地面火炬和高架火炬的特点分析

地面火炬在实际应用中的安全与环保分析摘要：以武汉80万吨/年乙烯工程的ZEECO多点式地面火炬为分析对象，介绍了多点式地面火炬的概况。

同时，对地面火炬在实际运行中的安全可靠性以及环保情况进行了分析。

关键词：地面火炬安全环保可靠性分析一、武汉乙烯工程多点式地面火炬简介火炬排放装置是石油化工企业相关生产装置必不可少的安全排放燃烧设施，其能否正常运转对装置出现火灾或断电等紧急状况时防止装置由于中断而转为灾难至关重要。

火炬按照不同的分类方式有不同的类型，按燃烧器是否远离地面可分为地面火炬和高架火炬，按火炬燃烧器的形式可分为单点燃烧火炬和多点燃烧火炬。

武汉80万吨/年乙烯工程选用的是多点燃烧火炬，采用的是美国ZECCO公司技术，是目前国内燃烧排放量最大，技术最先进的地面火炬。

按照工艺装置火炬气排放情况，火炬系统分为火炬气可回收和不可回收情况，不可回收火炬气又分别进两套不同的火炬系统，即烯烃火炬和聚烯烃火炬。

烯烃火炬用于处理乙烯裂解装置、裂解汽油加氢装置、丁二烯抽提装置、芳烃抽提装置、MTBE/丁烯-1装置、中间罐区、原料罐区以及铁路装卸站各工况下排放的高压火炬气。

烯烃火炬设计最大排量为1620t/h，共有19级燃烧器，42支长明灯以及692个烧嘴。

聚烯烃火炬用于处理JPP装置、STPP装置、LLDPE装置、HDPE装置、产品罐区、C5分离装置各工况下排放的高压火炬气。

聚烯烃火炬设计最大排量为670 t/h，共有12级燃烧器，28支长明灯以及289个烧嘴。

根据火炬气泄放压力进行升降级控制，前五级设置蒸汽消烟设施。

每级燃烧器配置有2支长明灯（2-5级3支长明灯），每支长明灯有HEI和FFG两种点火方式，可实现自动、远程和就地点火。

地面火炬系统是通过控制燃烧器处的泄放气体速度（压降）来保证适宜的火焰形状，并保证火炬气在整个运行范围（0-100%的设计流量）能够达到无烟燃烧。

为保证燃烧器的压力能够一直保持在最佳运行的合适范围内，火炬系统采用特殊的分级运行。

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。

火炬类型包括高架火炬和地面火炬,从处理能力、燃烧效率、环境保护及公用工程消耗等方面比较,地面火炬有其明显的优势。

如果对地面火炬在事故状况下的燃烧控制、尾气处理、防辐射、降噪等技术环节进行进一步调整改进,它将成为石化装置火炬系统未来发展的主要选项。

设置火炬的目的和作用在石油化学工业迅猛发展的今天,炼油、化工、塑料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。

火炬是石油化工企业必设的安全环保系统,用于处理装置事故停车或超压排放的有毒有害介质。

本文从新建高架火炬系统的工艺改进出发,介绍了高架火炬系统的改造原因,阐述了火炬工艺流程布局、火炬塔架选型、阻火设备、系统凝液的回收等方面的改造情况。

通过工艺和设备的改进以及安全环保的全面考虑,消除了火炬运行中的隐患,为企业的安全平稳发展提供了保证。

一．火炬装置配置及功能整套火炬装置包括燃烧器、分子封、阻火器、水封系统、分液罐、吹扫系统、点火系统、控制检测系统等。

燃烧器材质选用不锈钢，配置长明灯。

水封系统包括水封槽和辅助槽，与分子封一样，可确保可燃气体因压力波动引起的回火爆炸事故；分液罐可有效去除天然气、煤层气中含有的液体颗粒，杜绝“火雨”现象的发生；吹扫系统是在每次间断放空前后火炬装置重新投入运行必备的安全保障手段；控制检测系统具有自动点火、自动吹扫、各种危险状况自动保护和压力检测、火焰检测等功能，最终通过PLC控制实现整套装置的安全运行。

二、技术特点1、自动点火火炬由自动控制柜控制外部阀组及高能点火设备等进行自动点火。

2、自动柜内的PLC及智能数显控制仪可将各种气体系统压力变送器送来的4~20毫安管压信号分为上、下限进行控制（其限值可在运行中随时在线通过手操器重新整定）。

3、通过自动柜内PLC的程序，保证下列控制功能：1）管压超过上限时，发出声光报警信号，经延时（此延时可由PLC上的0号继电器进行调整）管压仍超上限以上时，即开始自动进行管道吹扫及点火，并通蒸汽引风混合完全燃烧。

