北美洲可拆卸式火炬筒系统

北美洲可拆卸式火炬筒系统

由于可拆卸式火炬筒系统在某些情况下具有关键优势，因此一直是全球许多用户青睐的火炬设计解决方案。第一个可拆卸式火炬筒系统是由壳牌公司(Shell)在欧洲设计和部署的。壳牌公司随后将其同样的设计应用到全球主要的炼油厂和化工厂，包括那些位于中东、亚洲和澳大利亚的工厂。后来，许多其他石油、天然气和石化公司也开始采用这种系统。而直到过去的10年，它们才在北美变得更加普遍。

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它们是如何工作的？

可拆卸式火炬筒系统是一种火炬系统，包括一个塔架结构，通常支撑一个或多个火炬筒，以及公用工程管道、楼梯塔、检修平台和一个通用卷扬机滑橇。可拆卸系统的设计可以支持一个火炬筒或多个火炬筒，有些系统多达10个火炬筒。可拆卸式火炬筒系统的主要组件如图1所示。

塔架结构通常由结构钢管制成，可设计为三脚或四脚结构。塔架结构应包括一个楼梯塔以及必要的梯子和平台，以便在高处拆卸设备。屏蔽装置可保护人员免受辐射影响，即使在使用中的火炬筒发生燃烧事件时，人员也可安全接近火炬系统。

火炬筒通常以法兰分段连接，长度在12米至24米（40英尺至80英尺）之间，每段火炬上都预先安装了公用工程管道，为每个长明灯提供燃气/点火/蒸汽。火炬头安装在塔架结构的一个平面上，以便拆卸。火炬筒可以逐段拆卸，在每个部分下放时都要卸下火炬筒和公用工程管道法兰连接处的螺栓。井架结构底部设有倾斜台和倾斜床，可将拆卸下来的部分降至地面。

可拆卸式火炬筒系统配备有一个可拆卸绞车撬块，其中包括一个用于提升绞车和倾斜绞车的单电机。绞车和电机的设计考虑到了相对重和相对恶劣的负载情况，使得单个绞车系统能够服务于塔架结构上的任何一个火炬筒。

有什么好处？

可拆卸式火炬筒系统因其多功能性，在各种炼油、石化和LNG相关应用中非常受欢迎。大多数可拆卸式系统都包括多个火炬筒，而且大多数系统都安装有一个备用的火炬筒。在火炬系统正常运行期间，备用火炬处于空闲、待机模式。当需要对系统中的任何一个活动火炬筒进行维护时，备用火炬筒就会投入使用。需要检查或维护的火炬 头或筒可将其相关的工艺设备转到备用火炬筒，而主要的火炬筒和火炬头则拆卸到地面，以便进行翻新或更换。这种灵活的设计使设备能够在无需关闭工厂或工艺装置的情况下进行必要的维护。

即使不包括已安装备用装置的可拆卸式火炬，也能增加设施的灵活性，因为需要维护的火炬筒/头可降至地面，而无需使用高大且通常昂贵的起重机。可拆卸式火炬消除了这一重大成本，因为可以利用内置的拆卸系统和绞车套件，将单个火炬筒降至地面进行任何维护。这种设计使工厂只需关闭和待维护火炬筒相关联的装置，而无需全厂停机。相比之下，传统的高架火炬系统往往需要调动昂贵的重型起重机到现场，才能进入火炬头或长明灯进行维护。

可拆卸式火炬筒系统的另一个优势是，与传统的独立式火炬系统相比，它们所需的厂区空间要小得多。

案例研究1

本案例研究详细介绍了一套用于美国液化天然气应用的可拆卸式火炬筒系统，该系统已投入使用约五年。在这种情况下，用户选择将热火炬集管和冷火炬集管分开，并将它们分别输送到塔架结构上的不同火炬筒。热集管采用碳钢结构，冷集管采用不锈钢结构。整个火炬筒高度接近150米（500英尺），塔架结构采用三脚设计。每个火炬筒都配备了空气辅助装置，可在连续运行、启动、关闭和维护操作情况下实现无烟性能。

