厂里冒火焰的那个“烟囱”，门道竟然这么多！
本帖最后由 twq19810302 于 2023-3-7 15:09 编辑在化工厂里，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
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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
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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。
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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？
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
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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。
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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。
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2点火器
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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。
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）
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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。
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]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
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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
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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？
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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
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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。
安全无小事，
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