子量, g/mol
Z———压缩因子
T———孔板前流体温度, K
k———绝热指数
4.2 确定用于计算安全阀的最大流量
用于计算安全阀的最大流量等于在超压情况下由4.1计算的限流孔板孔径结合孔板上下游两端可能出现的最大压差下, 计算所得到的流量, 使用公式 (7) ~ (8) , 由于此时调节阀不属于安全仪表系统, 所以不考虑调节阀在泄放工况下的限流作用。安全阀喉径的计算可另参考文献[2,3]。
5 工程实例 (表1)
6 结语
(1) 通过设置限流孔板对对安全阀泄放量进行限制, 从而可以达到减少火炬系统总泄放量的目的。
(2) 本文旨在给出一种减少火炬总泄放量的方法, 是否能够运用于实际工程, 取决于业主、专利商、工程公司对安全系统等级的定义。
参考文献
[1]中华人民共和国化学工业部.HG/T 20570.15-95管路限流孔板的设置[S].北京:化工部工程建设标准编辑中心, 2001.
[2]American Petroleum Institute.API Recommended Practice 521 4thEdition Guide for Pressure-Reliving and Depressuring Systems[S].Washington:American Petroleum Institue, 2002.
[3]American Petroleum Institute.API Recommended Practice 520 Part I, 7th Edition Sizing, Selection, and Installation of Pressure-RelievingDevices in Refiners[S].Washington:American Petroleum Institue, 2002.
火炬装置系统 篇3
1 苯抽提装置简介
1.1 工艺流程
苯抽提装置预分由预分馏、抽提蒸馏、苯回收、溶剂再生罐等部分组成, 工艺流程见图1。从界区来的裂解加氢汽油进入预分馏塔 (B-T-01) 进行分离, 塔底采出的C7+馏分, 由泵送到罐区, 塔顶的C6馏分经过缓冲罐 (B-V-02) 后, 由泵送入抽提蒸馏塔 (B-T-02) 。在抽提蒸馏塔利用环丁砜和助溶剂作抽提溶剂, C6馏分经过抽提蒸馏, 把其中的苯和非芳烃分离开, 塔顶得到副产品非芳烃;塔底富含苯的富溶剂进入回收塔 (B-T-03) , 经减压蒸馏, 塔顶得到的苯进入白土塔脱除痕量烯烃后, 送入苯产品检验罐。溶剂回收塔底的贫溶剂一部分直接返回抽提蒸馏塔循环使用, 小部分到溶剂再生罐 (B-V-06) 进行再生。
1.2 苯抽提装置的低凝点物料组成和性质
(1) 产品 (纯苯)
(2) 溶剂 (环丁砜)
1.3 苯抽提装置火炬排放系统流程
苯抽提装置火炬排放系统流程见图1。
2 苯抽提装置火炬排放系统设计思路
2.1 火炬排放系统的设置目的
将工艺装置中设备、管道上的安全阀、泄压阀、排放阀等在不正常操作 (或发生事故) 时排放的可燃物料, 以及工艺装置开停车和试车中暂时无法平衡时必须排放的可燃物料收集, 送到火炬顶部的火炬头及时燃烧排放, 以确保工艺装置的安全运行, 使可燃气经过燃烧达到大气排放标准, 减少对环境的污染。
火炬排放系统就是将各个安全阀、泄压阀等排放源, 用局部管道集中于火炬分支管, 分支支管再合并成一根火炬总管, 进入气液分离罐, 气相组分物料直接排放至火炬头;冷凝下来的液相物料通过蒸汽加热盘管加热汽化, 再送往火炬头, 气液分离罐的底部设有泵或排放设施将多余的物料送出处理[1]。
2.2 苯抽提装置火炬系统设计思路
苯抽提装置火炬排放系统分为含有液相物料火炬管线和不含液相物料火炬总管两部分。含有液相物料火炬管线的主要排放源有预分馏塔、抽提蒸馏塔、回流罐和五台低压储罐氮封的排放。在火炬管线的末端用氮气吹扫, 保持物料在火炬管线的流动, 防止物料在管线内积聚冷凝, 堵塞管道;不含液相物料的火炬总管排放源主要有预分馏塔、抽提蒸馏塔、溶剂回收塔、白土罐等设备安全阀的排放, 通过直接排放保证设备的安全。
3 苯抽提装置产生火炬管线冻堵原因分析和处理措施
(1) 2004年苯抽提装置开车后发现预分馏塔和抽提蒸馏塔的回流罐出现排火炬管线不畅通, 在调节阀处排出大量液态物料, 经过检查确认排火炬管线存在结构性缺陷, 管路上存在U形弯构造, 导致在管线中滞留液态物料, 物料流动不畅。
2004年的处理措施:
a) 增加排放火炬的蒸汽伴热管线, 减少液态物料的量, 增加物料的流动性;
b) 定期排放调节阀组的液态物料, 减少堵塞调节阀的现象。
2005年检修时, 消除了排火炬管线的U形弯构造, 同时保留了原有的蒸气伴热, 解决了以上问题。
(2) 2006年苯抽提装置出现了苯检验罐负压抽瘪的设备事故, 苯检验罐的作用是纯苯产品的中间储罐, 检测产品合格后才能外送至产品罐。由于苯检验罐的使用是间歇性的, 因装置限制氮气用量, 氮气压力低、氮封效果差, 导致苯蒸气进入罐顶的排火炬管线, 长时间积聚, 导致排火炬管路完全因纯苯物料结晶冻死, 失去压力平衡作用, 在外送物料过程中出现罐体负压, 压瘪管壁。经过检查确认, 该罐的排火炬管线因设计原因存在管道弯路多、管道阻力大及火炬管线没有按照坡路设计的问题, 对苯结晶点高的问题认识不够。
