1. 裝置(zhi)簡(jian)介
火(huo)炬(ju)(ju)是處理石油(you)化工廠、煉(lian)油(you)廠當發(fa)生(sheng)事故時或在(zai)正常生(sheng)產中排(pai)放大(da)量易燃(ran)、有(you)毒、有(you)腐(fu)蝕性氣體用的。火(huo)炬(ju)(ju)形(xing)(xing)式(shi)可分為高空(kong)火(huo)炬(ju)(ju)和地(di)面火(huo)炬(ju)(ju)。火(huo)炬(ju)(ju)形(xing)(xing)式(shi)的選擇應(ying)根(gen)據火(huo)炬(ju)(ju)系(xi)統的設計(ji)處理量、項(xiang)目所在(zai)地(di)的總圖(tu)布置(zhi)以及(ji)環境保護的要(yao)求(qiu)等因素(su)確定。
地面(mian)火(huo)(huo)(huo)炬(ju)系(xi)統(tong)(tong)由火(huo)(huo)(huo)炬(ju)的(de)(de)(de)內(nei)外(wai)設(she)(she)備(bei)組(zu)成(cheng)(cheng)，火(huo)(huo)(huo)炬(ju)的(de)(de)(de)內(nei)部(bu)(bu)有成(cheng)(cheng)排的(de)(de)(de)高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)燃(ran)燒器和(he)(he)低(di)壓(ya)(ya)(ya)燃(ran)燒器，所有的(de)(de)(de)火(huo)(huo)(huo)炬(ju)管線埋在地面(mian)下以(yi)避免燃(ran)燒過(guo)(guo)程中的(de)(de)(de)熱(re)(re)輻射(she)；圍(wei)墻將(jiang)(jiang)燃(ran)燒器與外(wai)部(bu)(bu)輔(fu)助(zhu)設(she)(she)備(bei)分(fen)隔(ge)開，考(kao)慮到(dao)空(kong)氣(qi)的(de)(de)(de)流(liu)進，金屬圍(wei)欄(lan)的(de)(de)(de)底(di)部(bu)(bu)被架空(kong)，但仍可以(yi)通過(guo)(guo)在圍(wei)欄(lan)的(de)(de)(de)支撐結(jie)構上增加面(mian)板來(lai)屏蔽掉熱(re)(re)量。每(mei)個燃(ran)燒室的(de)(de)(de)設(she)(she)計原(yuan)理相同，每(mei)級燃(ran)燒器的(de)(de)(de)操作(zuo)通過(guo)(guo)壓(ya)(ya)(ya)力來(lai)控制，利用(yong)緊閉(bi)切斷蝶(die)閥開／關(guan)來(lai)達(da)到(dao)分(fen)級燃(ran)燒的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)，通過(guo)(guo)使(shi)用(yong)釋壓(ya)(ya)(ya)裝(zhuang)置如防爆閥或防爆針以(yi)保(bao)證安全。每(mei)一級設(she)(she)有兩個長(chang)明燈(deng)，點火(huo)(huo)(huo)系(xi)統(tong)(tong)與高(gao)(gao)架火(huo)(huo)(huo)炬(ju)相同，多個長(chang)明燈(deng)確保(bao)安全，不需要蒸汽和(he)(he)強制通風，即可達(da)到(dao)100％燃(ran)燒。無(wu)論何時，如果火(huo)(huo)(huo)炬(ju)氣(qi)的(de)(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)力不足，可能需要少量的(de)(de)(de)蒸汽。燃(ran)燒室周(zhou)圍(wei)安裝(zhuang)垂(chui)直金屬圍(wei)欄(lan)，此(ci)吸熱(re)(re)圍(wei)欄(lan)將(jiang)(jiang)地面(mian)熱(re)(re)輻射(she)隔(ge)離在內(nei)，使(shi)其不向四周(zhou)擴散，圍(wei)欄(lan)外(wai)面(mian)的(de)(de)(de)輻射(she)熱(re)(re)低(di)于1.6kW／㎡。