用户希望该系统能为每个工艺火炬配备一个单独的备用火炬筒，这意味着该结构总共包括四个火炬筒：2个热火炬筒和2个冷火炬筒。这使得用户在维护和周转要求方面具有相当大的灵活性，因为在设备保持运行的情况下，每个集料流都可以转移到相应的备用火炬筒。由于采用了可拆卸式火炬系统，因此无需关闭任何一个火炬系统，所有维护工作均可在设备在线时完成。

为了进一步提高在设备运行时维护火炬系统的能力，用户还选择安装了全伸缩式热电偶和可伸缩式飞机警报灯。根据规定，热电偶用于长明灯火焰检测，可以在火炬在线运行时拆卸和更换，这意味着无需拆卸火炬筒即可进行简单的热电偶更换。飞机警示灯也可以通过一个独立的下降系统缩回到地面层，无需拆卸火炬筒。

案例研究2 

本案例研究详细介绍了一套用于北美北部地区液化天然气应用的可拆卸塔架火炬筒系统，该系统于 2023 年完工。与案例研究1类似，用户决定将冷热流程分离到可拆卸井架结构上的不同火炬集管和火炬筒中。用户还增加了一个火炬筒，以处理其设施的海洋燃烧案例。这套可拆卸塔架式火炬系统包括一个安装好的备用火炬筒，适用于处理安装在结构上的三根活动火炬立管中任何一根的流量。该系统高约120米（400英尺），采用四脚塔架设计。该应用的用户可利用相对较高的压力输送火炬 气，并采用高压火炬头设计，以确保在不使用蒸汽或空气等辅助介质的情况下实现无烟性能。

这种可拆卸的系统设计允许用户通过将流量转移到通用备用立管来同时对一个火炬系统进行维护。与案例研究1中的设备相比，这种设计的备用灵活性较低，但成本也相对更低，因为它总共使用了四个火炬塔架（三个主塔架加一个备用塔架），而不是六个（三个主塔架加三个备用塔架）。

这种可拆卸塔架结构还配备了可伸缩热电偶和可伸缩飞机警示灯，可在地面维修和更换这些组件，而无需拆卸任何火炬头或火炬筒。

案例研究3 

本案例研究详细介绍了一套用于北美北部地区炼油厂的可拆卸塔架火炬系统，该系统于2023年完工。在这个可拆卸系统中，用户将燃烧流分成三个专用集管，分别对应高压气流、低压气流和酸性燃烧气流。该系统拥有一个通用的备用火炬筒，适合处理来自三根活动火炬立管中任何一根的流量。该系统高近200米（650英尺），采用三脚塔架设计。该可拆卸塔架位于炼油厂内，因此中压蒸汽可作为无烟性能辅助介质用于火炬头。这种可拆卸火炬筒系统还包括位于塔架结构外部地面上的每个火炬筒的水封罐。

与案例研究2类似，这种设计允许用户通过将流量转移到通用备用火炬系统来同时维护一个火炬系统，而另外两个火炬系统继续保持运行。这表明这种节省成本的设计既适用于液化天然气应用，也适用于炼油厂应用。

与案例研究1和2类似，这种可拆卸塔架结构配备了可伸缩热电偶和飞机警示灯，可以在地面上维修和更换这些部件，而无需拆卸火炬头或火炬筒。

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总结

在炼油厂、石化厂和液化天然气（LNG）设施的大型火炬系统应用中，可拆卸式火炬 筒系统已成为更受欢迎和广为接受的选择。正如我们分享的案例研究所示，有多种设计方案可供选择，包括不同的塔架配置和备用火炬筒选择。虽然这些选项的价格各不相同，但它们在占地面积和维护灵活性方面提供了选择，用户应根据资本成本和总体运营/持续维护预算来权衡。