2006年的处理措施:
a) 增大苯检验罐顶的氮封压力;
b) 增加苯检验罐排火炬管线和含液态物料火炬总管的蒸汽伴热及管线保温;
c) 加大含液态物料火炬总管的氮气扫线流量。
2008年的处理措施是增加苯检验罐的压力变送器和现场压力表, 有力的保证了五台低压储罐的设备安全。
(3) 2007年苯抽提装置出现了火炬管线的堵塞憋压事故, 火炬管线最高压力0.14 MPaG。
现场被迫紧急泄压处理, 将大量可燃气排放至现场, 造成很大的不安全因素。后经查找火炬总管压力高的原因, 发现苯产品取样阀的排火炬阀门没有完全关闭, 导致2.4 MPaG的苯产品沿着未关闭的阀门进入不含液相物料的火炬总管, 因环境温度低, 纯苯物料很快凝固结晶, 火炬排放总管全部冻堵, 造成火炬总管压力超高, 最终被迫现场紧急排放。
采取的处理措施:
(1) 对苯抽提装置周围交通人员管制; (2) 疏通火炬管线排地罐管线; (3) 用蒸汽缓慢加热火炬管线将管线内的苯物料倒空; (4) 增加不含液态物料火炬管线和火炬罐的蒸汽加热盘管和保温, 确保火炬管线内的物料全部安全的疏导收集至地下溶剂罐中回收[2]。
4 结 语
(1) 火炬管线内物料的积聚, 造成排放不畅通, 是导致火炬总管压力高的根本原因。化工装置在日常检查中应加强对火炬管路的检查, 尤其是入冬前和春季化冻等环境温度变化较大时, 更应加大检查力度, 防止出现因火炬管线内存有物料, 引起火炬管线损坏和管线不畅通的现象, 发现异常应及时处理, 将火炬管线的物料排空。
(2) 苯抽提装置因为存在结晶点高的物料 (苯:结晶点5.4 ℃;环丁砜:冰点27.6 ℃) , 火炬管线的设计应当考虑物料凝固结晶的问题, 火炬总管应当加上蒸汽伴热和管线保温, 同时要减少火炬总管内物料积聚问题。
(3) 火炬管线在设计时应按照最小阻力坡向的安装方式, 避免出现U形管路, 各排放源进入火炬总管的方向必须为顶部45°斜向。
(4) 运行介质为苯和环丁砜的设备, 冬季要采取防冻措施, 尤其是环境温度变换较大时, 要加大巡回检查力度。
(5) 苯产品的低压储罐冬季应及时采取保温防凝措施, 确保物料的安全储存, 防止出现物料结晶产生应力损坏设备。
摘要：介绍苯抽提装置火炬管线的设计思路, 列出生产中存在的问题, 对问题进行了原因分析, 通过采取措施, 解决了火炬管线冻堵的问题。
关键词：苯,火炬管线,冻堵原因,解决措施
参考文献
[1]田龙胜, 唐文成, 赵明, 等.利用萃取精馏分离芳烃的方法:中国, ZL 99108038[P].1999.
火炬装置系统 篇4
关键词：120万吨/年催化裂化装置,首次开工不放火炬,气压机,瓦斯充压,反飞动,再吸收塔,大循环
催化裂化装置通常的操作习惯, 在开工时, 气压机先低速暖机, 当喷油量达到正常量的70%后[3], 因为负荷小于60%时正是需要调速气门起调节作用的时候。气压机开始升速, 升至正常转速后, 气压机出口富气才开始送往吸收稳压系统。在气压机转速升至正常前, 反应压力采用气压机入口放火炬量来控制。燃烧的火炬预示着催化装置开工进入喷油, 开气机的关键阶段。随着环保要求的不断提高以及企业节能降耗的需要, 减少燃料气的排放以至最终熄灭火炬是各炼油厂发展的必然趋势。中海油惠州炼油120万吨/年催化裂化装置在首次开工中根据自身的实际情况和借鉴其他兄弟单位开工不放火炬的经验, 实现了催化装置在首次开工过程开工不放火炬方案的创新—采用稳定的再吸收塔的液位控制伐做为气压机开机前瓦斯冲压、开机过程中控制气压机出口压力的灵活手段, 引入了稳定系统、高压瓦斯燃料系统大循环的概念, 彻底解决了以往开工不放火炬中仅靠反飞动调节, 导致气压机频繁飞动的问题。此次创新方法同样可以使用于催化装置停工不放火炬。
1 实施方案可行性分析
1.1 气压机反喘振控制
中海油惠州炼油120万吨/年催化裂化装置气压机机组是由沈阳鼓风机厂制造的2MCL606两段压缩机和杭州汽轮机厂制造的NG32/25背压式汽轮机组成。压缩机轴封选用双端面干气密封。该机组在压缩气体同时, 担负着控制反应压力的任务。正常时, 通过调节机组转速达到控制反应压力的目的。
目前绝大多数的催化裂化装置所用的气体压缩机是离心式压缩机[4]。根据离心式压缩机性能曲线, 在一定的转速下有一个飞动点即一定压力下最小流量点。等于或低于这个最小流量即发生飞动进入飞动区。如果流量恒定, 转速升高, 压力达到某一数值后, 即达到飞动点, 气压机亦会飞动。对于变速运行的气体压缩机, 其稳定的运行区域由喘振线、阻塞线、最高转速线组成。机组运行控制中还设定了一条平行于喘振线的反喘振控制线, 以防止机组进入喘振区运行。正常运行通过开大反飞动控制阀开度提高机组入口流量, 使其入口流量大于喘振品流量的7%～10%, 保证机组在反振线以下区域稳定工作。此机组的反喘控制系统对机组一段和二段运行参数进行运算并分别有各自的反喘振输出值与主控室反喘振手操器给定值进行低选比较, 低选意义在于选择3个数据中能使反喘振阀开度达到最大的数据信号, 输出至反喘振控制阀执行, 从而保证机入口流量不至过低而产生喘振。机组转速控制器可对机组转速进行现场控制或切换至 DCS室反应岗位控制, 以机组入口压力为控制点, 自动或手动状态输出的op值作为转速控制的依据。
