化工废气高架火炬结构优化及工程应用案例

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的能量进行自动化的调节。

在热量过高时，通过加大旁路的流量来降低温度，并且对冷凝液进行回收，循环利用，让整个的变换系统发挥最大的效用[2]。

2.5增加经过气化炉的开工黑水排放到碳洗塔的管线
一般来说，正常的气化炉出口的黑水都要经过高压闪蒸分离器来进行热量回收和黑水浓缩，不过在开工时，气化炉的压力相对来说会比较的低，这样的话，黑水就没有办法排放到高压闪蒸分离器内，只能够排到真空闪蒸罐内，所以就要在气化炉到真空闪蒸罐之间增加一条管线，虽然这样会大大的扩大管道的尺寸，达到大量气化的目的，但是由于气化炉到真空闪蒸罐的距离比较的远，这种做法虽然可以解决问题，但是也增加了成本的投入，增加了配管设计工作的难度，所以显然是不可行的。

为了优化这种情况，科研人员发现了一种新的解决方案，就是将气化炉内的开工黑水排放到离气化炉的距离比较近的碳洗塔内，简化开工的管线。

并且由于气化炉的压力是大于碳洗塔的，就更有利于保证开工黑水顺利的排放到碳洗塔内，这种做法，既不需要增大管道的尺寸，又可以巧妙的解决开工黑水的排放问题，简化了气化炉的连投过程，在一定程度上推动了水煤浆工艺的发展。

2.6在除氧器的放空系统中增加回收的装置
现阶段市面上的GE 水煤浆气化装置的除氧器大多是直接排放到大气中的，在一定程度上对环境造成影响，造成了资源的浪费，没有做到循环使用，不符合现代人环保的理念，并且排放现场乌烟瘴气，影响当地的空气质量，甚至对周围的环境造成破坏[3]。

所以为了解决这个缺点，我们开始对蒸汽进行回收，在除氧器的防空管上增加一个水冷气和一个气液分离罐，将经过冷却之后的气体排入到火炬进行燃烧排放，然后将冷凝液再送入到会水草中进行二次回收利用。

另外，由于除氧器的压力比较低，但是火炬的总管会发生压力的波动，所以就在火炬总管的压力比较高的时候，进行直接防空，保证需要放空的蒸汽可以顺利的进入火炬系统。

这样的技术无疑是GE 水煤浆气化工艺改进历史上的光辉一笔，对我国的水煤浆气化工艺的发展起到了很大的指导作用。

3结语
从文章对GE 水煤浆的气化工艺改进措施中可以看出，这些工艺的改进主要集中在两个方面，安全和节能，这既符合社会发展观的要求也是未来各行各业的发展宗旨。

并且我们可以看出，在这几十年的发展中，经过经验的积累，GE 水煤浆气化工艺已经开始日渐成熟，现阶段的改进也主要是在一些工艺细节上，不过有的改进还存在争议，需要进行进一步的探讨。

希望本文可以给一些有关方面的人士提供一定的参考价值。

参考文献：
[1]张延斌,李义科.GE 水煤浆气化水系统稳定运行与节能工艺改造[J].河南化工,2018,35(03):51-54.[2]马小璐,杨宇,石小波.德士古水煤浆气化技术简介[J].内蒙古石油化工,2017(09):80-82.[3]潘进平,许明.GE 水煤浆气化装置优化与技改[J].氮肥与
合成气,2018,46(09):14-16.
化工废气高架火炬结构
优化及工程应用案例
孙恕坚赵娟端午祥张龑赵亮（南京博纳能源环
保科技有限公司，江苏南京210048）
Chem ical Exhaust Gas Elevat ed Flare St ruct ure
Opt im izat ion and Engineering Applicat ion
Sun Shujian,Zhao Juan,Duan Wuxiang,
Zhang Yan,Zhao Liang
(Nanjing Bona Energy and Environment SCI&TECH Co.,Ltd.,Nanjing,Jiangsu,
210048)
摘要：文章简要介绍了现有高架火炬存在的技术缺陷，针对现有的废气焚烧工业火炬存在稳焰效果不理想、点火系统不可靠、燃尽率不能有效保证等问题设计开发出新型的工业废气高架火炬，该火炬通过优化头部结构及点火系统，可以适应多变化工况下的排放气处理，安全、稳定、自动化水平高，且排放尾气符合环保标准。

文章通过引用已有实际工程应用案例进一步证实该火炬系统的优越性。

关键词：高架火炬；稳焰；脱火；回火
Abstract:This paper introduces the technical defects of the exist⁃ing elevated flare,and elaborates on the design and development of a new type of industrial exhaust gas elevated flare for flame sta⁃bility,blow-off,backfire,etc.,optimizes the structure and igni⁃tion system of the flare tip,and references existing projects.The application case further confirms that the flare system can be adapt⁃ed to the exhaust gas treatment under multiple changing condi⁃tions,with high safety,stability and high level of automation,and the exhaust gas meets environmental protection standards.Key words:elevated flare;flame stabilization;blow-off;backfire
化工生产装置在开、停车以及事故状态下会间断或连续排放出有毒、可燃性气体，火炬系统可以将其收集、安全燃烧并排放，确保工艺安全并减少排放气体对大气环境的污染。