高架火炬与封闭式地面火炬在煤化工企业应用摘要：在煤化工企业中，火炬系统是装置安全生产中最后一道屏障。

可以将各装置开停车、正常及事故工况下排放的火炬气及时、安全、可靠的放空燃烧，满足安全及环保要求，防止发生火灾和爆炸事故，减少人员伤亡和财产损失。

现以陕西延长中煤榆林能源化工有限公司（下称榆能化）120万吨/年聚烯烃（含180万吨/年甲醇，60万吨/年DCC，60万吨/年DMTO）的高架火炬和封闭式地面火炬为研究对象，分析本公司烃类高架火炬和封闭式地面火炬如何高效配合使用的方法以及目前本公司地面火炬和高架火炬的优势与不足。

关键词：火炬系统高架火炬榆能化环保封闭式地面火炬引言：火炬系统的正常运行对上游装置的平稳运行有很大影响，设置火炬系统本身是为了确保化工企业在异常工况紧急停车期间主装置的安全。

根据国家和地方相关政策的要求，环保问题仍然是化工企业难以解决的问题。

在异常排放火炬气期间，即使在消烟蒸汽、燃料气伴燃烧系统全部投运的前提下，高架火炬仍然不能避免火炬气充分燃烧，导致高架火炬发生大量“冒黑烟”现象，造成环境污染和舆论媒体的报道。

本公司采用地面火炬和高架火炬相互配合使用的方式，将异常和正常工况下排放的烃类火炬气充分燃烧。

解决高架火炬异常排放的相关问题。

1.火炬系统简介1.1本公司火炬系统介绍火炬系统是煤化工企业重要的安全与环保设施，榆能化公司烃类高架火炬系统和封闭式地面火炬系统主要负责处理一期启动项目渣油热裂解（DCC）装置、大连物化研究所设计的甲醇制烯烃（DMTO）装置在正常及异常工况下排放的烃类火炬气。

其中高架火炬系统塔架为正三角形结构，总高143m。

地面火炬系统是新建一套封闭式地面火炬，占地约60m×80m，设置焚烧炉3座，每座焚烧炉内径约Φ13 m，高度约38 m。

两套火炬相互配合使用，将排放火炬气及时、安全、可靠的放空燃烧，处理结果满足国家现行的有关安全标准和环保要求。

1.2本公司现阶段烃类火炬系统组成榆能化公司烃类火炬火炬气自DCC、MTO装置界区阀后，经公司公用系统管廊进火炬装置界区，通过低压/低低压烃类火炬分液罐、低压/低低压烃类火炬水封阀组、低压/低低压烃类火炬水封罐后进入低压烃类火炬筒体，在高架火炬烃类火炬头排放燃烧。

★石油化工安全环保技术★2013年第29卷第1期P F TR0cH E M I c A L s A FE T Y A N D E N V I R O N M EN T A L PR O T E C T l0N T EC H N O LO G Y炼油厂火炬配置的探讨屈威1，刘亚贤2(1．中国石油天然气股份有限公司广西石化分公司，广西钦州535008；2．中国石油天然气股份有限公司华南化工销售分公司，广西钦州535000)i谨蕊摘要：可燃性气体排放系统是石油化工厂在发生紧急事故时保证安全的重要手段，它已经成为在新改扩建石化企业火炬系统时需要考虑的一个重要议题。

如何本着经济、环保、节约土地的原则，合理配置企业火炬系统，需要通过对从火炬系统技术及管理等方面的综合分析，确定出炼厂最佳火炬配置方案。

关键词：高架火炬地面封闭式火炬热辐射强度安全距离管控一体化随着炼化企业装置的大型化，炼油复杂系数提高和临氢装置能力增加，以及海外高硫原油大量加工，紧急情况下进入火炬的燃料气大幅提高，千万吨炼化企业的设计紧急泄放量已达1000 t／h以上，加大了火炬系统的运行压力。

如广西石化火炬设计泄放量达到999．57L／h。

如果企业进一步发展，势必进行新改扩建工作，装置泄放量的进一步增加严重影响火炬运行的安全性，因此对火炬系统进行合理配置非常重要。

1火炬系统配置按照石化行业标准sH3009的规定，生产装置无法利用而必须排出的、事故泄压或安全阀排出、开停工及检修时排出、液化石油气泵等短时间间断排出的可燃性气体，生产装置、容器等排出的有毒有害可燃性气体，可进入全厂可燃气排放系统。

热值低于7880kJ／m3(标准状态)的气体，在排人全厂可燃性气体排放系统前，应进行热值调整。

酸性气体单独设置排放系统。

其它气体应排入专用的排放系统或另行处理，如：能与可燃性气体排放系统内的介质发生化学反应的气体；易聚合、对排放系统管道通过能力有不利影响的、氧气含量大于2％(体积分数)的可燃性气体；剧毒介质(如氢氰酸)或腐蚀性介质(如酸性气)的气体；在装置内处理比排入全厂可燃性气体排放系统更经济、更有利于安全的可燃性气体；最大允许排放背压较低，排人全厂可燃性气体排放系统存在安全隐患的气体。