1.2 气压机出入口流量、压力在喷油前的工况
催化装置开工前稳定系统已经用瓦斯冲压至0.3～0.4 MPa, 压缩机出口有两个反飞动阀, 用来防止压缩机喘振。另外, 压缩机入口有两个DN800和DN350实行分程控制的放火炬阀, 用于气压机停机时调节反应压力。其入口额定流量为38115m3/h入口压力范围140kPa, 出品压力为1.5MPa, , 调速范围5052～7578rpm。要保证气压机正常运行, 入口流量至少应在额定流量的70%以上。
在反应喷油量达70%前富气量不能满足气压机正常运行所需的流量, 所以气压必定要经历低入口流量和低运行转速的状态。在低入口流量情况下机组自身的反喘振控制系统能够自动开大反喘振阀, 来增大入口流量。根据不同转速下的气压机运行性能曲线, 气压机入口流量偏低时可选择较低的运行速度及出口压力来保证机组的安全运行。
2 惠州炼油120万吨/年催化裂化装置开工不放火炬创新具体实施方案
在开工过程中提前启动气机, 需在分馏系统用蒸汽赶空气后向系统内引入瓦斯充压, 将瓦斯作为气压机的压缩介质循环使用。喷油前汽轮机的暖机速度要合适, 温升按不大于50℃/h控制。
2.1 开工提前启动气压机时间的选择
开工提前启动气压机 (低速暖机) 的时间选在再生器装催化剂结束开始向反应沉降器转剂时, 距反应开始喷油约1.5h。气压机低速暖机1.5h既满足了机组升温速度不可过快的要求, 又能避免机组在低速下的运行时间过长 (轴承不能建立稳定的油膜, 处于润滑不良状态) 。在反应喷油后, 机组能较快升至正常转速运行。
2.2 气压机低转速 (1500～2000rpm) 暖机时入口流量补充
惠州炼油120万吨/年催化裂化装置富气至气压机的流程为:分馏塔顶→换E202A-D→空冷A201A-H→后冷E203A-D→油气分离罐D201→气压机→吸收稳定系统。
机组自身的反喘振系统是入口流量补充的一种形式, 其流程为:
气压机出口通过反飞动线补充至分流塔顶油气与热水换热器换E202A-D入口。但在开工期间气压机出口压力控制的较低, 即使反喘振阀全开, 机组入口流量仍可能不足, 因此还需要其它手段来补充流量。本装置有如下流程可用于富气流量的补充:①吸收稳定部分干气再吸收塔C304顶压力控制伐PIC30501与高压瓦斯气直接连通, 塔底富吸收油经C304液面控制阀返回至分馏塔22层; ②分馏塔顶油气离罐D201有DN40管线通过D008排空线与高压瓦斯线相连通。在实际操作中主要选用流程①, 因为有控制阀便于远程控制操作便于随时调节系统压力。当瓦斯量不足时可以采用流程②补充。
2.3 气压机低转速 (1500～2000rpm) 暖机时出口压力调节
反应喷油前气压机低速暖机运行, 气压机出口与稳定系统未打通流程, 富气在分馏系统与气压机之间通过反喘振线形成闭路小循环。此时机组转速低, 机出口压力低, 富气循环量较小。其流程为:气压机出口通过反飞动线补充至分流塔顶油气与热水换热器换E202A-D入口。
2.4 气压机升转速 (5033～6795rpm) 时入口流量依靠稳定系统大循环补充
先打通气压机出口至稳定系统的流程见图1。
把反应分馏系统压力提至90kPa, 分馏系统压力被抬升至一定值后, 然后气压机开始升速, 气压机开始连续升转速过临界转速。连续平稳的通过其临界转速, 直至最低可调转速5033～6795rpm运行。机组升速速度较快, 气压机入口富气流量将不能满足升速的需要, 这时应开大再吸收塔C304液位控制阀LIC30501快速补充富气。根据气压机入口流量的变化情况综和运用气压机反喘振控制、气压机转速控制及气压机出口压力控制等手段, 逐步调节气压机运行状况直至达到正常状态。
2.5 气压机升转速 (5033～6795rpm) 时出口流量控制
此时把气压机出口去稳定系统的蝶阀打开, 稳定系统压力在0.4MPa左右.在机组转速较低时机组出口压力低于0.4MPa, 出口富气仅通过反喘振线返回分馏循环。随着转速升高至一定值后, 机组出口压力将高于0.4MPa, 出口富气一路走反喘振线循环的同时, 另一路将顶开富气去稳定系统管线的单向阀向稳定系统送气。机组转速升至正常后, 此时通过C304顶压力控制伐PIC30501与高压瓦斯系统的连通控制气压机出口背压, 使稳定系统的压力与高压瓦斯系统连通。气压机升速至5052rpm后, 机组转速控制切换到DCS控制, 在反应喷油前完成气压机的正常运转, 并且利用气压机的转数控制反应压力。
2.6 提升管喷油后气压机运行控制
