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火炬系統(tǒng)廣泛應用于石油、天然氣、化工、冶金、環(huán)保等行業(yè)。本文的火炬?zhèn)戎赜谥笩捇瘡S的火炬系統(tǒng)。對煉化廠來說，無論是正常生產或者意外事故時排放的氣體大都是易燃易爆或者有毒有害的，這些氣體若直接排入大氣中與空氣混合很容易發(fā)生火災甚至爆炸，所以必須選擇密閉排放，并將各個裝置中的各個超壓設備的安全閥排放氣集中起來送入火炬系統(tǒng)燒掉。火炬是廢氣的最后一個處理點，是化工廠的最后一道安全屏障，其能否正常運轉對裝置出現(xiàn)火災或斷電、停水等緊急狀況時是否會引發(fā)更大的災難性事故至關重要。
本文從以下幾個方面對火炬系統(tǒng)進行一些介紹，旨在加深對于火炬系統(tǒng)的認識。
一、火炬系統(tǒng)的構成
1）火炬總管用于收集各生產裝置火炬氣。根據(jù)火炬氣的正常操作壓力的差別，一般會設置不止一個火炬總管，根據(jù)背壓的大小，可分為高壓火炬總管、低壓火炬總管、低低壓火炬總管等，另根據(jù)部分火炬氣的特殊性質也會設置專線。收集來的火炬氣進入氣液分離罐，進行氣液分離，這一過程可將氣體中直徑300um-600um的液滴脫除，以防止火炬氣燃燒時夾帶液體會下火雨。氣液分離罐出來的火炬氣再進入水封罐。穿越水封后進入火炬筒。水封罐的作用是給火炬總管提供微正壓，防止空氣進入和可能出現(xiàn)的回火。包括靠近火炬頭的分子封的作用也是類似，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，以避免發(fā)生爆炸事故。
2）點火器和長明燈。火炬設施一般配兩套獨立的點火系統(tǒng)，確保火炬點火的高可靠性。一套是地面內傳焰點火系統(tǒng)，另一套是高空電點火系統(tǒng)。
二、火炬的類型
常見的火炬類型主要有高架式火炬、全封閉式地面火炬和多點式地面火炬。
高架火炬：目前應用最多的一種火炬形式，因為它遠離地面，所以在一定程度上減小了對地面周圍的熱輻射和噪音。其中根據(jù)支撐方式，高架火炬又可以分為三類：繃繩支撐、自支撐和塔架支撐。
繃繩支撐是所有高架火炬中最便宜的類型，但因為繃繩的半徑約為煙囪高度的75%，所以占地面積較大。
自支撐火炬一般不用于高度較高的火炬。
塔架支撐是最普遍的一種高架火炬。利用塔架支撐時，可以將幾個火炬筒合并到一個塔架上，以減少所需的總用地面積。塔架火炬又有固定式塔架和可拆卸式塔架。其中可拆卸式塔架火炬不需要大型起重機就可以將單個火炬筒升降到位。一般單一可拆卸式塔架上都會有多個火炬筒。它可以在維護人員不爬到塔架頂部的前提下，就將火炬筒降到地面，所以可以在其他火炬筒維持運行的狀態(tài)下，對單個火炬筒進行升降和維護。
全封閉式地面火炬：有一個嚴密的防輻射墻，一般是圓柱形，燃燒室內襯耐火襯里。它可用于任何環(huán)境敏感區(qū)域，但它的缺點也很突出，其設計處理能力較小，在所有火炬系統(tǒng)中的每單位流量的成本最高，所以它一般會配合高架火炬一起使用。
多點式地面火炬：又稱為開放式火炬，因為它如圖可以看到，僅僅是用護欄將燃燒器與周圍環(huán)境隔開。而圍欄下面則是直接暴露于環(huán)境中。多點式地面火炬系統(tǒng)是當今所有可用的火炬系統(tǒng)中無煙容量最高的，大多數(shù)應用可以做到100%無煙。多點式地面火炬采用了分級系統(tǒng)，可以自動將廢氣流量與投入使用的燃燒器數(shù)量進行匹配。通過將廢氣流分割到數(shù)百個單獨的高壓燃燒器中，每個燃燒器內都有足夠的空氣進行燃燒，不會產生煙霧。并且因為廢氣流的分割，它的噪音設計也會比高架火炬要低很多。同時因為其靠近地面，安裝和維修更方便。
三、火炬氣燃燒對環(huán)境的影響
火炬的作用本身就是對廢氣進行燃燒，火炬燃燒排放的CO2、NOx及未完全燃燒的VOC氣體（即揮發(fā)性有機物）是火炬造成環(huán)境污染的重要原因。當人體長期暴露于VOC含量較高的空氣中時，會對神經系統(tǒng)造成損害，并破壞造血功能。這也是區(qū)域光化學煙霧、酸雨和煙霧復合污染形成的重要原因之一，而燃燒排放的CO2會助長溫室效應。所以對于解決這一環(huán)境問題的關鍵在于減少火炬氣的排放和對于不得已排放的火炬氣要充分燃燒。目前主要是采用火炬氣回收技術，回收部分火炬氣作為燃料或原料，以減少部分火炬氣的排放，同時也會增加經濟效益。
當火炬氣不能充分燃燒時，它的外在表現(xiàn)便是黑煙。雖然目前有很多措施比如增加氧氣量、注入蒸汽、采用高壓火炬頭等可以幫助消除黑煙，但因為火炬的操作調節(jié)比極大，且難以掌握實時的物料組成，所以完全消除黑煙的難度較大。
同時火炬燃燒過程中有噪聲不可避免，為了使火炬氣充分燃燒噴射蒸汽時，也會增加噪聲。API標準中規(guī)定：火炬頭在正常操作條件下不高于90dB，全廠緊急事故最大排放情況下不高于115dB。為保證火炬噪聲達到該要求，需要采取一定措施來降低噪聲。如在對降噪要求較高的環(huán)境可采用地面封閉式火炬、火炬內壁使用一些降噪的材料，并將火炬內部光滑的曲面改為凹凸不平的曲面，以此來降低聲音的漫反射。采用比較先進的輔助蒸汽設備，對蒸汽管使用陶瓷纖維隔熱消音器等。
四、結語
火炬系統(tǒng)的正常運行是煉化廠的重要安全保障，火炬系統(tǒng)的設計需從安全和環(huán)保的角度多方面考慮，應根據(jù)火炬系統(tǒng)的設計處理量、工廠所在地的地理條件以及環(huán)境保護要求等因素，綜合選擇火炬類型。
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