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(huì)說(shuō)，這要燒掉多少燃料，多浪費(fèi)啊。是��！那么，為什么還要這么做呢？
其實(shí)，這并非是煙囪，它的名字叫做安全火炬。
安全火炬有什么用？
化工廠在生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生很多易燃易爆的氣體，其中很多對(duì)人體有害。它們多數(shù)比空氣重，如果放入大氣，經(jīng)蔓延，會(huì)沉積在地面上，并達(dá)到很高的濃度，這會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，危害人體健康，如若碰到火種，將造成火災(zāi)，甚至爆炸。
為了防止這些危險(xiǎn)發(fā)生，人們把它們集中起來(lái)燒掉，以防后患�；鹁鎸⑦@些易燃、易爆、有毒、有腐蝕性的氣體通過(guò)燃燒變成無(wú)害的二氧化碳、水或無(wú)毒、毒性較小的其它物質(zhì)。
將這些燃料直接這樣燒掉，的確有些浪費(fèi)，所以工廠正在千方百計(jì)地把火炬氣體回收，作為有用的燃料。
但是，即使回收得比較徹底，火炬還是不能廢除的，因?yàn)樵诎l(fā)生意外事故時(shí)，仍然必須通過(guò)它，將大量的可燃?xì)怏w燒掉，以確保安全。
所以，火炬裝置可以說(shuō)是化工廠的最后一道安全屏障。
為何有的火炬的形狀不同？
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。
1地面火炬
其燃燒就在地面附近發(fā)生。它的型式可能是未封閉的傳統(tǒng)火炬燒嘴，也可能是帶耐火襯里的鋼制封閉結(jié)構(gòu)，含有多個(gè)燒嘴。
優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)行成本低且維修方便。
缺點(diǎn)：地面火炬的處理能力小，且不能燃燒有毒氣體。建設(shè)成本較高。
2高架火炬
它的火焰遠(yuǎn)離地面，在火炬塔頂端燃燒。火炬塔頂端設(shè)有火炬頭，火炬頭部配有長(zhǎng)明燈，長(zhǎng)明燈經(jīng)點(diǎn)火器點(diǎn)燃后將一直燃燒，廢氣到火炬頭部時(shí)，會(huì)立即被點(diǎn)燃。
優(yōu)點(diǎn)：高架火炬處理廢氣的能力大，建設(shè)成本低。
缺點(diǎn)：由于火炬氣體出口的速度較快，燃燒時(shí)所產(chǎn)生的噪音是無(wú)法避免的。同時(shí)火炬頭處所產(chǎn)生巨大火焰造成的熱輻射，對(duì)高架火炬附近的工作人員及設(shè)備有很大的影響。
高架火炬根據(jù)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。
自支撐火炬 拉索火炬 塔架支撐火炬
火炬用于處理哪些氣體？
不同廠對(duì)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�；鹁嫣幚淼臍怏w有：
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(fēng)爐排放的氣體
4、焦?fàn)t產(chǎn)生的不能利用的氣體
5、化工過(guò)程產(chǎn)生的廢氣
來(lái)自煉廠、原油生產(chǎn)、化學(xué)工業(yè)以及焦?fàn)t（所占比重較�。┑幕鹁鏆�，主要由低分子量、高熱值的烴組成。來(lái)自鼓風(fēng)爐的火炬氣，主要由低熱值的惰性組分和CO組成。
火炬也用于燃燒處理下水道、煤氣化、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)、配有鈉/水換熱器的核電廠、重水工廠以及氨肥廠所產(chǎn)生的廢氣。
典型的火炬系統(tǒng)包括哪些？
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(chǔ)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(shè)施
4、 單個(gè)或多個(gè)燃燒器和火炬筒
5、 如果需要，還要配置氣體引燃器和點(diǎn)火器，以引燃廢氣和空氣的混合物
6、對(duì)于無(wú)煙火炬，還要提供外部輸送力（蒸汽吹掃或強(qiáng)制通風(fēng)），天然氣、燃料氣、惰性氣或氮?dú)舛伎捎米龃祾邭?/p>
火炬的結(jié)構(gòu)組成？
下面為高架不可拆卸火炬的結(jié)構(gòu)組成。
1火炬頭
火炬頭的作用是將廢氣盡可能燃燒干凈。
常見的有直筒式，用于天然氣火炬、焦?fàn)t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。
圖為煤制30萬(wàn)噸合成氨/年裝置的火炬頭
還有帶消煙功能的火炬，其內(nèi)部和外部都具有消煙蒸汽管，在石油化工、煉油企業(yè)很常見。
圖為帶消煙功能的火炬頭
2點(diǎn)火器
火炬點(diǎn)火器是一種自動(dòng)點(diǎn)火工具，具有點(diǎn)火可靠、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)、發(fā)火端耐高溫、抗結(jié)焦、具有自凈能力等優(yōu)點(diǎn)。
點(diǎn)火器原理