当提升管开始喷油后, 至喷油量达到正常量的70%所需时间约30min, 同时气压机转速也达到正常最低可调转速5052rpm, 但喷油生成富气量的增加速度低于气压机升速所需入口流量的增加速度, 反应分馏系统压力会因机组升速过快而下降, 此时继续利用再吸收塔C304补瓦斯控制系统压力。并维持最低转速运行。随着富气量的增加, 机组所需反喘振线返回的循环富气流量将减少, 反喘振系统低选的结果将是主控室反喘振手操器的输出值, 因此可在DCS室将反喘振阀逐步关小, 来控制降低反应压力。当反喘振阀达到一定值后, 此时用手操器把反喘振阀保留少量开度, 然后可利用气压机转速的调节来控制反应压力。气压机富气送吸收稳定后, 吸收稳定系统进入充压阶段, 吸收稳定系统开始升压直至正常的1.2MPa, 气压机进入正常运行状态。
3 气压机开机注意事项
(1) 气压机入口充瓦斯:由于气压机过临界转速直至正常转速所用时间较短, 入口流量短时间内要求达到三万多Nm3/h, 仅靠反应喷油产生的富气量是不够的。所以气压机升速时, 还要利用现有的引瓦斯流程充压, 以避免气压机入口流量过低而无法正常开机;
(2) 气压机出口通过再吸收塔的压控与高压瓦斯系统连通:当气压机升至正常转速运行后, 反喘振流程可以继续循环补充气压机入口流量, 同时辅助再吸收塔C304流程适当向入口补充瓦斯。同时用再吸收塔C304的压力控制伐PIC30501控制气压机的背压;
(3) 畗气注软化水不在开工正常前不可以投用;
(4) 机组暖管线及机体预热一定要充分, 并且控制升温速度≯50℃/h。
4 喷油前的气压机入口引瓦斯优点
当反应与分馏系统贯通后, 以往是利用蒸汽作充压介质, 利用空冷入口蝶阀开度做为压力控制手段。由于蒸汽进入空冷后凝结成水, 导致空冷前后压差增大, 反应系统需大量通入蒸汽, 且需频繁调节空冷蝶阀开度以控制反应压力。从干气再吸收塔C304引瓦斯进分馏系统, 一是通入瓦斯置换, 建立从分馏塔顶部、空冷到油气分离罐D201的一个较大充满瓦斯的缓冲空间;二是作为充压介质控制反应压力。由于瓦斯不存在相变, 空冷入口蝶阀可开大, 利用C304液控阀调节补充瓦斯流量来控制反应压力。反应至分馏塔C201 的22层空间由瓦斯填充, 反应在转剂前只需较少量的蒸汽, 即可保持反应压力高于分馏系统。通入的蒸汽进入空冷A201、后冷E203凝结成水, 保持了反应分馏至气压机入口的压力平衡。
5 结 论
(1) 惠州炼油120万吨/年催化裂化装置提前启动气压机不放火炬, 可减少放火炬油气损失约80吨, 较正常开工程序节约了2小时左右的时间, 既提高了经济效益又达到了环保目的。
(2) 气压机启动的时间选在反应系统喷油前1.5小时左右为宜。
(3) 与传统开工不放火炬方案比较, 机组岗位的操作顺序基本变化不大, 但机组岗位与反应岗位间的操作衔接配合较以前更为紧密, 操作更容易, 人员更精炼但开工进度加快。
(4) 实现了催化装置在首次开工过程开工不放火炬方案的创新—采用稳定的再吸收塔的液位控制伐做为气压机开机前瓦斯冲压、开机过程中控制气压机出口压力的灵活手段, 引入了稳定系统、高压瓦斯燃料系统大循环的概念, 彻底解决了以往开工不放火炬中仅靠反飞动调节, 导致气压机频繁飞动的问题。此次创新方法同样可以使用于催化装置停工不放火炬。
参考文献
[1]张建芳, 山红红编.炼油工业基础知识[M].北京:中国石化出版社, 1994.
[2]陆庆云.流化催化裂化[M].北京:中国石化出版社, 1989.
[3]马伯文主编.催化裂化装置技术问答 (第二版) [M].北京:中国石化出版社, 2003:325.
火炬系统焊接施工应用 篇5
关键词：火炬系统,焊接施工,安全管理
1 工程概况
1.1 火炬系统设有塔架式高空火炬一套, 火炬燃烧器直径为1000毫米, 火炬总高100米, 火炬筒体S106 (Φ1800/1000) 材质为碳钢;
火炬塔架 (Φ530×12~Φ108×6) 采用钢管结构, 总重105吨, 桩基础。
1.2 焊接的特点、难点
1.2.1 焊接质量等级要求高
塔柱对接焊缝为一级焊缝, 其余对接坡口焊缝为二级焊缝;按JGJ81-2002中有关规定执行。火炬筒体对接焊缝探伤长度为焊缝总长度的20%, 共55米, 射线检测不低于Ⅲ级为合格;超声检测不低于Ⅱ级为合格。
1.2.2 高空焊接作业难度大
必须在塔架上标高45.7米、74.5米、88.9米、93.8米平台上完成整体组对焊接工作。
2 火炬焊接施工技术措施
2.1 施工前的准备
2.1.1 编制详细的施工组织设计和技术措施, 审批后由技术负责人
向参加施工的全体人员进行施工技术、施工质量、施工安全交底, 使参加施工的全体人员都能遵照执行。
2.1.2 依据施工图编制施工予算, 并提出材料计划, 审批后报材料部门备料。
2.1.3 按审批后的施工组织设计中的施工平面布置图进行施工暂设施工, 同时作好开工前的一切准备工作。
2.1.4 按审批后的施工机具需用计划, 配备施工机具, 并运到现场备用。
2.1.5 依据审批后的施工组织设计和建设单位的批示进行三通一平施工。
2.1.6 部分材料运到现场后, 并检验合格。
2.1.7 编制开工报告, 并报批。
2.2 材料验收
