本文内容来源于公开信息，“流程工业”整理发布，转载请联系授权注明出处。 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。实际上，这并不是什么烟囱。因为烟囱冒出的应该是烟，而这种“烟囱”，冒出的却是可燃气体，刚冒出“烟囱”时即被燃烧。所以，人们称它为“火炬”，更确切地称为“安全火炬”。 南京市生态环境局近日出台《南京市高架火炬环境管理办法》，在全国率先针对化工企业高架火炬进行环境管理。两年后，南京化工企业的高架火炬将不得作为大气污染日常处理设施。火炬到底有什么作用呢？南京此举又是为何呢？流程君带你一探究竟。
《南京市高架火炬环境管理办法》明确，高架火炬应当用于应急处置，不得作为日常大气污染处理设施。同时，给出了整改期限，要求在用火炬应当在2021年4月30日前完成整改。《办法》将于2019年5月1日起实施。
环保上指的火炬是工业企业用于燃烧火炬气的废气燃烧处理装置，高架火炬指火炬头底端位置高于15米的火炬。
根据《办法》，利用高架火炬处理的废气，仅限于工艺装置开停工、火灾事故、公用工程事故及其他事故等紧急状态下，无法进行有效回收的可燃性气体。
根据《办法》，高架火炬系统必须满足更严格的要求，如火炬系统应当配套压缩机、储气柜等可燃性气体回收装置，减少挥发性有机物排放量；配套助燃气系统应当确保火炬气及时、安全、可靠燃烧，其排放能够满足环境管理要求；氮气等占比过高的不燃性废气不得排入火炬气系统等。
《办法》规定应急状态下启用高架火炬的应当及时向生态环境主管部门报告，违反《办法》规定使用火炬的，将依法追究其责任。
据悉，石油化工、钢铁等重化产业是南京市的传统支柱产业，全市有梅钢、南钢、南化、金陵、扬子、扬巴等大型、特大型钢铁、石化企业，尤其是江北新材料产业园内聚集了100余家化工企业，不少企业建有用于废气焚烧处理、应急排空的火炬。
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。
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。
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。
自支撑火炬 拉索火炬 塔架支撑火炬
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
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。
图为煤制30万吨合成氨/年装置的火炬头
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。
图为带消烟功能的火炬头
2
点火器
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）
图为迷宫式分子封 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。
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
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
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？
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。
外部辅助，如：蒸汽吹扫或鼓风，用于气体/废气的更有效混合和扰动，因此，才有了烧重烃废气的无烟火炬。其它辅助措施也用于这个目的，包括：喷水、高速涡流或注入天然气。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
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。
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发表于 2021-4-20 15:59:21