當(dāng)火炬壓變檢測(cè)到壓力達(dá)到一定值，點(diǎn)火控制系統(tǒng)開始送電（220V），經(jīng)高壓發(fā)生器升至10000V，傳送給點(diǎn)火器，電磁閥得電后打開，氣體到達(dá)點(diǎn)火嘴，點(diǎn)火器得電后產(chǎn)生電弧進(jìn)行點(diǎn)火，點(diǎn)燃?xì)怏w。
點(diǎn)火器使用注意事項(xiàng)
1、點(diǎn)火時(shí)，應(yīng)先開點(diǎn)火裝置，然后噴油(氣)點(diǎn)火;一般點(diǎn)火時(shí)間不能超過(guò)30秒。
2、點(diǎn)燃火炬時(shí)流程確認(rèn)一定要到位，在點(diǎn)燃開工火炬時(shí)，確認(rèn)除開工點(diǎn)火器和長(zhǎng)明燈的燃?xì)忾y門打開外，其余閥門全部關(guān)閉。禁止在點(diǎn)燃火炬時(shí)將不相關(guān)的燃?xì)忾y門打開。
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3分子封
在有火炬氣排放時(shí)，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(nèi)部，這樣可避免爆炸事故。
分子封的結(jié)構(gòu)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?dú)?時(shí)用）
圖為迷宮式分子封
另外一種迷宮式分子封的結(jié)構(gòu)，采用比空氣重的氣體如二氧化碳時(shí)用，就是將上圖倒過(guò)來(lái)用。
圖為迷宮式分子封
迷宮式分子封的常見問(wèn)題
（1）結(jié)冰堵塞
在高寒地區(qū)，分子封如果沒有保溫、伴熱措施，火炬氣中的水分會(huì)凝結(jié)下來(lái)，從 而結(jié)冰堵塞分子封。這個(gè)后果是非常嚴(yán)重的。
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(gè)排污口，也是一個(gè)比較好的辦法。
（2）鐘罩脫落
事故的后果很嚴(yán)重。防止辦法：按規(guī)范設(shè)計(jì)、按設(shè)計(jì)制造，不要偷工減料即可。當(dāng)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(yīng)的不銹鋼材料（例如：304、316L）。
有些火炬廠家非常聰明，在分子封鐘罩的下面，焊了幾個(gè)支座，在分子封的上部，焊了幾塊擋板，就是分子封出了問(wèn)題，讓鐘罩也掉不下來(lái)、上不去，避免更大事故的發(fā)生。
（3）雜物堵塞
有些火炬頭口徑很大，內(nèi)存耐火材料。時(shí)間長(zhǎng)了，耐火材料脫落，會(huì)堵塞分子封。 火炬氣中的灰塵、火炬氣燃燒后產(chǎn)生的灰塵，也會(huì)堵塞分子封。
防止辦法：分子封設(shè)一到二個(gè)檢修手孔。堵塞嚴(yán)重，只有拆下檢修。
4火炬筒體
是一個(gè)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。
最常用的火炬筒體材料是碳鋼。也有碳鋼加厚、不銹鋼的。對(duì)于醋酸火炬，還要使用優(yōu)質(zhì)不銹鋼 316L。
5水封罐
其作用是防止火炬系統(tǒng)發(fā)生回火、爆炸事故。其材料一般為碳鋼，也有不銹鋼的。
6分液罐
應(yīng)能分離出排放氣體中直徑 300μm-600μm 的液滴。以防止下火雨。
如何消煙？
如要這些氣體完全燃燒，需要足夠的助燃空氣和恰當(dāng)比例混合的廢氣和空氣，燃燒可能會(huì)產(chǎn)生煙，這取決于廢氣的氣體組成、流量以及助燃空氣的分布。
通常，含有甲烷、氫氣、CO和氨的廢氣，燃燒時(shí)不會(huì)產(chǎn)生煙；而含有重?zé)N，如：高于甲烷的直鏈烷烴、烴和芳烴，燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生煙。
高架火炬通常使用外部輔助來(lái)消煙：
如：使用蒸汽吹掃或鼓風(fēng)，通過(guò)使氣體/廢氣的更有效混合和擾動(dòng)達(dá)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(lái)消煙。地面火炬很少使用輔助措施進(jìn)行消煙。
為何工廠配有兩組火炬？
許多火炬系統(tǒng)都配備兩組火炬，平行布置或串聯(lián)布置，對(duì)于平行布置的火炬，一個(gè)火炬停工維修時(shí)，可使用另一個(gè)火炬。
對(duì)于串聯(lián)布置的火炬，通常，一個(gè)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(gè)是高架火炬，用于處理緊急故障工況下的大流量氣體。
火炬的負(fù)面影響
火炬運(yùn)行的噪音和熱量是我們最不想要的負(fù)面影響�；鹁嫱ǔＮ挥谶h(yuǎn)離居民區(qū)的地方或充分隔離，以使其負(fù)面影響降到最低。
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(fā)生了轉(zhuǎn)化的烴，以及NOX。如果火炬氣中有含硫物質(zhì)，如硫化氫或硫醇，則排放物中還會(huì)含有二氧化硫(SO2)。
火炬排放物中烴的含量與燃燒程度有關(guān)，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(dá)到的溫度及溫度的穩(wěn)定保持情況。正確操作的火炬可實(shí)現(xiàn)燃盡率98% 以上，也就是說(shuō)排放物中的烴和CO的含量是總烴氣體流量的2% 以下。