2.2.1 材料到现场必须具备出厂合格证和质量证明书, 核对规格、型号、出厂编号、批号相符, 并符合设计要求;
2.2.2 在验收或使用过程中, 对材料性能表示疑义, 可按批抽样检查以核实无误后方可使用;
2.2.3 材料表面有锈蚀、麻点或划痕时, 其深度不得大于该材料厚度负偏差值的1/2;
2.2.4 焊接材料必须有质量证明书, 核对规格、型号、出厂编号、批号相符, 并符合设计和标准规定;
在本项工程中使用同一经认证合格厂家的焊条。受潮变质、药皮破损、焊芯生锈的焊条和表面锈蚀, 油污未经清除的焊丝严禁使用。
2.3 火炬筒体的焊接:
火炬筒焊接选用逆变直流焊机, 焊条按设计要求选用J427 (E4315) 焊条, 经恒温350℃烘干1小时后使用。焊接时采取双面焊, 即筒体外侧焊接完成后, 筒体内进行一遍封底焊。具体要求如下:
2.3.1 施焊前, 应清楚坡口及其母材两侧表面20mm范围内的氧化物、油污、熔渣、及其他有害杂物。
对接焊缝的加强高度应不大于3mm, 焊缝为坡口两侧各加2mm, 焊缝与母材应圆滑过渡, 并无明显的不规则形状。角焊缝焊肉高度符合施工图要求, 未注明的所有角焊缝的焊脚高度均等于两项焊件中薄者厚度, 并为连续焊。
2.3.2 焊缝和表面热影响区不得有裂纹、气孔、弧坑和加渣等缺陷, 焊缝上的熔渣和两侧的飞溅物必须清除。
2.3.3 焊缝的咬边深度不得大于0.5mm, 咬边连续长度不得大于100mm, 焊接两侧咬边的总长度不得超过该焊缝长度的10%。
2.3.4 火炬筒体对接焊缝应进行无损探伤, 射线检测不低于Ⅲ级为合格;超声检测不低于Ⅱ级为合格, 探伤长度为总长度的20%。
2.4 塔架焊接
塔架逐段进行组对焊接, 并随时检测塔架中心与各边距离符合施工图要求。塔架焊接全部采用手工电弧焊接, 配逆变直流电焊机, 焊条选用J507 (E5015) 焊条, 烘干后使用, 焊缝检验按施工图要求进行, 符合标准规定为合格。对经检验不合格的焊缝及时进行返修, 并再次复检, 至合格为止, 同一焊缝返修次数不得超过两次, 选择技术成熟的焊工进行施焊, 控制一次合格率在95%以上, 尽量减少返修, 即保证了质量, 又加快了施工进度。塔架焊接以防止焊接变形为重点, 焊前应制定合理的施焊顺序, 并严格执行。
2.4.1 控制焊接变形采用:反变形法、刚性固定法。
2.4.2 装配焊接次序:
先焊短焊缝、后焊长焊缝;先焊收缩量大的焊缝, 后焊收缩量小的焊缝;先焊在工作时受力较大的焊缝, 后焊受力较小的焊缝;采用适当小的电流、小线能量的焊接方法。
2.4.3 钢结构焊接多为角焊缝和组合焊缝, 焊角高度取较小母材厚度, 或按图纸规定。
2.4.4 钢结构焊接时, 因拘束度大, 可能产生裂纹, 如果出现这种情
况, 焊工不得私自处理, 必须报告焊接责任工程师和质检员, 在制定返修方案后, 方可进行返修焊接。
3 切割与焊接作业安全管理
3.1 项目工程范围内金属切割与焊接作业主要为钢结构和工艺配管
施工, 施工作业时要严格按业主的有关规定办理动火作业证, 并对动火周围的易燃易爆物进行彻底清理。
3.2 焊工应经过特殊工种安全教育, 经考核合格后持证上岗。
3.3 焊工操作时必须穿戴防护工作服、绝缘鞋和防护手套。
3.4 高空施焊时应有高空劳动保护措施, 操作工应佩带安全带、安全帽。
对小型工具 (如刨、锤、扁铲等) , 应摆放在可靠部位, 以防从高空落下。
3.5 在多人或交叉作业场所, 电焊作业必须设置防护遮板, 防止电弧光刺伤他人眼睛。
3.6 电弧焊必须做到:
3.6.1 电焊机除设置独立的电源开关外, 还应对电焊机外壳进行接地或接零保护, 其接地电阻不得大于4Ω。
3.6.2 一次线路与二次线路绝缘应良好且易辨认。
3.6.3 工作前应先检查焊机有无接地及接零装置, 各接地点接触是
否良好, 电源的绝缘有无破损, 更换焊条时一定要戴焊工手套, 禁止用手和身体随便接触焊机二次回路的导电体, 身体出汗衣服潮湿时, 切勿靠在带电的钢板或坐在焊件上工作。
3.6.4 焊接二次线不允许接入管架、构架上, 应直接接入一次焊接点附近。
3.6.5 下列操作应在切断电源开关后进行:改变焊机接头, 改接二次回路线, 搬动焊机, 更换保险丝, 检修焊机。
3.6.6 氧———乙炔焰焊 (割) 作业应做到
3.6.7 焊接作业工具必须符合质量标准, 焊炬、控制阀要严密可靠, 氧气减压器要灵活有效。气体软管应耐压合格, 无破损。
3.6.8 氧气瓶、乙炔瓶不得靠近热源并禁止倒放, 乙炔气瓶不得卧放, 钢瓶内气体用后, 必须留有余压。
3.6.9 氧气瓶与乙炔瓶之间应留有足够的安全距离, 距明火点应保持10米以上的距离。
3.6.1 0 氧气、乙炔气设专人负责, 以空瓶换实瓶。
3.6.1 1 在高压电源线及管线底下, 禁止放置乙炔气瓶。
火炬系统“本质安全”设计 篇6
“本质安全”设计是指通过设计手段使生产设备或生产系统本身具有安全性, 即使在误操作或发生故障的情况下也不会造成事故。本质安全这一概念产生于20世纪60年代, 最初是由安全型电气设备的概念延伸而来, 后来逐步扩展为一种新的安全理念。