地面(mian)火(huo)(huo)(huo)炬(ju)的(de)(de)(de)主(zhu)要部(bu)(bu)件(jian)包括：多點的(de)(de)(de)火(huo)(huo)(huo)炬(ju)燃(ran)燒；長(chang)明燈(deng)、排放點火(huo)(huo)(huo)器和(he)(he)火(huo)(huo)(huo)焰檢測器；支持結(jie)構和(he)(he)輔(fu)助(zhu)設(she)(she)備(bei)；分(fen)液罐(guan)；液體密封；管道系(xi)統(tong)(tong)；輔(fu)助(zhu)設(she)(she)備(bei)。地面(mian)火(huo)(huo)(huo)炬(ju)不能用(yong)于有毒物(wu)質的(de)(de)(de)焚燒。地面(mian)火(huo)(huo)(huo)炬(ju)周(zhou)圍(wei)最小無(wu)障礙區(qu)的(de)(de)(de)半徑為76～152m，且應(ying)設(she)(she)圍(wei)墻以(yi)確保(bao)安全。
高(gao)(gao)(gao)架(jia)火(huo)炬(ju)(ju)(ju)(ju)即采用豎(shu)立的(de)(de)火(huo)炬(ju)(ju)(ju)(ju)筒(tong)(tong)體(ti)將(jiang)燃(ran)燒(shao)器（又(you)稱火(huo)炬(ju)(ju)(ju)(ju)頭(tou)）高(gao)(gao)(gao)架(jia)于空中(zhong)(zhong)，火(huo)炬(ju)(ju)(ju)(ju)氣通過(guo)火(huo)炬(ju)(ju)(ju)(ju)筒(tong)(tong)體(ti)進(jin)入燃(ran)燒(shao)器，燃(ran)燒(shao)后的(de)(de)煙(yan)氣直接進(jin)入空氣中(zhong)(zhong)，隨氣流擴散至遠處。根據火(huo)炬(ju)(ju)(ju)(ju)筒(tong)(tong)體(ti)的(de)(de)支撐(cheng)形(xing)式，高(gao)(gao)(gao)架(jia)火(huo)炬(ju)(ju)(ju)(ju)又(you)可分(fen)為塔(ta)架(jia)式、半塔(ta)架(jia)式、自支撐(cheng)式、拉(la)線式，如圖2.42所示。高(gao)(gao)(gao)架(jia)火(huo)炬(ju)(ju)(ju)(ju)主要包括分(fen)液(ye)罐(guan)（也稱排放罐(guan)，有的(de)(de)火(huo)炬(ju)(ju)(ju)(ju)系統不止(zhi)一個）、密封(feng)罐(guan)（大多用水封(feng)，稱為水封(feng)罐(guan)）、火(huo)炬(ju)(ju)(ju)(ju)收集管線、火(huo)炬(ju)(ju)(ju)(ju)筒(tong)(tong)體(ti)、火(huo)炬(ju)(ju)(ju)(ju)頭(tou)、氣體(ti)密封(feng)、長明(ming)燈(deng)及監測長明(ming)燈(deng)的(de)(de)熱電(dian)器、清煙(yan)裝(zhuang)置(zhi)、航(hang)標指示燈(deng)、點火(huo)設施、監視電(dian)視（一般離火(huo)炬(ju)(ju)(ju)(ju)有一定距離）。
高架(jia)(jia)火(huo)(huo)(huo)(huo)炬(ju)(ju)(ju)(ju)和地面(mian)(mian)(mian)(mian)火(huo)(huo)(huo)(huo)炬(ju)(ju)(ju)(ju)的(de)區別：地面(mian)(mian)(mian)(mian)火(huo)(huo)(huo)(huo)炬(ju)(ju)(ju)(ju)處理(li)量比高架(jia)(jia)火(huo)(huo)(huo)(huo)炬(ju)(ju)(ju)(ju)小，不能燃燒(shao)(shao)有毒氣體。地面(mian)(mian)(mian)(mian)火(huo)(huo)(huo)(huo)炬(ju)(ju)(ju)(ju)開啟過(guo)(guo)早會產(chan)生回火(huo)(huo)(huo)(huo)現(xian)象，開啟過(guo)(guo)晚會造成(cheng)憋壓。高架(jia)(jia)火(huo)(huo)(huo)(huo)炬(ju)(ju)(ju)(ju)由于火(huo)(huo)(huo)(huo)炬(ju)(ju)(ju)(ju)氣出口速度較快，其燃燒(shao)(shao)所產(chan)生的(de)噪聲是(shi)無(wu)法避免的(de)。