1.项目概况：

火炬是石油、石化企业重要的安全设施，它的正常运行对石化企业安全生产至关重要。火炬安全主要涉及到泄放安全、点火安全及燃烧安全三个方面。近年来，国内外因火炬系统工艺设计不合理、设施设备存在缺陷和操作不当等原因导致的事故时有发生。因此，开展火炬系统的工艺安全性研究对确保火炬系统的安全运行显得尤为重要。

本项目对中国石化炼油装置火炬系统开展了全面调研，并对青岛炼化等8家企业进行了专项评估，系统的掌握中国石化炼油装置火炬系统安全可靠性关键问题。针对点火安全，对炼油火炬点火系统的安全可靠性和长明灯运行方案进行专项研究，提出基于风险的“HAZOP+QRA+RM+FTA”炼油火炬点火系统安全可靠性研究方案，及点火系统相关硬件配置、表决逻辑及运行维护要求，明确了炼油火炬长明灯“长燃”要求。针对回火问题，系统开展炼厂火炬系统防回火相关的工艺设施理论计算研究，得出防回火设施设计要求及运行维护要求。针对泄放安全，开展火炬气管网动态模拟，全面评估各管段的泄放气体流速及各装置出口背压等关键工艺参数。针对火焰监测可靠性问题，开展基于火焰离子监测的新型火炬燃烧监测技术，完成产品开发和现场工业化测试。形成《中国石化炼油火炬系统安全运行指导意见》，为企业火炬系统安全设计、安全运行和维护提供了有力的技术支撑。

2.主要成果：

（1）针对火炬系统管网的安全泄放，开展了典型工况下分子封造成的泄放系统压力降模拟分析和计算，为管网设计提供了重要参考数据；采用Aspen对某石化厂富氢火炬气管网进行了模拟，评估了各管段的泄放气体流速及各装置出口背压。

（2）对炼油火炬点火系统的安全可靠性和长明灯运行方案进行专项研究，形成基于风险的炼油火炬点火系统安全可靠性评估技术，确定了火炬点火系统安全可靠性的要求；建立了火炬点火系统可靠性模型，定量评估点火系统在不同硬件配置、表决逻辑及维护条件下的平均需求时的失效概率；同时得出了制约火炬点火系统可靠性的关键因素；研究了不同泄放频率及后果等级下，长明灯熄灭时火炬系统的风险，提出了基于风险的炼厂烃类火炬和酸性火炬长明灯运行方案，及点火系统相关硬件配置、表决逻辑及运行维护要求。

（3）针对火炬系统的防回火设施，开展防回火相关的工艺设施理论计算研究：建立了烃类气体及氢气在水封罐密闭空间爆炸超压的计算模型，并得出爆炸超压强度，给出富氢气体排放和烃类气体排放系统的水封罐设计压力指南；确定了典型泄放气体的水封高度曲线，建立了炼厂典型泄放气体水封高度的安全设置指南；开展了多因素下火炬筒体安全吹扫气速研究，建立了火炬筒体在空管下氮气安全吹扫气速计算公式；对带有分子封的火炬筒体，给出了API521推荐的安全吹扫气速下火炬筒体氧气浓度分布，研究了氮气吹扫气速与分子封直径、大气风速的关系；建立流体封氮气吹扫模型，给出了国内典型流体封在不同吹扫气速下的氧气浓度分布曲线，确定了其最小安全吹扫气速；开展了流体封结构优化研究，确定了API521给出的安全吹扫气速对应的挡板长度要求；建立了泄放管网温降模型，得出极端情况下管网压力的最低值，建立了典型管径及泄放温度下的补氮气量设计指南。

（4）针对火炬燃烧过程安全稳定问题，开展基于火焰单项导电性的新型火炬燃烧监测技术研究，设计和开发了火炬系统火焰离子探测技术电路及火炬火焰离子探测器，完成实验室和现场试验测试，解决了传统火炬燃烧监测技术存在的响应速度慢、信号误报率高的问题。

（5）编制完成企业规定《中国石化炼油火炬安全运行管理指导意见》，并运行2年。

（6）开发炼油火炬系统信息动态数据库。可实现动态收集火炬关键运行数据，全面分析和掌握各炼厂火炬系统的配置现状及运行状况。

3.创新点和知识产权：

（1）形成基于风险的“HAZOP+QRA+RM”炼油火炬点火系统安全可靠性评估技术，确定了火炬点火系统安全可靠性要求，为长明灯“长燃”提供了理论依据。

（2）系统开展了炼厂火炬系统防回火相关的工艺设施理论计算研究，建立烃类气体及氢气在水封罐密闭空间爆炸超压的计算模型，建立了分子封和流体封氮气吹扫模型，开展了多因素下火炬筒体安全吹扫气速研究；完成新型火炬流体密封器的设计。

（3）完成新型离子火炬燃烧状态监测技术及产品的开发和测试。

（4）发表文章10篇（含1篇SCI）；申请发明专利2项，实用新型专利5项；编制中国石化管理规定1项；中国石化认定专有技术3件；软件著作权1件。

4.成果应用情况：

（1）对清江石化、金陵石化、齐鲁石化、洛阳石化、武汉石化、镇海炼化、青岛炼化、海南炼化等8家企业火炬系统进行了全面评估。共发现关键安全问题214项，并提出整改措施，企业进行了隐患整改，提高了火炬系统安全可靠性水平。

（2）本课题形成的《中国石化炼油火炬系统安全运行指导意见》已在企业全面实施，为企业火炬系统的安全设计、运行及维护提供了有力的技术支撑。各家企业按照管理规定对炼油火炬系统进行了自查和隐患整改，提升火炬系统的本质安全水平。

（3）长明灯“长燃”要求及系统防回火研究成果已在企业进行了实施，降低了火炬系统事故发生概率。

（4）应用基于风险的火炬点火系统安全可靠性评估技术，对镇海炼化、高桥石化、石家庄炼化等企业火炬系统进行安全可靠性评估，有效提高了火炬系统点火系统的硬件配置及运行维护水平。

（5）火焰离子监测系统在齐鲁石化2#火炬进行了工业应用，运行良好。具有响应时间短、结果可靠等优点，可以有效解决现有检测技术（热电偶、紫外监测等）存在的问题。离子火焰检测探针及配套长明灯联合应用，燃气可从40kg/h降为6kg/h，1只长明灯节约燃气298吨/年（约合60万元/年），并可节省高压发生器更换费用20万/年。