火炬系统是处理石油化工装置事故排放气和带压无组织排放的可燃气体, 使其燃烧, 达到安全环保要求的系统。对确保装置安全生产起着至关重要的作用。火炬系统, 按功能可分为, 工艺及管道系统、分液和水封系统及点火燃烧系统。本文就以此三个系统, 分别论述他们的“本质安全”设计理念。
2 工艺及管道系统
管道系统的“本质安全”是指在任何工况下, 都能够保证所有装置的泄放气体能够顺利排放到火炬, 并能够顺利烧掉。
2.1 工艺系统设计
要使管道系统的设计达到本质安全, 从工艺设计的角度讲, 第一要严格控制排入火炬系统的气体质量。排入气体的热值能达到自行燃烧或在排入燃烧系统前将热值调整到能够自行燃烧;蒸汽、含油气量较低的惰性气体也不能排入火炬设施;有毒、宜聚合、杂质多的气体不能排入火炬系统。
第二, 设定合理的管网背压[1]。管道系统的设计压力要保证各泄放点泄放的可燃气体, 能够顺利进入, 即能够满足各装置安全阀泄放背压的要求[1]。为避免管道系统的管径过大, 可按实际需要将管网划分为几个不同的压力等级。
第三, 管道直径应满足全厂最大排放量要求。同一事故引起全厂或几个装置排放时, 应对各装置的排放“流量-时间曲线”进行叠加, 取最大值为该事故时的最大排放量。无排放“流量-时间曲线”时, 则按照规范SH 3009的叠加原则, 确定各排放系统和全厂最大排放量。
第四, 全厂排放系统管网应该维持一定的正压。安全放空系统中排放的可燃气体通常都具有较高的温度, 因此为防止系统管网在骤冷时产生负压, 有必要设置管网压力检测和自动补压设施。
2.2 仪表控制系统
火炬系统的安保部分尽量不使用仪表控制系统。智能再高、精度再好的仪表也总有坏掉的时候, 火炬系统是石化厂处理全厂可燃排放气体的最后一道安全防线, 不能有任何失误, 必须确保安全。
2.3 管道安装
从配管设计的要求讲, 第一, 全厂可燃性气体排放系统管网热补偿应采用自然补偿, 且补偿器宜水平安装。采用自然补偿是最为安全可靠的, 其他形式, 诸如波纹管、旋转补偿器、球形补偿器等均存在薄弱环节, 长期使用容易破损, 导致安全事故, 不提倡使用。第二, 管道的固定点要起到真正固定的作用, 且设计的固定架要能够承受足够的推力。随着石化厂的大型化, 火炬管网的管径也越来越大, 管道固定管托在标准图集中是找不到的, 只是简单地模仿设计存在隐患, 要经过认真计算校核, 确保无误。
3 分液和水封系统
火炬系统管网中如存在低点, 或较长管道的中点, 及火炬气进入火炬之前应按规范要求设置积液罐或分液罐。分液罐的设计关键点是能够将排放气中直径大于600μm的液滴分离出来, 防止火炬燃烧时发生火雨。
水封是利用水的静压密封火炬气并隔离火炬与管网的一种装置, 它使水封罐内保持一定的水位并使火炬气能自由流出, 同时防止水封后气体进入火炬气管网。水封系统是全厂火炬系统和火炬设施可靠的防回火安全设施。其“本安”概念是在任何工况下系统必须保证水封有效。
水封在火炬系统中的作用主要是:
保护系统管网不产生逆燃或回火。当火炬系统可燃气压力过低、排放速度小于火焰传播速度或火炬气中氧气含量过高等工况出现时, 在火炬及其系统管网中会产生回火或闪爆, 这时水封将起到逆止作用, 防止火焰继续传播, 保证放空管网乃至上游各装置安全。
维持管网正压, 防止空气进入管网。高温火炬气排放停止时遇到暴雨, 管道内气体温度骤降或在排放的火炬气温度降到某种组分的相变温度时, 火炬气体积急剧变小, 管道内会产生负压, 如果没有水封或水封的水量不足, 则会导致空气由火炬头进入管网系统;还有一种情况是大气压在高程差作用下, 小于空气密度的排放气体处于缓慢流动或不流动时, 水封罐至火炬头出口的管段中会处于负压状态, 如果水封的水量不足, 则可使整个排放系统出现负压, 负压可导致空气从管道或设备的腐蚀空洞进入管网, 造成安全隐患。
作为压力控制设备, 为保持整个放空系统不出现负压工况, 不同密度的排放气体对水封高度的要求不同, 如密度大于或等于空气密度的放空气体充满火炬筒体时, 水封罐内不存在负压, 这种工况下的水封高度只需满足管网维持正压要求;对于放空气体密度小于空气密度工况, 需要适当提高水封高度[2]。
3.1 水封阀组不能代替水封罐
随着节能、环保意识不断提高, 通常在水封罐前的放空管网上引出一个支线, 送往气柜和压缩机, 回收正常生产过程中或小事故引起的小量排放。而放空管网中的压力越高, 回收的气体越多, 这就要求水封罐的水封高度足够高。水封高度增加太高, 在装置事故放空时水封不能及时撤到装置要求的背压, 整个系统将不能正常工作。因此, 设计出了多种水封阀或水封阀组, 拟取代传统的水封罐。
水封阀组和各种水封阀的主要工作原理是, 正常生产时能够将水封提到较高的水位, 提高了系统的背压, 使得可燃气体进入气柜更加容易, 且能够更多地回收火炬气, 提高经济效益;在装置事故状态下, 水封阀组或水封阀能够在几秒钟内撤除多余的水封, 能使装置顺利放空。问题是, 为了尽快撤除水封, 水封阀组的水量较少, 在装置大量放空时, 罐内的水被带走, 不能马上建立起有效水封, 因此防回火功能消失。
