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本帖最后由 twq19810302 于 2023-3-7 15:09 編輯
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- v$ Y3 p4 N! e: E在化工廠里,總是可以看到一種冒著火焰的“煙囪”,它日夜不停地燃燒著。有人會說,這要燒掉多少燃料,多浪費啊。是啊!那么,為什么還要這么做呢?
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其實,這并非是煙囪,它的名字叫做安全火炬。
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$ y U# H( A4 k; R8 X安全火炬有什么用?
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; H- f- Z9 }1 |. j# \+ E9 h G+ `化工廠在生產過程中,會產生很多易燃易爆的氣體,其中很多對人體有害。它們多數比空氣重,如果放入大氣,經蔓延,會沉積在地面上,并達到很高的濃度,這會造成嚴重的環境污染,危害人體健康,如若碰到火種,將造成火災,甚至爆炸。
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為了防止這些危險發生,人們把它們集中起來燒掉,以防后患。火炬將這些易燃、易爆、有毒、有腐蝕性的氣體通過燃燒變成無害的二氧化碳、水或無毒、毒性較小的其它物質。
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: w H2 a: c! G+ d9 h7 N將這些燃料直接這樣燒掉,的確有些浪費,所以工廠正在千方百計地把火炬氣體回收,作為有用的燃料。
( Z+ S1 G, O5 s: y/ r5 Y& }8 y2 p但是,即使回收得比較徹底,火炬還是不能廢除的,因為在發生意外事故時,仍然必須通過它,將大量的可燃氣體燒掉,以確保安全。; F# [8 m' C& K0 p. a! p7 p
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所以,火炬裝置可以說是化工廠的最后一道安全屏障。
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2 F( A: U0 U; W) Z為何有的火炬的形狀不同?9 X. K2 }( u, R) p, e
: \5 I* C8 H& ~3 P9 Z兩種類型的火炬分別為高架火炬和地面火炬。兩種火炬各有千秋。
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1地面火炬
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其燃燒就在地面附近發生。它的型式可能是未封閉的傳統火炬燒嘴,也可能是帶耐火襯里的鋼制封閉結構,含有多個燒嘴。, t4 s, }7 @ n$ r. j
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優點:運行成本低且維修方便。缺點:地面火炬的處理能力小,且不能燃燒有毒氣體。建設成本較高。% g0 |% u, u, @$ M# E( |2 X
4 Z$ g+ Y* |# o" N2高架火炬
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8 u# d4 d0 T: o0 t' X% b 它的火焰遠離地面,在火炬塔頂端燃燒。火炬塔頂端設有火炬頭,火炬頭部配有長明燈,長明燈經點火器點燃后將一直燃燒,廢氣到火炬頭部時,會立即被點燃。0 l: i. Y+ s. f6 o% ?& ~
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優點:高架火炬處理廢氣的能力大,建設成本低。缺點:由于火炬氣體出口的速度較快,燃燒時所產生的噪音是無法避免的。同時火炬頭處所產生巨大火焰造成的熱輻射,對高架火炬附近的工作人員及設備有很大的影響。# D6 ], J! y6 a. I& j
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高架火炬根據其支撐方式,還可以分為塔架支撐火炬、拉索火炬、自支撐火炬。) i! N! J; C, I, K. R& `9 X. P
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火炬用于處理哪些氣體?
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不同廠對于火炬要求和使用情況也不相同。比如煉油廠火炬一般在硫磺車間,處理硫化氫氣體。火炬處理的氣體有:
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1、煉廠吹掃氣和廢氣2、油井中與原油一起排出的不可回收氣體3、鼓風爐排放的氣體4、焦爐產生的不能利用的氣體5、化工過程產生的廢氣8 ?, a1 I2 T+ f9 ?, H# _
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來自煉廠、原油生產、化學工業以及焦爐(所占比重較小)的火炬氣,主要由低分子量、高熱值的烴組成。來自鼓風爐的火炬氣,主要由低熱值的惰性組分和CO組成。
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, P9 P9 G( p+ |- D火炬也用于燃燒處理下水道、煤氣化、火箭發動機試驗、配有鈉/水換熱器的核電廠、重水工廠以及氨肥廠所產生的廢氣。6 |9 k( r# L3 G" {2 s
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典型的火炬系統包括哪些?