当今煤化工、石油化工及精细化工的生产装置逐渐向生产规模扩大化发展，生产装置在开停车、运行、特别是突发事故时将排放出大量有毒、可燃气体，且排放工况远较单一产品的装置复杂[1]。

化工生产的安全性与环保型已越来越受到重视，在大型化工装置中设置火炬系统来处理排放气是十分必要的。

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目前高架火炬由于火炬头在高空，火焰不稳定，容易灭火；另外，工况变化时火炬内压力变化会使空气倒流，造成回火，若放散量大时，又容易脱火，都可能引起爆炸。

目前常用稳焰和防回火措施仍有弊端，针对以上问题设计开发了一种安全性能高，可有效改善火焰稳定性，且能保证燃尽率的工业火炬。

1化工废气高架火炬
针对现有的废气焚烧工业火炬存在稳焰效果不理想、点火系统不可靠、燃尽率不能有效保证等问题，设计开发一种结构合理，适用于不同废气、各种工况下，燃烧稳定、安全高效的废气焚烧工业高架火炬。

1.1项目概况
某科技公司年产5万吨二硫化碳2万吨水刺无纺布循环经济项目采用高压天然气法生产二硫化碳，火炬工段需处理装置正常开停车、停水、停电以及紧急停车下所排放的可燃气体，可燃气体来自PSA 天然气净化工段、熔硫及硫过滤工段、二硫化碳合成工段、H 2S 制硫炉工段、制酸单元等。

高架火炬的设计条件为最大排气量的火灾工况，设计处理气量为37843
kg/h 。

火炬单元流程如图1所示。

图1火炬单元流程示意图
1.2火炬头
火炬头是火炬单元中最重要的设备，该项目根据放空气的性质设计，以达到燃烧稳定完全的目的。

火炬头设计参数如表1所示。

火炬头结构示意图如图2所示。

1—高空点火组件；2—长明灯；3—流体封；4—隔热室；5—稳焰块；6—破
风圈
图2火炬头结构示意图
表1火炬头参数
序号123456
内容设计处理量设备型式规格材质设计压力设计温度
技术说明37843kg/h 亚音速扩散型DN400/350，H4000上部310，下部304
0.35MPa 1000Ⅱ
针对可燃性放空气，火炬头采用亚音速扩散型结构。

火炬头入口端设有三极流体封，流体封材质为304。

流体封采用倒松塔结构，利用吹扫气体来阻止空气倒流进火炬筒体，可应对各种特殊工况下的压力变化。

火炬头出口设稳焰块，保证在最大量放空时不脱火。

隔热室上部外侧设有破风圈，防止大风天气下在火炬头外壁产生负压，引起火焰倒翻，烧坏火炬头和塔架最上层平台设施。

同时可保证火炬头火焰的稳定性，提高放空气的处理效果，同时稳焰、防共振，保证火炬放空气的处理效率。

1.3点火系统
火炬头对称布置三组点火装置，每组包含一个长明灯和一组单独的地面爆燃管和高空点火器。

自动、手动种点火方式结合，可保证火炬系统稳定可靠。

表2点火系统参数表
序号1234
设备名称设备型式天然气接口天然气耗量
Nm 3/h 爆燃管材质
地面爆燃系统
爆燃DN25—304
高空点火器定向内传焰DN253304
长明灯喷射隐射型DN252310/304
地面爆燃系统利用燃料气作为燃烧介质，利用仪表空气作为助燃介质，通过控制其压力流量在爆燃腔及下游管路达到设计的混合比例，通过电点火设备在爆燃腔处点燃混合气体，将火焰传至长明灯处，从而点燃长明灯。

地面爆燃系统的操作结构均在地面附近，长明灯附近的高温部位仅有刚性结构，无易损件，故其故障率低，使用寿命长，操作维修方便。

是长明灯点火的最佳备用装置。

2结语
与常规的废气焚烧工业火炬相比，该项目应用的工业废气焚烧高架火炬具有以下优势：
（1）结构设计合理，安全稳定性高，废气分解完全，适应厂区多种特殊工况，可实现达标排放，环保性强。

（2）稳焰效果显著，不脱火，火炬筒内压力稳定，不回火，有效避免爆炸风险，安全性高。

（3）高空点火与地面爆燃，自动与手动，多种点火方式结合，可保证火炬系统稳定可靠。

参考文献：
[1]赵中.高架火炬在煤化工装置中的特性及设计要点[J].
化学工程,2017(12):70-73.
作者简介：孙恕坚（1976-），男，工程师，主要从事燃烧控制及三废焚烧等节能环保技术方面的工作。

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