地面火炬增设流量计与温度变送器及PLC连锁控制系统改造应用
2026-07-09
在石化、煤化工等工业生产中，地面火炬是处置装置非正常、紧急泄压可燃废气的核心安全设施，用于无害化燃烧废气，防范火灾、爆炸及环保超标问题。传统地面火炬多依靠人工巡检、手动操作，缺乏流量、温度参数实时监测与自动联锁保护功能，易出现燃烧不充分、熄火回火、设备超温损坏等隐患，管控滞后、安全风险高，难以适配现代化安全生产与环保管控要求。为提升火炬运行安全性、稳定性与智能化水平，本次对地面火炬实施技改，增设进气流量计、炉膛温度变送器，并配套优化PLC联锁控制系统，实现参数实时监测、异常预警与故障紧急联锁保护，完善火炬安全管控体系。
一、原有地面火炬系统存在的问题
改造前，原有地面火炬无精准监测与自动控制单元，运行短板突出，主要存在三点问题：
一是无废气流量监测。系统无法实时采集、统计废气瞬时及累计流量，操作人员难以精准判断排放负荷与工况状态，流量骤变时易引发脱火、熄火故障，同时缺少流量数据支撑，无法完成废气处理量精准核算，不利于环保溯源与生产分析。
二是无炉膛温度监测。炉膛温度直接决定燃烧效果与设备安全，低温易造成废气燃烧不充分、尾气超标，高温则会加速设备老化、损坏火炬筒体与燃烧器。原有系统仅依靠人工目视判断火焰状态，测温精度低、滞后性强，无法有效把控燃烧工况。
三是无自动联锁保护。整套系统完全依赖人工操作，熄火、超温、流量异常等紧急工况无法自动处置，人工响应延迟性高，极易造成可燃气体积聚、回火爆炸、尾气超标等安全环保事故，不符合化工自动化安全管控标准。
二、系统改造总体方案设计
本次改造遵循安全可靠、精准高效、兼容原有设备的原则，分为硬件增设与软件优化两部分。硬件加装流量计、温度变送器及信号采集模块；软件依托现有PLC系统编写联锁逻辑，搭建集实时监测、异常预警、自动联锁、安全保护于一体的智能化火炬管控系统。
2.1 核心监测硬件选型与安装
结合火炬废气工况特点及现场恶劣环境，选用高适配、高稳定性的工业监测仪表，保障数据采集精准、响应及时。
在火炬进气总管安装智能涡街流量计，设备具备防尘、抗震、耐高低温特性，可实时采集废气瞬时、累计流量，输出4-20mA标准信号接入PLC系统，精准反馈排放负荷变化。
在炉膛核心燃烧区、尾气区多点布置耐高温一体化温度变送器，实时采集炉膛温度并转换为标准电信号上传PLC，测温精度高、响应快，可有效规避局部超温、低温漏检问题。
2.2 PLC连锁控制系统搭建
本次改造依托厂区现有西门子PLC系统，通过拓展模拟量采集点位、编写专用联锁程序、优化上位机组态完成升级。现场仪表采集的流量、温度信号接入PLC模块，经滤波、运算处理后，在中控人机界面实时展示运行参数、设备状态，支持数据存储、曲线查询及导出，实现火炬工况全天候可视化监控。
三、核心PLC连锁控制逻辑设计
结合现场工况与安全规范，系统设计流量、温度双重联动保护逻辑，分级实现工况监测、异常预警与紧急联锁，全方位防控运行风险。
3.1 温度连锁控制逻辑
系统设置四级温度阈值管控：炉膛温度偏低时，触发声光预警，提醒人员排查工况、避免燃烧不充分；温度降至熄火临界值，判定火炬熄火，立即联锁关闭进气阀，启动氮气吹扫置换，防止可燃气体积聚、回火爆炸。
炉膛温度超标时，优先触发超温预警；温度持续升高达到联锁阈值，PLC自动调节进气阀开度、降低燃烧负荷，温度无法回落时立即切断进气，停机保护筒体、燃烧器等核心设备，避免高温损坏。
3.2 流量连锁控制逻辑
针对流量波动风险设置高低流量双重联锁：进气流量超低时，火焰稳定性差，系统自动微调助燃风配比、开启长明灯稳燃，同时发出预警，规避小火熄火故障。
进气流量超高、超出火炬额定处理负荷时，系统触发过载预警，自动启动应急助燃系统，保障废气充分燃烧，杜绝冒黑烟、尾气超标问题；同时锁定峰值数据，为装置故障排查与工况分析提供依据。
3.3 故障联动与报警逻辑
系统具备仪表故障自检功能，流量计、温度变送器出现信号中断、数据异常等故障时，PLC即时定位故障点位、触发声光报警与上位机弹窗提示，同时锁定当前运行状态，防止误联锁、误操作。所有报警、联锁动作自动留存日志，满足溯源与设备运维需求。
四、改造实施效果与应用优势
本次技改完成调试投运后，系统运行稳定、联锁动作精准可靠，彻底解决原有火炬粗放式管控短板，在安全、环保、智能化方面提升显著。
一是实现参数精准可视化管控。依托仪表实时采集数据，替代人工目视判断，流量、温度参数实时可查、可追溯，助力燃烧工况精细化调控，为生产优化、环保核查、设备检修提供可靠数据支撑。
二是筑牢自动化安全防线。PLC自动联锁替代人工处置，大幅缩短故障响应时间，有效规避熄火回火、气体积聚、设备超温、尾气超标等安全环保隐患，保障生产装置平稳运行。
三是提升智能化与合规水平。火炬实现全自动监测、智能调控、自动保护，减少人工值守工作量，同时燃烧工况稳定、排放达标，完全满足安全生产规范与环保管控要求，合规风险大幅降低。
五、结语
本次地面火炬仪表增设与PLC联锁技改，有效解决了传统火炬监测缺失、保护滞后、管控粗放的问题，构建了全天候、自动化的安全防护体系，显著提升了火炬运行安全性、稳定性与环保达标能力，降低运维成本与事故风险，为企业连续安全生产提供有力保障，也可为同类火炬智能化升级提供参考。