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( r4 J" C. Q# ^3 m: u" o1、 集氣總管和從各工藝單元收集氣體的管道2、 用于脫除和儲存可凝縮和夾帶液體的緩沖罐(脫夾帶罐)3、 專用的密封罐、水封罐或用于防止排放氣倒流的設施4、 單個或多個燃燒器和火炬筒5、 如果需要,還要配置氣體引燃器和點火器,以引燃廢氣和空氣的混合物6、對于無煙火炬,還要提供外部輸送力(蒸汽吹掃或強制通風),天然氣、燃料氣、惰性氣或氮氣都可用做吹掃氣. E' W: Y/ ?! w- U
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火炬的結構組成?
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. F8 j' v2 x8 ^' A' G; I* b下面為高架不可拆卸火炬的結構組成。
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1火炬頭
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火炬頭的作用是將廢氣盡可能燃燒干凈。
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常見的有直筒式,用于天然氣火炬、焦爐煤氣火炬等;也有倒錐形的,用于水煤漿為原料制甲醇、合成氨的火炬。$ ]1 E) m. T- R/ g" f' \
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還有帶消煙功能的火炬,其內部和外部都具有消煙蒸汽管,在石油化工、煉油企業很常見。3 ]; ~0 Q K; Z' L
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9 M4 ?" E0 \: q w0 D) j8 U& W2點火器3 C1 a* H: u9 I h
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) ?! s4 R1 N3 h7 p# Z 火炬點火器是一種自動點火工具,具有點火可靠、壽命長等優點、發火端耐高溫、抗結焦、具有自凈能力等優點。+ v" X9 j" m6 S( I
+ D |, N# }# Q1 B點火器原理+ L3 I" W2 \* q
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當火炬壓變檢測到壓力達到一定值,點火控制系統開始送電(220V),經高壓發生器升至10000V,傳送給點火器,電磁閥得電后打開,氣體到達點火嘴,點火器得電后產生電弧進行點火,點燃氣體。% W/ e2 ?! q) J/ @
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點火器使用注意事項! d- k5 [+ m3 f# T5 g5 U
I* q+ K1 o- @- L) s1、點火時,應先開點火裝置,然后噴油(氣)點火;一般點火時間不能超過30秒。# [& Y! q5 J/ o7 V) d0 C' ^% @
, Y* E. r. T6 ^1 Z7 E# O- r8 k$ G/ v2、點燃火炬時流程確認一定要到位,在點燃開工火炬時,確認除開工點火器和長明燈的燃氣閥門打開外,其余閥門全部關閉。禁止在點燃火炬時將不相關的燃氣閥門打開。) L! n7 r1 x2 T' g3 b
( X/ ~+ Y0 w/ f7 m3分子封
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在有火炬氣排放時,可以利用另外一股氣體的力量,阻止廢氣和空氣的混合氣體返回火炬內部,這樣可避免爆炸事故。
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9 i. t2 b7 K8 K分子封的結構至少有三種。最常見的是迷宮式分子封。(采用比空氣輕的氣體 如氮氣 時用)9 M" z/ E O, x- z4 Q/ [
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另外一種迷宮式分子封的結構,采用比空氣重的氣體如二氧化碳時用,就是將上圖倒過來用。) {! {, ~& f' p" y4 Y C
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0 H; X& J. X' a i( {6 R2 Z]圖為迷宮式分子封! g9 b1 g9 s* e( g% J6 Q9 v% x+ s
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迷宮式分子封的常見問題) H: j) L& n% L2 N
7 M2 w7 |7 s( t(1)結冰堵塞 1 L! }; I; A3 Q4 O6 L; S9 E& a
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在高寒地區,分子封如果沒有保溫、伴熱措施,火炬氣中的水分會凝結下來,從 而結冰堵塞分子封。這個后果是非常嚴重的。
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防止辦法:隨氣溫的變化分別采取保溫措施或伴熱保溫措施即可。 分子封做成斜底,最低處開一個排污口,也是一個比較好的辦法。$ Q P2 Y8 [) ?& w8 W
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(2)鐘罩脫落 , V) d: _" g8 h/ A& ?) G
. K- T$ ]* s- _7 w: y6 d事故的后果很嚴重。防止辦法:按規范設計、按設計制造,不要偷工減料即可。當然,分子封的材料也很重要。如果火炬氣是有腐蝕性的氣體,分子封就要用相應的不銹鋼材料(例如:304、316L)。