3.2 水封系统设计要点
水封系统应该设在分液罐和火炬之间, 尽量靠近火炬。水封距离火炬头越近, 火炬回火爆炸时的体积空间越小, 对系统造成的破坏就越小。
水封罐的设计压力。根据化学计算, 理论上烃类气体在密闭空间内发生爆炸产生的压力为气体压力 (绝) 的7~8倍, 实验证实甲烷和乙烷密封空间的爆炸压力分别为0.66 MPa和0.68 MPa[3]。绝大部分火炬水封罐操作范围在0~34 k P (表压) 内。火炬发生爆炸通常是发生在排放结束时, 此时水封罐内的压力接近常压, 同时考虑到设备设计的许用应力与金属的强度极限有很大的差距。因此, 规范中规定水封罐的设计压力应大于等于0.7 MPa[2]。
3.3 水封高度设计
水封高度取决于水封的目的。用于回收火炬气的水封系统, 建议采用可靠的水封阀组加水封罐的流程来实现水封保护。利用水封阀组水封高度维持回收火炬气的压力, 水封罐防止系统回火和产生负压。
首先, 水封高度应确保排放气体在装置事故排放时能冲破水封排入火炬;其次满足排放系统在正常生产条件下有效阻止火炬回火。对于燃烧速度快, 如氢气、乙炔、环氧乙烷等极速燃烧特性介质火炬气, 应适当增加水封高度, 水封高度应≥300 mm;对于火炬气密度≥空气密度的工况, 水封高度应≥150 mm;而火炬气密度<空气密度时, 水封高度应≥200 mm[2]。
另外, 为防止水封罐前的管道由于高温工况遇降雨, 管道内气体产生骤冷, 导致整个管网出现负压, 规范要求水封罐内应有足够的水量, 有效水封量应至少能够在放空总管产生负压时, 满足水封罐入口立管3 m充水量。
为了保证水封罐内的有效水量, 设计时要使水封罐具有一定的分水功能;同时要保证水封罐内气体水平流速不超过临界速度。
还有一种工况设计时必须考虑, 就是排放气体的温度大于100℃时, 排放的气体会使水蒸发而减少有效水封的水量, 这时自动补水是保证水封罐有效水封的实用方法。
3.4 水封罐的补水设计
水封罐在任何状态下都必须保持水封有效。一般要做到两点:一是正常工况下, 保持水封罐常流水。水量可通过限流孔板限制, 流量为U形溢流管自流能力的50%。二是在事故状态下, 水封罐应设低液位联锁自动补水措施, 保持水封的水位。
3.5 溢流管的设计
溢流管除了排出水封所需多余的水外, 还应有撇油作用, 一般设计成U型。在没有火炬气放空的情况下, 水封罐内的压力为火炬筒体内物料自重产生的压力或者是由于密度小于空气的火炬气产生的负压。为保证最大排放量时溢流管不与大气直接连通, 规范要求溢流管的水封高度应大于水封罐内气体空间的最大操作压力的1.75倍。
4 燃烧系统
任何情况下都要保证排放气通过火炬头时能够燃烧。长明灯长明是此系统“本安”理念的重要保证。
火炬系统的排放气具有不确定性, 时间不定、排放量不定、排放介质性质不定等。同时要求整个系统在任何工况下都能够随时点燃排放气。自动点火具有一定的优越性, 可以节省长明灯常燃的燃料气, 但是电子的东西总是具有一定的不安全因素, 任何一个自动点火系统都不能保证100%的点火成功率, 而长明灯时刻长明, 全天候, 是最可靠的选择。
长明灯要采用清洁燃料气, 有条件可以用天然气作为点火源。采用炼厂高压燃料气时必须经过脱硫处理, 且点火设施前应加过滤器, 避免长明灯管道和长明灯节流孔板堵塞, 同时实现清洁燃烧。
燃烧系统是火炬设施的核心。主要包括火炬头、点火器、密封器、助燃消烟等辅助设备。
国内外火炬头的形式很多, 结构复杂, 各有特色, 关键点是能够使排放气充分燃烧。一般情况下, 全厂紧急事故最大排放工况火炬头出口的马赫数应小于等于0.5;无烟燃烧时火炬头出口的马赫数宜取0.2;处理酸性气体的火炬头出口马赫数宜小于或等于0.2。其它辅助设备应根据需要配备。
点火装置是火炬安全运行的关键。火炬系统应配备可靠的点火控制系统, 要有远程高空自动点火、远程高空手动点火和地面传燃式点火等多种点火方式。
5 结语
火炬设施是石化厂处理全厂可燃气体排放气重要的安全环保设施。火炬排放气具有时间不定、排放量不定、排放介质性质不定等诸多不确定性。整个系统本身的安全可靠是全厂各装置安全可靠运行的重要保证。石化厂火炬系统的本质安全设计理念和措施应得到贯彻和落实。
摘要：火炬是石化厂处理全厂排放可燃气体的重要的安全环保设施。整个火炬系统本身的安全可靠是全厂各装置安全可靠运行和满足环保要求的重要保证。目前, 火炬系统设计中使用了许多自动控制, 自控仪表的失灵会给全厂带来安全隐患。火炬系统“本质安全”设计理念是解决全厂火炬排放气诸多不确定因素的重要保证。对石化厂火炬系统中主要的三大系统“本质安全”设计提出了应采取的设计方法, 对今后同类设计具有借鉴和指导意义。
关键词：火炬系统,“本质安全”设计,火炬气,分液罐,水封罐,水封阀,长明灯
参考文献
[1]王松汉.石油化工设计手册第4卷工艺和系统设计[M].北京:化学工业出版社, 2002.
[2]SH 3009—2013石油化工可燃性气体排放系统设计规范[S].
