空气消烟在火炬中的成功应用

第

46

卷第

1

期

2020年1月Petroleum Engineering

石油工程

Chemical Engineering Design Communications

化 工 设 计 通 讯

空气消烟在火炬中的成功应用

何 敏

（江苏中圣高科技产业有限公司，江苏南京 211112）

摘　要：火炬燃烧是大量的可燃气体在有限的时间和空间内进行燃烧处理的过程。急速的燃烧需要大量的空气，此时若氧

气的供应不足，就会出现燃烧不完全的现象。若火炬气中含有较重的组分，燃烧的火焰会出现冒黑烟的现象。火炬的常规消烟

有三种方式：蒸汽消烟

、空气消烟和燃料气消烟。主要探讨空气消烟在火炬中的成功应用。

关键词：火炬；消烟；空气消烟；环保

中图分类号：TQ052.7　　文献标志码：B　　文章编号：1003–6490（2020）01–0014–02

Successful Application of Air Smoke Suppression in Torch

He Min

Abstract：Torch combustion is a process in which a large number of combustible gases are burned in a limited time and

combustion requires a large amount of this time，if the supply of oxygen is insufficient，incomplete combustion will the

flare gas contains heavier components，the burning flame will emit black are three ways to torch smoke

：steam，air，and

mainly discusses the successful application of air smoke suppression in the torch.

Key words：torch；smoke elimination；air smoke elimination；environmental protection

在石油化工工业迅猛发展的今天，炼油、化工、塑料、

制药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。由于这些装置的规模化和

相互连带关系，在日常运行、开停车工况特别是停电、停水、

停气等突发事故发生时，装置将排放出较大量的排放气。为

保证生产装置的系统稳定和安全，这些大量的排放气不能通

过常规的存储或热能转化进行回收利用，常规安全的做法是

将排放气体通过火炬气管网送到火炬去燃烧处理。火炬系统

的设置需要兼顾稳定生产、安全和环保三大作用。如图1所示。

为避免该种情况，将小流量火炬气引出，单独作为小流量火

炬系统处理。一般煤化工项目中的酸性气火炬的处理量较小，

且酸性气热值低，不易燃烧，需要额外添加伴烧燃料气，工

程上常将大火炬系统的小流量气切换进入酸性火炬头，一方

面确保了小流量工况的完全燃烧，另一方面也为低热值不易

燃烧的酸性火炬气提供助燃气维持燃烧的温度场。

但如果没有任何消烟措施，酸性气火炬气中的含硫成分

及小流量的烃类火炬气在酸性气火炬头燃烧会发生燃烧不充

分的冒烟现象。2011年某项目的全厂火炬的酸性气火炬在运

行过程中就发生过此类现象。火炬作为处理各个装置泄放废

气的安全通道，安全、高效、稳定的燃烧是关键，不完全燃

烧导致冒黑烟的现象会给周围环境及工厂居民的生存空间带

来威胁，为企业的社会名誉带来不良的影响。

由于酸性气一般含有H

2

S等的酸性气体，不适宜使用通

常的蒸汽消烟方式，酸性火炬气中的H

2

S，一旦与水结合，形

成的弱酸会对火炬头的材质（SS310）造成严重的腐蚀，损害

火炬头的使用寿命。这种情况下，根据实际情况创造性地提

出了在不能利用蒸汽消烟或者没有蒸汽条件的场所，采用高

压压缩空气代替蒸汽对火炬头燃烧进行消烟。在火炬头上增

加了压缩空气消烟措施的设计，通入火炬头的压缩空气管道

配备了调节阀组，根据控制室排放监控，手动调节压缩空气

流量，达到消除黑烟的目的。

2 关键技术和疑难问题

燃烧过程是涉及到流动（湍流）、传热、传质、化学反应

在内的复杂的物理化学过程。火炬头的设计对理论分析和试

验手段的要求均很高。蒸汽消烟是利用蒸汽引射卷吸空气及

高温分解水分子得到氧气来给火炬气燃烧增加含氧量。空气

消烟是直接利用空气引射空气及本身的氧含量给火炬气的燃

烧增加含氧量。

在出现某项目的酸性气火炬头冒黑烟的问题后，考虑到

其是不能用蒸汽消烟的场合，创造性地利用压缩空气强制引

射空气助燃，火炬头的结构形式独创，成功地解决了压缩空

气消烟的难题。

采用压缩空气对火炬的冒烟情况进行消烟选取的空气的

压力不宜低于0.7MPaG，消烟所需的压缩空气的耗气量

G

（kg/

[1]

h）可按如下公式

进行计算：

G

=

k

×

q

cm

×（0.68-10.8/

M

C

）

k

：比例系数，取值为1.2~2；

q

cm

：排放气体中碳氢化合物的质量流量kg/h；

M

C

：排放气体中碳氢化合物的平均分子量。

2.1 空气消烟的应用

图1 火炬排放冒黑烟的现象

大型的炼油、石化及相关产业项目的规模越来越大，生产

装置在开停工或事故工况下泄放的火炬气量也越来越大，导

致火炬的规模越来越大，火炬头的直径越来越大，对火炬安

全稳定的燃烧要求也越来越高。按照石化规范

[1]

重组分的火

炬气在火炬系统中通常都会经过火炬气分液罐将液滴直径大

于600μm的成分分离出来，防止火炬燃烧下火雨。由于一般

火炬气的泄放温度都比较高，在事故排放过程中，重组分来

不及冷凝下来就已经去火炬头燃烧处理，根据燃烧原理，这

些重组分的火炬气的燃烧都需要大量的空气，如果来不及供

给足够的空气，火炬头就会冒黑烟或下火雨，所以为保证重

组分的火炬气安全稳定的燃烧，通常会从火炬气的燃烧特性、

火炬头的结构形式、消烟的方式等因素对火炬气的燃烧进行

选择性的改进，对应的处理方法有音速及亚音速火炬的研究、

消烟介质注入火炬头方式的研究、空气（蒸汽或燃料气）的

消烟介质的研究等。

1 提出空气消烟的课题

在大型煤化工项目中，MTO装置及PP、PE装置的泄放

气通常为分子量较大的烃类火炬气。随着煤化工项目的规模

越来越大，烃类火炬筒体的直径也较大，无法兼顾烃类火炬

系统小流量工况下的稳定燃烧，导致经常发生的焖烧情况。

收稿日期：2019–12–16

作者简介：何敏（1985—） ，女，湖北南漳人，工程师，主要从事全

厂尾气处理方面的工作。

某项目通过实际改造，验证了压缩空气的消烟效果，取

（下转第21页）

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