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q3 o& \7 \1 K% d) _% p有些火炬廠家非常聰明,在分子封鐘罩的下面,焊了幾個支座,在分子封的上部,焊了幾塊擋板,就是分子封出了問題,讓鐘罩也掉不下來、上不去,避免更大事故的發生。6 m! W) o. x, k- M. O, }; d
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(3)雜物堵塞 & { V0 k# u6 ?9 x- E2 W
3 B) k/ T* H q7 |; o有些火炬頭口徑很大,內存耐火材料。時間長了,耐火材料脫落,會堵塞分子封。 火炬氣中的灰塵、火炬氣燃燒后產生的灰塵,也會堵塞分子封。
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( _4 k3 ]' }$ {( c" \防止辦法:分子封設一到二個檢修手孔。堵塞嚴重,只有拆下檢修。
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4火炬筒體. k( T# D- S% H( u
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是一個鋼制的直筒子。兩端是法蘭,通常下面是與立式水封罐相連, 上面是與分子封相連。其作用是將火炬頭、分子封的重量傳遞出去。7 V* g0 u! o3 l+ T" ^$ w! P% I8 d y U3 j
9 d) G. b# b6 {7 G最常用的火炬筒體材料是碳鋼。也有碳鋼加厚、不銹鋼的。對于醋酸火炬,還要使用優質不銹鋼 316L。. r3 B* Y/ e2 I2 K
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5水封罐, ]2 B1 r2 s3 n& C& M# I. Q
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7 D0 C& K. X8 v- C7 A2 ^& }# L. i 其作用是防止火炬系統發生回火、爆炸事故。其材料一般為碳鋼,也有不銹鋼的。
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6分液罐8 r( W& p; r' q, K# |# ^0 W
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應能分離出排放氣體中直徑 300μm-600μm 的液滴。以防止下火雨。1 J* M$ ]& }/ m# w* f; C ]
+ E% Q! ?9 R% n% e6 S' y( Z如何消煙?
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如要這些氣體完全燃燒,需要足夠的助燃空氣和恰當比例混合的廢氣和空氣,燃燒可能會產生煙,這取決于廢氣的氣體組成、流量以及助燃空氣的分布。, p: I* w' A0 n& H0 ? k o9 A' P1 K
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通常,含有甲烷、氫氣、CO和氨的廢氣,燃燒時不會產生煙;而含有重烴,如:高于甲烷的直鏈烷烴、烴和芳烴,燃燒時會產生煙。. Q$ k$ H8 M: |1 @7 H7 ?/ s
- \2 B0 a5 F+ h/ N# l" }高架火炬通常使用外部輔助來消煙:
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9 P/ P8 I2 O, j9 `( B' |8 Y如:使用蒸汽吹掃或鼓風,通過使氣體/廢氣的更有效混合和擾動達到消煙的目的。還可以用噴水、高速渦流或注入天然氣的方法來消煙。地面火炬很少使用輔助措施進行消煙。
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為何工廠配有兩組火炬?0 j) ?0 r& M3 b# P
, g* o9 l4 R P i: ^& {% G& M許多火炬系統都配備兩組火炬,平行布置或串聯布置,對于平行布置的火炬,一個火炬停工維修時,可使用另一個火炬。
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: x2 a* K# P$ v8 ^/ \對于串聯布置的火炬,通常,一個是高度較低的地面火炬,用于處理正常情況下較少流量的氣體,另一個是高架火炬,用于處理緊急故障工況下的大流量氣體。
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: d7 Z0 I$ l4 x火炬的負面影響; @8 e; h' m& s. G! d, E
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' R/ `5 V( |" Y' Z$ \ 火炬運行的噪音和熱量是我們最不想要的負面影響。火炬通常位于遠離居民區的地方或充分隔離,以使其負面影響降到最低。% m! W4 Y) e/ ^/ N$ @, u0 W) G
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火炬的排放物包括:含碳顆粒(煙灰)、未燃燒的烴、CO及其它部分燃燒和發生了轉化的烴,以及NOX。如果火炬氣中有含硫物質,如硫化氫或硫醇,則排放物中還會含有二氧化硫(SO2)。
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" m8 I6 ]2 h6 p火炬排放物中烴的含量與燃燒程度有關,而燃燒程度很大程度上取決于燃料/空氣的配比和混合程度,也就是取決于火焰能達到的溫度及溫度的穩定保持情況。正確操作的火炬可實現燃盡率98% 以上,也就是說排放物中的烴和CO的含量是總烴氣體流量的2% 以下。
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