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厂里冒火焰的那个“烟囱”,门道究竟在哪里?

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  在化工厂里,总是可以看到一种冒着火焰的“烟囱”,它日夜不停地燃烧着。有人会说,这要烧掉多少燃料,多浪费啊。是啊!那么,为什么还要这么做呢?


 

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  其实,这并非是烟囱,它的名字叫做安全火炬。

  
 

  

安全火炬有什么用?

  
 

  化工厂在生产过程中,会产生很多易燃易爆的气体,其中很多对人体有害。它们多数比空气重,如果放入大气,经蔓延,会沉积在地面上,并达到很高的浓度,这会造成严重的环境污染,危害人体健康,如若碰到火种,将造成火灾,甚至爆炸。

  
 

  为了防止这些危险发生,人们把它们集中起来烧掉,以防后患。火炬将这些易燃、易爆、有毒、有腐蚀性的气体通过燃烧变成无害的二氧化碳、水或无毒、毒性较小的其它物质。

  
 

  ?

  
 

  将这些燃料直接这样烧掉,的确有些浪费,所以工厂正在千方百计地把火炬气体回收,作为有用的燃料。

  
 

  但是,即使回收得比较彻底,火炬还是不能废除的,因为在发生意外事故时,仍然必须通过它,将大量的可燃气体烧掉,以确保安全。

  
 

  所以,火炬装置可以说是化工厂的最后一道安全屏障。
 

  
 

  

为何有的火炬的形状不同?

  
 

  
 

  
 

  两种类型的火炬分别为高架火炬和地面火炬。两种火炬各有千秋。

  1地面火炬

  
 

  其燃烧就在地面附近发生。它的型式可能是未封闭的传统火炬烧嘴,也可能是带耐火衬里的钢制封闭结构,含有多个烧嘴。

  
 

  优点:运行成本低且维修方便。
缺点:地面火炬的处理能力小,且不能燃烧有毒气体。建设成本较高。

  2高架火炬

  
 

  它的火焰远离地面,在火炬塔顶端燃烧。火炬塔顶端设有火炬头,火炬头部配有长明灯,长明灯经点火器点燃后将一直燃烧,废气到火炬头部时,会立即被点燃。

  
 

  优点:高架火炬处理废气的能力大,建设成本低。
缺点:由于火炬气体出口的速度较快,燃烧时所产生的噪音是无法避免的。同时火炬头处所产生巨大火焰造成的热辐射,对高架火炬附近的工作人员及设备有很大的影响。

  
 

  高架火炬根据其支撑方式,还可以分为塔架支撑火炬、拉索火炬、自支撑火炬。

  
 

  自支撑火炬 ? ? ? ? ? ? ?拉索火炬 ? ? ? ? ? ?塔架支撑火炬

  
 

  

火炬用于处理哪些气体?

  
 

  

不同厂对于火炬要求和使用情况也不相同。比如炼油厂火炬一般在硫磺车间,处理硫化氢气体。火炬处理的气体有:

  
 

  
 

  1、炼厂吹扫气和废气
2、油井中与原油一起排出的不可回收气体
3、鼓风炉排放的气体
4、焦炉产生的不能利用的气体
5、化工过程产生的废气

  
 

  来自炼厂、原油生产、化学工业以及焦炉(所占比重较小)的火炬气,主要由低分子量、高热值的烃组成。来自鼓风炉的火炬气,主要由低热值的惰性组分和CO组成。

  
 

  火炬也用于燃烧处理下水道、煤气化、火箭发动机试验、配有钠/水换热器的核电厂、重水工厂以及氨肥厂所产生的废气。

  
 

  

典型的火炬系统包括哪些?

  
 

  

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  1、?集气总管和从各工艺单元收集气体的管道
2、?用于脱除和储存可凝缩和夹带液体的缓冲罐(脱夹带罐)
3、?专用的密封罐、水封罐或用于防止排放气倒流的设施
4、?单个或多个燃烧器和火炬筒
5、?如果需要,还要配置气体引燃器和点火器,以引燃废气和空气的混合物
6、对于无烟火炬,还要提供外部输送力(蒸汽吹扫或强制通风),天然气、燃料气、惰性气或氮气都可用做吹扫气

  

火炬的结构组成?

  
 

  下面为高架不可拆卸火炬的结构组成。

  
 

  1火炬头

  
 

  火炬头的作用是将废气尽可能燃烧干净。

  
 

  常见的有直筒式,用于天然气火炬、焦炉煤气火炬等;也有倒锥形的,用于水煤浆为原料制甲醇、合成氨的火炬。

  
 

  图为煤制30万吨合成氨/年装置的火炬头

  
 

  还有带消烟功能的火炬,其内部和外部都具有消烟蒸汽管,在石油化工、炼油企业很常见。

  
 

  图为带消烟功能的火炬头

  2点火器

  
 

  
 

  火炬点火器是一种自动点火工具,具有点火可靠、寿命长等优点、发火端耐高温、抗结焦、具有自净能力等优点。

  
 

