[发明专利]一种基于膨胀节补偿的火炬管线柔性系统

说明书

一种基于膨胀节补偿的火炬管线柔性系统，包括架空敷设的火炬总管、反应装置和分液罐，反应装置和分液罐连接在火炬总管上，火炬总管由直管段和拐弯管段组成，系统还包括防爆直通式外压直管压力平衡膨胀节和万向铰链拉杆复合型膨胀节，直管段的柔性补偿选用防爆直通式外压直管压力平衡膨胀节，拐弯管段的柔性补偿选用万向铰链拉杆复合型膨胀节；解决大型能源化工装置火炬管线的布置设计难题，提高火炬管线的安全可靠性，同时降低投资，提高火炬管线系统的经济性30%以上。

技术领域

本发明涉及能源化工装置的火炬管线柔性补偿技术，具体说的是一种基于膨胀节补偿的火炬管线柔性系统。

背景技术

火炬系统的组成通常由火炬气分液罐、火炬气水封罐、火炬、火炬管线四个部分组成。火炬系统的主要作用是将能源化工生产装置在正常生产、开/停车以及事故状态下排放出的可燃、有毒气体，通过火炬设施收集并将其安全地燃烧掉，确保装置的安全并减少排放气体对大气环境的污染。火炬系统的管网是排放装置安全运行的基础，即火炬管线是能源化工装置的最后一道防线，它的安全和可靠性至关重要。

由于要将排放气体输送到装置外的安全区域燃烧排空，火炬管线长度一般有几百米甚至几千米。能源化工装置放空火炬管内介质成分复杂、流速高。火炬管线一般采用架空敷设，与工艺、公用蒸汽管道等一起布置，共架敷设。火炬管线受到较大范围的操作温度、压力及这种宽范围操作条件所引起的应力变化作用的影响，管线受力复杂。火炬管线除了受到压力温度变化所引起的应力外还有阀门开闭、管内凝液对管网产生的冲击力，因此火炬管线的固定、导向和支撑系统的设计较为复杂。能源化工装置规模大、排放量大，相应的火炬管线直径大，刚性大，因此降低管道应力，满足管道的柔性要求和稳定性要求，提高管道及其支架的抗冲击振荡能力，保证系统安全，对火炬管线进行冷、热变形柔性补偿是必要的。目前常用的方法是采用Π型弯自然补偿来解决热膨胀产生的应力和变形，即主要是依靠管道材料的自然弹性变形来吸收热膨胀。随着国家 多个“炼化一体化”基地规划的落地，石油化工、煤化工等石化及后衍生产装置更加呈现出生产规模扩大、联建联产和公用工程集中供应的特点，火炬管线直径越来越大，最大直径达到φ3m, 由于管道直径较大，所述的Π型弯补偿其弯管的侧向伸出通常要达到100~120米左右，经济上不仅耗费了大量的原材料，而且占有了大量的土地，同时还需要使用大量的钢结构支撑来约束管道的收缩变形，投资成本高；在安全稳定性方面，如图1所示，采用Π型弯补偿，管道压降大，管道应力高的部位多，支架受力大，管道的柔性和可靠性低。因此大口径火炬管线的布置设计难度大，已经形成了石油石化设计领域的难题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于膨胀节补偿的火炬管线柔性系统，解决大型能源化工装置火炬管线的布置设计难题，提高火炬管线的安全可靠性，同时降低投资，提高火炬管线系统的经济性30%以上。

为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种基于膨胀节补偿的火炬管线柔性系统，包括架空敷设的火炬总管、反应装置和分液罐，反应装置和分液罐连接在火炬总管上，火炬总管由直管段和拐弯管段组成，系统还包括防爆直通式外压直管压力平衡膨胀节和万向铰链拉杆复合型膨胀节，直管段的柔性补偿选用防爆直通式外压直管压力平衡膨胀节，拐弯管段的柔性补偿选用万向铰链拉杆复合型膨胀节；

所述的防爆直通式外压直管压力平衡膨胀节的平衡波纹管靠近其内侧设有平衡波纹管防爆支撑芯筒；

所述的万向铰链拉杆复合型膨胀节包括带中间管的两组波纹管、两套单式万向铰链组件和多个拉杆组件，两套单式万向铰链组件和多个拉杆组件固定设置在带中间管的两组波纹管的外侧，两套单式万向铰链组件的两端和多个拉杆组件的两端分别与带中间管的两组波纹管的两端端管组件连接，两组波纹管上套设有均衡环。

直管段的两端设置中间固定管架，在靠近防爆直通式外压直管压力平衡膨胀节的位置至少设置三个导向管架。

拐弯管段为L型管段或Z型管段。