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本帖最后由 twq19810302 于 2023-3-7 15:09 編輯 6 p- K9 I& ^4 [, ] S1 e5 i3 q
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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。; a3 n% N; [" J7 x
: p2 `, O* z! z& p, E$ ?安全火炬有什么用?
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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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" [3 E% k L. d! u1 W6 K4 X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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( N' A. k! h; Q# D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。
+ y1 M/ R! _5 @3 A( C! i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。5 G7 r" r. X2 M% [% Q; i
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6 P* e) q9 F- U4 Z$ k X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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為何有的火炬的形狀不同?8 ?5 z( b8 y# ?' ]8 z! I
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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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9 ^+ W3 |! ^5 ^ 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。* R) `8 [; e/ k& A- R
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3 Z+ c7 Z d' }4 @6 W! V2 S9 T& o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。6 x& U0 y/ A4 ?, l/ o
) O0 |! m$ q( n% e# R" ~2高架火炬
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- V' ^( t" j7 C2 s8 ?# | 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。
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. N! W- R% D! `) S: J7 s1 f$ y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。2 z5 c8 B$ U6 ?, n7 S/ l8 z" o
, {! F/ ?5 S) z' L! z* V6 K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。
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5 _7 D" ~3 ^0 P3 q 火炬用于處理哪些氣體?: `+ D/ c, h1 O0 b' c
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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:6 X+ l; ^) |$ Q
& p& G. [5 U K7 ~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
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' B% m$ Y( H2 `: }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。* h9 }; o9 B1 y: I O9 _8 U
, _7 c" s- p, d- v6 K2 s o3 O9 t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。
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) b" Y t6 s- Y g" Q. _典型的火炬系統包括哪些?
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1、 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
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火炬的結構組成?- K, Z% g' K1 F4 ]! y' v
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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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9 D C) s5 p i: y, i; e 火炬頭的作用是將廢氣盡可能燃燒干凈。1 }& d4 c+ Q% [. c* m& S, s
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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。
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- k6 |; t6 y4 R( c+ J 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。
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) r* g( r. D' N) L) v* y2點火器
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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。
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1 C& D- _/ u, N8 N+ H0 K& b$ R點火器原理8 `6 h: w b. ]6 V5 P; c& b. p
3 a# { F$ U: m5 F* P( r6 L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。- h2 }! @, g, u' d/ a$ T( u2 q$ H
4 E+ `8 R1 b: C+ [: K6 W點火器使用注意事項
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7 B3 O$ T0 |9 m7 ]+ W( ^1、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。
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. `- W. \1 b" L9 L/ Y5 u5 B; ^. \; f2、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。1 B9 r' m1 ~7 N/ O
: J9 T9 V* i: A1 H) } p& R! c3分子封" U( _3 B8 A5 t; T9 q. f4 t
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; h! s% [4 w$ d8 p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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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)
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P5 {! p9 U4 |- z 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。% r. S4 V( t; K2 L i. N
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]圖為迷宮式分子封! P& w- v4 F* K. ]4 N: l( A
; x4 t1 m3 V8 q5 w* x迷宮式分子封的常見問題
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(1)結冰堵塞
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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。 : a8 Z5 H; z; ?( I4 w0 Y, W. L
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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。
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(2)鐘罩脫落
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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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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。
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(3)雜物堵塞
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, D b0 i& R3 ~0 |1 N, L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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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。. o- D5 W" {' |! G
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4火炬筒體$ [: ? E2 V* R% a! c! h7 i
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% B; [0 t& W A. s7 m 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。( n0 T. `3 }! R' X
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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。' [- {1 B* K- L, q4 d. Z- q9 f% A% R
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5水封罐5 P+ c* Y- U: T
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2 p! n7 L2 ? c) K: g7 A* z 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
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& n/ U; D2 R8 x7 V應能分離出排放氣體中直徑 300μm-600μm 的液滴。以防止下火雨。7 o$ a' N8 k; a+ ?5 N
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如何消煙?
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9 F6 O& O$ G9 O2 z1 b( @6 I- T; U; I 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。9 y6 W7 Y3 y; u* L/ [7 w* P
4 w+ W' T/ z l( e, Q# m9 D/ d& E& j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。& o" {) l3 v) n2 L& c
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高架火炬通常使用外部輔助來消煙:
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7 |9 Z9 i+ G% T/ |8 e9 S8 q3 g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。1 Q& a9 O3 {7 f5 r) Y! e
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為何工廠配有兩組火炬?
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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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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。$ _9 s" S7 ]+ X6 d, d! F! p0 L
f. q8 G+ V* u- q: w5 H火炬的負面影響
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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。
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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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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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