火炬装置系统 篇7
关键词：数据联合,语义模型,Web Parts
1 概述
国家为化解经济发展与环境保护的深层次矛盾,发布了《安全生产法》和《环境保护法》,对企业的安全环保工作提出了更高的要求。公司火炬系统除异常排放外,各装置还有正常排放,如原料罐顶瓦斯封闭气,氮气封闭气,闪蒸烃塔顶排放气,低压气提塔顶排放气等,因此在火炬异常排放时,查找排放源极其困难,通过关闭火炬总阀使正常排放受阻,易造成操作波动或产品质量不合格。所以通过基于Intuition Executive的火炬监控系统来解决及检测当前存在的环境隐患问题。
2 关键技术及方法
2.1 数据联合技术(Federated Data Source)
数据库联合后,可以在不考虑后端系统的情况下查询各种数据源上的数据。对用户、应用程序和开发人员,这些外部数据源通过别名,显示为本地表。连接到联合数据库,请求将被路由到原始数据源,同时复杂的函数补偿、数据类型转换,高效的数据检索的优化等等都透明的展现出来。联合功能可以扩展到包括包括关系型数据库类型的数据源(如Oracle、sqlserver等)、带时间标签类的OPC数据源、非结构化数据(电子邮件、传真等)、Microsoft Excel电子表格、XML文件和、语义数据源、Web Service数据源等。这些扩展是由WII提供支持。联合数据库的模型如图1所示:
公司监控系统通过数据联合技术集成了视频监控系统、实时数据库、生产运行系统数据、实验室数据、巡检系统、APS、安全环保数据、大机组数据等多套已有系统的业务数据。特别是天然气站现场安装无纸记录仪,采用485模块转换信号进入新增BUFFER机,安装Inscan ROS读取无纸记录仪的通道值,同时Inscan ROS作为OPC服务器,支持PHD读取该服务器的实时数据接入MES。其他分布在厂区各处的17套装置管线上分别新增火炬气排放监控系统各一套,监控信号进各装置操作室。最终所有信号传入公司调度中心、厂区调度室、火炬控制室进行集中监控。
2.2 语义数据模型(Semantic Data Model)
Intuition语义模型允许访问外部信息系统,没有数据同步问题的复杂性。语义数据模型建立在人工智能原则上,语义模型对各类结构化数据信息和非结构化数据信息进行跨应用的数据关联,工作时不复制模型,不再需要数据同步,而对数据进行访问,减少了主数据管理的问题。
通过对公司的业务了解,模型设计从业务模型、装置模型、罐模型、仓库模型、设备模型、物料模型以及KPI模型进行语义模型的类设计。类设计完成后,根据公司的业务进行实例化,使用Intuition Model Designer工具,完成总貌模型树的创建。公司的语义模型设计图如图2:
语义数据模型的优点:
1)模型是'轻量化'和'灵活的'。
传统的关系型模型在投入生产后灵活性大大降低.适合处理大量静态信息模型或复杂事务处理的应用。一旦建立了表中的数据和内容,很难改变表和对象关系。这些早期的表结构、键和数据类型的决策会影响应用程序的未来决定。语义模型允许我们随时定义结构,即使在运行时我们也能够推断结构。语义模型灵活,擅长处理复杂性和管理变革,更适合支持一个'生态体系'的联合数据,特别是经常变化的环境中,在生产环境不断的膨胀时。例如,管理工程经营中成千上万资产的生命周期和维护退休相关的信息流。
2)创建连接多个数据仓库的虚拟数据仓库,并且数据保持不变。
传统的系统需要创建新的数据资料库和所有必要的业务数据复制到数据库。这种方法延缓了合并信息的存储速度,需要软件和硬件复制数据,一旦数据源系统改变,就需要有人维护更新系统库。语义模型采集联合数据的一个优点就是自动检测新的数据,不需要复制数据,大大简化了更新模型变化的工作。
3)模型能在非标准环境中建立标准。
数据库通常快速增长并且没有标准。用统一适用标准来迁移历史数据库是困难的而且需要花费大量资金。语义模型允许我们为已有数据源创建一个顶层法则并将其改造成一个标准模型。他们可以平等适用于从不同的本体相似的概念,如在不同的系统(历史库、ERP、CMMS)发现相同的实体("泵"或"原料")。
2.3 Web Parts技术
Web Parts是一组用于创建网站的集成控件,支持最终用户直接从浏览器的网页中修改内容、外观甚至性能。修改可以应用到网站上的所有用户或个别用户,可以将设置保存到保留用户的个人偏好用于将来的浏览器会话。开发人员可以授权最终用户个性化动态Web应用程序,而无需开发人员或管理员的干预。使用Web Parts控件集,最终用户可以像开发人员一样进行如下操作:
1)个性化页面内容和布局。用户可以将新的Web Parts控件添加到页面,请将其删除、隐藏他们,或减少他们像普通窗口。可以将Web Parts控件拖到页上的不同区域,或更改其外观、属性和性能。
2)导入或导出管理。用户可以导入或导出Web Parts控件设置,包括属性、外观甚至控件中的数据,用于其他页或站点,这降低了最终用户对数据输入和配置的要求。
3)创建连接。用户可以建立控件之间的连接,例如,图表控件可以显示数据的折线图。用户可以个性化操作,不仅连接数据,可以改变图表控件的外观和细节。
4)管理和个性化站点级设置。授权用户可以配置站点级别设置,确定谁可以访问网站或页面,设置基于角色的访问控制等。
在公司火炬监控系统中,利用Web Parts技术实现了图3中的四大主要功能:装置动态流程图,弹出式超标报警,子弹图指标监控,长周期数据趋势查询。
1)装置动态流程图突破了传统平面装置模型设计,采用三D立体的仿真图例,使用组合拼接的方式绘制。显示实时数据的同时,在管线中添加物料走向控件,增强了立体效果,也明确了装置流程走向。
2)弹出式超标报警在监控指标超标时以弹出警告窗口的方式提醒系统使用者关注,及时查看相关信息,妥善处理突发情况。
3)子弹图指标监控以红色圆点以及红色醒目实时数据标记监控指标超标,图例左侧为可调节的监控阀值,以竖线表示此阀值,横线距离竖线左侧越远,表示可控制范围越大;横线距离竖线右侧越远,表示超标越大。
4)长周期数据趋势查询最长可查询一个月数据,较24小时数据查询数据量和可靠性都得到提高。
3 结论
该系统以公司火炬管网监控为主线,整合MES系统、LIMS系统、APS系统、HSE系统等信息,能够以图形化的方式实现数据的分析统计和信息的多维度查询功能,动态监控与展示火炬排放的重要信息和数据。对公司掌控火炬系统异常情况,排查处理问题故障,保障安全清洁生产提供了信息化武器。
参考文献
[1]International,Business,Machines,Corp.Administration Guide forFederated Systems:IBM Info Sphere Federation Server[R].U.S.A.:IBM,2012.
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