高架(jia)(jia)火(huo)(huo)(huo)(huo)炬(ju)(ju)(ju)(ju)在(zai)放空燃燒(shao)(shao)時，火(huo)(huo)(huo)(huo)炬(ju)(ju)(ju)(ju)頭(tou)處所產(chan)生巨大火(huo)(huo)(huo)(huo)焰造成(cheng)的(de)熱輻射對高架(jia)(jia)火(huo)(huo)(huo)(huo)炬(ju)(ju)(ju)(ju)附(fu)近的(de)工作人員及設備(bei)有很大的(de)影響。環保方面(mian)(mian)(mian)(mian)看(kan)，地面(mian)(mian)(mian)(mian)火(huo)(huo)(huo)(huo)炬(ju)(ju)(ju)(ju)比高架(jia)(jia)火(huo)(huo)(huo)(huo)炬(ju)(ju)(ju)(ju)好(hao)，從投資及維護(hu)方面(mian)(mian)(mian)(mian)來(lai)看(kan)，地面(mian)(mian)(mian)(mian)火(huo)(huo)(huo)(huo)炬(ju)(ju)(ju)(ju)成(cheng)本較高，但(dan)是(shi)運行成(cheng)本低且維修方便。
高架火(huo)炬典型(xing)工藝流(liu)程(cheng)示意圖見圖2.43。
2．火炬系統的(de)設計
①. 不同處理的介質和(he)不同工作條(tiao)件有(you)不同的火炬系(xi)統
在開車、正常運行、停車和(he)事故(gu)時(shi)排放的氣體均要(yao)送火(huo)炬(ju)(ju)處(chu)理。以(yi)各種(zhong)情況下最大(da)排放量(liang)來(lai)進行火(huo)炬(ju)(ju)系(xi)統(tong)處(chu)理能(neng)力的設計，同時(shi)要(yao)保證(zheng)在一(yi)個寬的流量(liang)范圍內系(xi)統(tong)運行良好。火(huo)炬(ju)(ju)系(xi)統(tong)本(ben)身要(yao)保證(zheng)生產裝置(zhi)(zhi)安全運行，并應考慮對環境的影(ying)響(xiang)，消除和(he)盡(jin)量(liang)減少(shao)對大(da)氣的污(wu)染、噪(zao)聲等(deng)。當兩火(huo)炬(ju)(ju)集中布置(zhi)(zhi)時(shi)，火(huo)炬(ju)(ju)的間(jian)距應使(shi)一(yi)個火(huo)炬(ju)(ju)燃燒最大(da)氣量(liang)時(shi)所(suo)產生的輻射熱(re)，不影(ying)響(xiang)另一(yi)個火(huo)炬(ju)(ju)檢修工作的進行。火(huo)炬(ju)(ju)的防空標志(zhi)和(he)燈光保護應按有(you)關(guan)規定執(zhi)行。
②. 安(an)全(quan)閥和控(kong)制閥的排(pai)放系統(tong)管道
安全閥(fa)和控制閥(fa)排放系(xi)統(tong)按有關規(gui)定來(lai)設計。該排放系(xi)統(tong)若與(yu)火炬系(xi)統(tong)相(xiang)連，其(qi)管道材質不能(neng)低于碳鋼，對于可(ke)能(neng)產生低溫(wen)(wen)和高溫(wen)(wen)的(de)部分要做應力分析(xi)計算，選用適(shi)宜的(de)材質和進(jin)行(xing)相(xiang)應的(de)加工處理。排放管道最好(hao)從上方與(yu)火炬系(xi)統(tong)總管45°相(xiang)連，以免(mian)產生排氣、排液死(si)角(jiao)。
③. 火炬總(zong)管(guan)到分(fen)離器要(yao)有(you)一定坡(po)(po)度以便排(pai)(pai)液(ye)，坡(po)(po)向分(fen)離器坡(po)(po)度不小于2‰，對于排(pai)(pai)液(ye)死角要(yao)設(she)排(pai)(pai)液(ye)口并將排(pai)(pai)出液(ye)回收儲存。