地面火炬研究与应用摘要：放空系统作为石油天然气站场的重要安全设施，在站场检修、系统超压或发生事故时需要放空的时候，使站场压力尽快地泄放至安全范围，以防止事故的蔓延、扩大，并为抢修赢得时间，作用十分关键。

因此，确保放空系统的安全性和可靠性至关重要。

基于此，本文结合生产实际，针对某站场放空系统存在的问题进行分析，选择适合的改造方案并实施，解决了放空系统隐患。

关键词：地面火炬；燃烧器；研究；应用；1.研究背景某轻烃储运站是集储存、销售液化石油气为一体的轻烃储运站库，现有球罐10座，其中2000m3球罐2座，400m3球罐8座，总库容7200m3；装车区有装车位5个，装车能力为500t/d；辅助设施区有装车泵6台，冬季装车时补压用压缩机2台。

轻烃储运站放空系统采用放散管直排，放散管DN200，高25m，主要用于日常装车操作和球罐紧急放空。

轻烃储运站站无火炬系统，球罐间防火间距已不满足现行规范《石油化工企业设计防火标准》（GB50160-2008（2018 版））6.3.3要求“对于液化烃球罐，无事故排放至火炬措施的，要求安全间距为 1.0D；有事故排放至火炬措施的，要求安全间距为0.5D”，为满足储罐直接的防火间距的要求，轻烃储运站临时停用了5台储罐，存储能力大地降低。

另外，采用放散管泄放，在泄放时遇到周边火源，容易产生火灾危险，威胁周边居民生命财产安全及轻烃储运站的稳定运行。

2.研究内容（1）改造方案工业火炬系统作为石油化工企业中常见可燃气体安全排放设施，可处理在石油化工装置开停车期间，事故工况及系统不平衡而产生的可燃废气，以免产生环境污染和安全事故。

火炬按照燃烧器离地面高低可分为地面火炬和高架火炬。

从火炬排放气条件、设备布置占地面积和安全可靠性来看，地面火炬和高架火炬均能满足本工程需求。

虽然方案一地面火炬一次性投资较大，但是方案二高架火炬新增用地征地极为困难，且轻烃储运站储存介质主要为液化石油气及轻烃等，紧急泄放时若分液罐分离效果不理想，则会造成火雨的安全隐患，而地面火炬无火雨危害，降低了损失。

封闭式地面火炬在天然气长输管道站场中的安全设计介绍了封闭式地面火炬的特点、事故状态下可能存在的风险，并针对封闭式地面火炬的主要安全设施设计进行了分析和探讨。

标签：封闭式地面火炬;安全设施设计1 概述为保证天然气长输管道站场的正常生产和紧急事故状态下的安全排放，一般设置高架火炬，用来收集和处理天然气。

随着天然气长输管道的快速发展，高架火炬由于辐射热影响范围较大，征地范围大，造成的征地困难问题也越来越严重。

为节约用地，同时考虑到环保、安全等方面的优势，国内已开始使用封闭式地面火炬作为天然气长输管道站场的排放处理装置。

2 国内外放空火炬的应用情况2.1 高架火炬。

高架放空火炬在国内天然气长输管道项目的站场中广泛应用，技术已非常成熟，其中包括已建的西气东输、川气东送等大型的输气管道工程，均使用高架放空火炬系统作为输气站场的点火放空措施。

2.2 地面火炬。

上世纪70年代初，国外开始进行地面火炬的研究和开发，制造出多种地面火炬排放系统，主要分为大排量多级多燃烧器开放式地面火炬和封闭式地面火炬。

全世界十几个大型乙烯项目、一些大型的炼油生产和天然气开采项目都采用了多级多燃烧器地面火炬，国内也有一些企业采用了开放式和封闭式地面火炬。

目前封闭式地面火炬在天然气长输管道站场放空中的应用较少，因此其安全设计尤为重要。

3 封闭式地面火炬的特点封闭式地面火炬主要由地面燃烧炉、燃烧器组、防风墙以及点火系统等组成，可保证气体需要排放时能够及时、安全、可靠地放空燃烧，保证在运行过程中实现低噪音无烟燃烧。

封闭式地面火炬有以下特点：①地面火炬采用自动分级燃烧控制系统，根据压力自动逐级打开燃烧器，以适应不同的排放流量，处理范围广。

②地面火炬及其附属流程占地面积小、检修方便，仅入口阀及总管需常规检查与检修，而该部分位于防风墙外;燃烧炉内的火炬头可以在装置的开停车期间进行检修。

③封闭式地面火炬炉壁内部衬有耐火耐高温的陶瓷纤维，减少向四周扩散的热辐射，防风墙外热辐射值≤1.58kW/m2，同时可以起到降噪效果。