  点火器原理

  当火炬压变检测到压力达到一定值,点火控制系统开始送电(220V),经高压发生器升至10000V,传送给点火器,电磁阀得电后打开,气体到达点火嘴,点火器得电后产生电弧进行点火,点燃气体。

  点火器使用注意事项

  1、点火时,应先开点火装置,然后喷油(气)点火;一般点火时间不能超过30秒。

  
 

  2、点燃火炬时流程确认一定要到位,在点燃开工火炬时,确认除开工点火器和长明灯的燃气阀门打开外,其余阀门全部关闭。禁止在点燃火炬时将不相关的燃气阀门打开。

  原文中此处为链接,暂不支持采集

  3分子封

  

在有火炬气排放时,可以利用另外一股气体的力量,阻止废气和空气的混合气体返回火炬内部,这样可避免爆炸事故。
 

  
 

  分子封的结构至少有三种。最常见的是迷宫式分子封。(采用比空气轻的气体 如氮气 时用)

  
 

  图为迷宫式分子封

  
 

  另外一种迷宫式分子封的结构,采用比空气重的气体如二氧化碳时用,就是将上图倒过来用。

  
 

  图为迷宫式分子封

  
 

  迷宫式分子封的常见问题

  
 

  (1)结冰堵塞?

  
 

  在高寒地区,分子封如果没有保温、伴热措施,火炬气中的水分会凝结下来,从 ?而结冰堵塞分子封。这个后果是非常严重的。?

  
 

  防止办法:随气温的变化分别采取保温措施或伴热保温措施即可。?分子封做成斜底,最低处开一个排污口,也是一个比较好的办法。

  
 

  (2)钟罩脱落?

  
 

  事故的后果很严重。防止办法:按规范设计、按设计制造,不要偷工减料即可。当然,分子封的材料也很重要。如果火炬气是有腐蚀性的气体,分子封就要用相应的不锈钢材料(例如:304、316L)。

  
 

  有些火炬厂家非常聪明,在分子封钟罩的下面,焊了几个支座,在分子封的上部,焊了几块挡板,就是分子封出了问题,让钟罩也掉不下来、上不去,避免更大事故的发生。

  
 

  (3)杂物堵塞?

  
 

  有些火炬头口径很大,内存耐火材料。时间长了,耐火材料脱落,会堵塞分子封。 ?火炬气中的灰尘、火炬气燃烧后产生的灰尘,也会堵塞分子封。?

  
 

  防止办法:分子封设一到二个检修手孔。堵塞严重,只有拆下检修。

  4火炬筒体

  ?

  是一个钢制的直筒子。两端是法兰,通常下面是与立式水封罐相连, ?上面是与分子封相连。其作用是将火炬头、分子封的重量传递出去。

  
 

  最常用的火炬筒体材料是碳钢。也有碳钢加厚、不锈钢的。对于醋酸火炬,还要使用优质不锈钢 316L。

  5水封罐

  
 

  其作用是防止火炬系统发生回火、爆炸事故。其材料一般为碳钢,也有不锈钢的。

  6分液罐

  

应能分离出排放气体中直径 300μm-600μm 的液滴。以防止下火雨。
 

  
 

  如何消烟?

  
 

  
 

  如要这些气体完全燃烧,需要足够的助燃空气和恰当比例混合的废气和空气,燃烧可能会产生烟,这取决于废气的气体组成、流量以及助燃空气的分布。

  
 

  通常,含有甲烷、氢气、CO和氨的废气,燃烧时不会产生烟;而含有重烃,如:高于甲烷的直链烷烃、烃和芳烃,燃烧时会产生烟。

  
 

  高架火炬通常使用外部辅助来消烟:

  
 

  如:使用蒸汽吹扫或鼓风,通过使气体/废气的更有效混合和扰动达到消烟的目的。还可以用喷水、高速涡流或注入天然气的方法来消烟。地面火炬很少使用辅助措施进行消烟。

  
 

  

为何工厂配有两组火炬?

  
 

  

许多火炬系统都配备两组火炬,平行布置或串联布置,对于平行布置的火炬,一个火炬停工维修时,可使用另一个火炬。
 

  
 

  对于串联布置的火炬,通常,一个是高度较低的地面火炬,用于处理正常情况下较少流量的气体,另一个是高架火炬,用于处理紧急故障工况下的大流量气体。
 

  
 

  

火炬的负面影响

  
 

  
 

  火炬运行的噪音和热量是我们最不想要的负面影响。火炬通常位于远离居民区的地方或充分隔离,以使其负面影响降到最低。
 

  
 

  ?火炬的排放物包括:含碳颗粒(烟灰)、未燃烧的烃、CO及其它部分燃烧和发生了转化的烃,以及NOX。如果火炬气中有含硫物质,如硫化氢或硫醇,则排放物中还会含有二氧化硫(SO2)。

  
 

  火炬排放物中烃的含量与燃烧程度有关,而燃烧程度很大程度上取决于燃料/空气的配比和混合程度,也就是取决于火焰能达到的温度及温度的稳定保持情况。正确操作的火炬可实现燃尽率98% 以上,也就是说排放物中的烃和CO的含量是总烃气体流量的2% 以下。

  
 

  来源:雪萍 展瑞化工707

  
 

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