④. 要(yao)考慮溫(wen)度(du)對管(guan)路的影響(xiang)，設置溫(wen)度(du)補償的膨脹(zhang)節，一般用環形的，特(te)殊情況下用波紋形膨脹(zhang)器(qi)。如果(guo)總管(guan)與(yu)總管(guan)相(xiang)接或(huo)總管(guan)與(yu)支管(guan)相(xiang)接，其(qi)接頭(tou)處材質(zhi)(zhi)取兩(liang)者材質(zhi)(zhi)高(gao)者，且(qie)其(qi)長度(du)在接頭(tou)處上游(you)至少(shao)要(yao)有(you)5m。
⑤. 為(wei)避免(mian)火炬系統(tong)發(fa)生(sheng)(sheng)內(nei)爆炸或產生(sheng)(sheng)其他不安全(quan)因素，火炬氣總(zong)管(guan)(guan)的(de)(de)上游最(zui)遠端設(she)(she)有固定的(de)(de)吹掃(sao)(sao)設(she)(she)施，該吹掃(sao)(sao)設(she)(she)施包括一(yi)個流量計、一(yi)個止(zhi)回閥和一(yi)個手(shou)動調(diao)節閥門。所(suo)有的(de)(de)火炬總(zong)管(guan)(guan)都應設(she)(she)氮氣吹掃(sao)(sao)用(yong)軟管(guan)(guan)接口。常(chang)用(yong)的(de)(de)吹掃(sao)(sao)氣首選(xuan)為(wei)可燃(ran)氣體（如(ru)燃(ran)料氣），但對于(yu)低溫管(guan)(guan)線(xian)，吹掃(sao)(sao)氣在最(zui)低溫度時應不發(fa)生(sheng)(sheng)部分或全(quan)部冷凝(ning)，對此一(yi)般采用(yong)氮氣吹掃(sao)(sao)。
⑥. 火(huo)炬氣(qi)分(fen)離罐（分(fen)液(ye)罐）
每(mei)根火炬排放氣總管都(dou)應(ying)設(she)分離(li)罐(guan)，用以分離(li)氣體(ti)夾帶的(de)(de)(de)(de)(de)液(ye)(ye)(ye)(ye)滴(di)或可能發生的(de)(de)(de)(de)(de)兩相流中的(de)(de)(de)(de)(de)液(ye)(ye)(ye)(ye)相。為(wei)防止產生“火雨”，分離(li)罐(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)分離(li)能力為(wei)至少(shao)將(jiang)(jiang)不小(xiao)于(yu)400μm的(de)(de)(de)(de)(de)液(ye)(ye)(ye)(ye)滴(di)分離(li)下(xia)來，最(zui)好將(jiang)(jiang)不小(xiao)于(yu)150μm的(de)(de)(de)(de)(de)液(ye)(ye)(ye)(ye)滴(di)也(ye)分離(li)下(xia)來，盡量(liang)減少(shao)液(ye)(ye)(ye)(ye)滴(di)夾帶。分離(li)罐(guan)選(xuan)用直徑(jing)一(yi)般為(wei)其長(chang)度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)1／3～1／2，并(bing)為(wei)火炬總管尺寸的(de)(de)(de)(de)(de)3～4.5倍。分離(li)罐(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)尺寸是以排放物流中最(zui)大(da)排液(ye)(ye)(ye)(ye)量(liang)計算，儲存10～30min的(de)(de)(de)(de)(de)排液(ye)(ye)(ye)(ye)量(liang)，一(yi)般取(qu)20min。如果(guo)已另(ling)外設(she)置了單獨(du)的(de)(de)(de)(de)(de)液(ye)(ye)(ye)(ye)相收(shou)集系統，或者(zhe)在(zai)(zai)最(zui)大(da)火炬負荷的(de)(de)(de)(de)(de)緊急情況(kuang)下(xia)也(ye)不會(hui)有大(da)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)兩相流排出，此時(shi)可以讓排放物流不經分離(li)罐(guan)，只設(she)一(yi)個(ge)(ge)與液(ye)(ye)(ye)(ye)體(ti)收(shou)集系統相連的(de)(de)(de)(de)(de)集液(ye)(ye)(ye)(ye)管就可以了。