地面火炬方案

地面火炬系统方案说明

众所周知，天然气、石油化工等企业许多生产装置在生产过程中或开停车状态下或在火灾、停电、停水事故状态下都会产生大量无法利用而必须排出的可燃气体。这些废弃的可燃火炬气目前一般可采用高架火炬或地面火炬方式来处理。但高架火炬在安全和环保方面存在如下问题：噪音大

高架火炬由于火炬气出口速度较快，其燃烧所产生的噪音是无法避免的。同时为改善燃烧状况、减少黑烟产生，需在火炬头处注入蒸汽或强制鼓风，这又进一步使火炬的噪音增大。尤其在生产装置大量排放或事故排放时，地面噪音高达90分贝以上，并且是很难消除的。

热辐射强度大

高架火炬在放空燃烧时，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。

1. 燃烧不完全

燃烧时冒烟：火炬无法保证将大量的废气瞬间完全燃烧而形成黑烟，特别是在事故排放时更加严重，对环境大气产生严重污染；高架火炬的消烟措施，如注入蒸汽、强制鼓风，仅能满足部分火炬气处理的需要（如要满足全负荷处理的需要，会导致公用系统及为庞大，投资浪费），无法保证大量火炬气在瞬间内完全燃烧，从而形成黑烟，尤其是在事故紧急排放时情况更加严重，对环境产生严重的污染。

2. 火焰光污染

高架火炬在事故放空时产生的巨大火焰，有时还会夹杂滚滚浓烟，会使人产生极大的恐慌感，尤其对附近的居民有很大的影响。

3. 火炬点火困难

火炬头点火器处于百十米的高空，容易被风吹熄，其燃烧稳定性相对较差，对高架火炬的安全放空有很大的影响。

4. 处理负荷范围小

高架火炬比较适合某一特定的工况，不能适应较大的负荷范围。在正常排放量时高架火炬可满足处理的要求，但在处理小排量废气时，高架火炬无法保证其能够正常燃烧，完全分解。

5. 较高的运行费用

高架火炬在正常运行时，为保证废气的正常燃烧和完全分解，常常使用注入蒸汽或强制鼓风

等手段，需要消耗大量的蒸汽或电力，运行费用较高。

6. 维护困难

高架火炬高处的火炬头及长明灯给维护带来极大的不便。

由此可见，采用高架火炬方式对火炬气进行处理存在着诸多缺点，它们不但对环境大气造成污染，同时存在诸多安全隐患。

7．占地面积大

根据国家有关规范，高架火炬防火间距必须大于90米。

正是由于高架火炬具有上述缺点，因此高架火炬一般建在离厂区较远而且人口稀少的地方，尤其不适于建造在人口密集、环境质量要求高的场合。

针对上述问题，中国船舶重工集团公司第七一一研究所开发了一种新型的无烟、低噪音、环保型地面火炬设施。

封闭式地面火炬设施由地面燃烧炉、地面燃烧炉支柱、地面燃烧器、防风墙、分级燃烧系统以及长明灯自动点火装置所组成。

火炬气的燃烧是在圆柱形地面燃烧炉的本体内完成。燃烧过程完全封闭，外界看不见火光，没有光污染，低热辐射。圆柱形地面燃烧炉的外壳用碳钢制成，内衬有轻质耐火耐高温陶瓷纤维毯。陶瓷纤维的耐火度大于1790℃，可持续使用在1200℃的环境中，不受下雨或筒体内部温度急速变化的影响，同时具有良好的吸音降噪特性。

在防风墙内铺设鹅卵石，增加地面管道抗热辐射的能力。

圆柱形地面燃烧炉内设有一定数量的、特殊结构的地面燃烧器。地面燃烧器采用梅花形多孔结构，可将大股火炬气分成许多小股，以利其和空气的混合，增加和空气的接触面积，达到无烟燃烧。空气与火炬气的混合主要是依靠火炬气自身的压力和特殊设计的燃烧器来完成。

梅花形多孔燃烧器在圆柱形地面燃烧炉内呈几何均匀布置，以充分利用空气。燃烧器由耐热不锈钢材料制成，以保证其长寿命。

圆柱形地面燃烧炉外围设有防风墙，可防止炉体底部侧风对地面燃烧过程的影响。防风墙为钢筋混凝土结构，墙内衬有轻质耐火耐高温陶瓷纤维毯，可最大限度地降噪和防止热辐射外漏，同地又可有效阻止操作人员进入地面火炬的高温区域。

圆柱形地面燃烧炉内设有若干长明灯，长明灯保持常燃，以便任何时刻有火炬气排放都能及时点燃，以确保系统的绝对安全。

长明灯配设自动点火装置，即当长明灯由于外界因素熄灭时，可自动将长明灯重新点燃，以

确保地面火炬点火的可靠性。

为适应不同工况和火炬气流量变化的要求，地面火炬设施采用分级燃烧、自动分级控制。

即根据排放量大小、事故排放等不同情况将地面燃烧器分成若干组而形成多级燃烧系统。每级燃烧系统通过火炬气的压力来控制，利用紧闭切断蝶阀的开关来达到分级燃烧的目的，通过使用防爆膜旁路以确保安全。

在多级燃烧系统中，只有第一级燃烧系统常开，当火炬气压力足够大从而可以保证地面燃烧器的热负荷，获得很好的消烟效果时后续几级地面燃烧器才会自动逐级打开，以适应不同的排放流量。

从生产装置排出的火炬气进入地面火炬设施的集气总管后首先通过第一级燃烧器喷出并被长明灯的火焰引燃。如果火炬气量较大，第二级燃烧系统及以后各级燃烧系统上的压力控制阀会分别开启并参与燃烧。

高温热烟气在拔力作用下，从圆柱形地面燃烧炉顶部排出。燃烧区域由于拔力的作用形成负压，外界空气能够自动从圆柱形地面燃烧炉底部源源不断地进入燃烧区域内，保证火炬气燃烧。进入圆柱形地面燃烧炉的空气一部分与均匀分布的、特殊结构的地面燃烧器相配合，使火炬气与空气达到最佳混合，从而实现无烟燃烧；另一部分多余空气与烟气混合，可有效降低排烟温度，减少烟气对周围环境的热辐射能力。

由于火炬气的燃烧火焰及燃烧区域均封闭在圆柱形地面燃烧炉和防风墙内，从而避免燃烧时的火焰外泄。因此从防风墙外看不见火光，感觉不到热辐射。

此外，防风墙和圆柱形地面燃烧炉内壁均衬有轻质耐火耐高温陶瓷纤维毯，该材料本身具有良好的吸音降噪特性，因此火炬气的燃烧过程看成是在一个性能良好的消音器内进行，运行噪音非常低。

由此可见，地面火炬设施具有下列技术特点：

1. 自动分级燃烧控制，具有良好的流量适应性；

2. 分级控制，并设爆破片旁路以确保排放安全；

3. 燃烧安全，无回火；

4. 全流量范围内的无烟燃烧；

5. 无光污染、无热辐射及低噪音；

6. 运行费用低；

7. 优良的维护性；