有的(de)(de)(de)(de)(de)項(xiang)目火炬氣分離(li)罐(guan)（分液(ye)(ye)(ye)(ye)罐(guan)）為(wei)臥式(shi)，有的(de)(de)(de)(de)(de)項(xiang)目為(wei)立(li)式(shi)，分離(li)罐(guan)（分液(ye)(ye)(ye)(ye)罐(guan)）的(de)(de)(de)(de)(de)布(bu)置高度(du)影響著整個(ge)(ge)裝置管廊(lang)的(de)(de)(de)(de)(de)布(bu)置高度(du)，在(zai)(zai)配(pei)管設(she)計時(shi)，應(ying)盡量(liang)降(jiang)低分離(li)罐(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)布(bu)置高度(du)。
⑦. 火炬氣水封罐
水(shui)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)罐(guan)的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用是防止回火(huo)現象的(de)(de)(de)(de)發生(sheng)（防止回火(huo)的(de)(de)(de)(de)設施還(huan)有速度封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)、分子封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)等(deng)），假設發生(sheng)回火(huo)，火(huo)焰通過火(huo)炬(ju)(ju)氣出口(kou)進(jin)入(ru)水(shui)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)罐(guan)后因(yin)為(wei)入(ru)口(kou)管(guan)(guan)道(dao)在水(shui)面以下(xia)，因(yin)此杜絕了火(huo)焰的(de)(de)(de)(de)繼續(xu)傳播。火(huo)炬(ju)(ju)氣水(shui)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)罐(guan)有溢(yi)(yi)流管(guan)(guan)，據API 521和SH 3009要(yao)求(qiu)，溢(yi)(yi)流管(guan)(guan)的(de)(de)(de)(de)水(shui)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)高(gao)度應大于等(deng)于1.75倍(bei)水(shui)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)罐(guan)內氣相空(kong)間的(de)(de)(de)(de)最(zui)大操(cao)作(zuo)壓力（表壓），溢(yi)(yi)流管(guan)(guan)口(kou)徑最(zui)小為(wei)DN50，其高(gao)點處管(guan)(guan)道(dao)下(xia)部內表面應與要(yao)求(qiu)的(de)(de)(de)(de)水(shui)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)液(ye)面處于同一高(gao)度。圖2.44所示為(wei)某布置(zhi)的(de)(de)(de)(de)高(gao)差要(yao)求(qiu)。如(ru)果溢(yi)(yi)流管(guan)(guan)布置(zhi)偏(pian)(pian)高(gao)，則水(shui)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)罐(guan)偏(pian)(pian)高(gao)，導(dao)致(zhi)水(shui)封(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)罐(guan)連接的(de)(de)(de)(de)火(huo)炬(ju)(ju)管(guan)(guan)偏(pian)(pian)高(gao)，導(dao)致(zhi)長距離管(guan)(guan)廊偏(pian)(pian)高(gao)等(deng)。
