大型煤化工火炬系统的确定及火炬运行问题探讨

引言：随着煤化工产业的蓬勃发展，生产装置规模化、高效化趋势日益明显，这对作为环保与安全最后防线的火炬系统提出了更高要求。火炬系统不仅承担着将未充分燃烧和有毒有害气体转化为满足环保要求无害物质的重任，还直接关系到整个煤化工装置的安全运行与周边环境保护。由于煤化工火炬具有气体组分复杂、处理量大的特点，其系统设计与运行管理面临诸多技术挑战。在实际生产中，火炬系统运行效果不佳不仅会造成资源浪费，还可能引发环境污染甚至安全事故。因此，对大型煤化工火炬系统的确定方法进行深入研究，并针对运行过程中的常见问题提出有效解决方案，对提升煤化工产业整体技术水平、促进安全生产和环境保护具有重要的现实意义。

1 大型煤化工火炬系统的确定

1.1 火炬排放系统数量的确定

煤质组成成分的复杂性导致经不同工艺处理后的排放气成分也相对多变，为确保火炬系统高效运行，处理后气体必须保持一定热值，通常要求热值在7,880kJ/Nm³ 以上才能满足自身燃烧需求。实践中，需对系统安全稳定性进行综合考量，同时分析排放气体的温度、压力差异及介质特性。针对能与系统内介质发生化学反应的气体、易聚合气体、高氧含量气体或腐蚀性气体，应设置独立排放系统，防止不同系统气体互窜引发安全隐患。

1.2 火炬排放量的确定

火炬系统作为工艺装置和辅助设施在开停车、正常运行及事故状况下的最终安全保障，其排放量确定需综合分析多种工况下的运行参数和潜在风险因素，这对整个系统的设计和运行效率至关重要。当面对同一事故导致全厂或多个装置共同排放的情况，科学的做法是对不同装置的“流量 - 时间曲线”进行叠加分析，取得最大值作为该事故状态下的排放峰值。在缺乏具体曲线数据时，可依据经验公式和设计规范要求确定系统最大排放量。计算中通常采用影响系统尺寸最大的某装置排放量 100% 与其余装置排放量 30% 之和的原则，但不应低于系统中两个不同装置最大单点排放的总量。

2 大型煤化工火炬运行问题及优化对策

2.1 醋酸火炬系统腐蚀与堵塞问题

醋酸火炬系统长期运行面临严重腐蚀挑战，管道内壁与阀门接触面容易产生腐蚀性沉积物。同时，低温环境下醋酸易结晶析出，导致系统局部堵塞，影响排放通畅性。针对这些问题，可采取以下措施：选用耐腐蚀合金材料替代普通碳钢；安装热电偶监测管道温度并配置伴热系统保持温度在醋酸凝固点以上；定期注入缓蚀剂减缓腐蚀速率；建立科学的在线清洗与维护方案，确保系统长期稳定运行。

2.2 管路与设备堵塞问题

高压富氢火炬排放气体中通常含有一定量的煤灰颗粒，若未能及时有效清除，这些煤灰会逐步沉积于管网中，形成严重堵塞现象。此类堵塞会导致系统排水时间明显延长，液位计功能受阻，更严重时甚至出现阀门打开后无法完全关紧的故障，严重干扰火炬系统的安全运行 [1]。为有效解决这一问题，可采取的技术措施包括：适当提高分液罐中液位计的低液位设计高度，增设专门排污口；建立定期清理罐内沉积杂质的维护制度；在高压富氢火炬排放系统长输管道的排放端和中间位置增设分液装置，确保液体及时分离；制定科学的管线和液位计反吹扫计划，可使用氮气或水作为反吹介质，其中反吹水可循环用作水封罐的补水。

2.3 小流量火炬系统互窜问题

火炬系统中的各股小流量气体通常共用同一套安全水封系统，由于不同来源的排放气体在排放时间和压力方面存在显著差异，容易导致高压气体向低压系统回流的互窜现象。这种互窜直接导致系统压力异常升高，更严重的是，火炬燃烧过程中会产生大量黑烟，不符合环保要求。针对这一问题，有效的解决方案包括：在小流量火炬系统中增设辅助风机，提高燃烧所需空气量，确保充分燃烧避免黑烟产生；对不同压力等级的小流量火炬气体实施分流处理，高压小流量火炬继续使用现有安全水封罐，而低压及超低压小流量火炬则新增专用阻火器；通过系统分离设计确保各股小流量气体独立运行，从根本上消除互窜可能性。

2.4 高空点火器频繁动作问题

火炬系统的远程点火系统通常采用热电偶测温方式作为长明灯正常燃烧的判别信号，但在实际运行环境中，高空风向的不确定性和多变性导致检测点温度出现显著偏差。这种温度偏差直接引发系统误判长明灯熄灭的误报现象，进而触发高空点火器不必要的频繁动作，不仅大大缩短点火设备使用寿命，还无法充分发挥其应有的安全保障功能。针对这一技术难题，有效的优化对策包括：在火炬头的多个方位增设红外或紫外线探测仪，提供冗余信号源增强判断准确性；重新设计火炬系统的点火连锁逻辑，当任一检测点温度达到 200℃以上时即判定火炬正常燃烧，避免单点误判；建立基于多参数综合判断的智能化点火控制系统。实施这些技术改进后，能够显著降低误报率，延长点火器使用寿命，提高系统整体可靠性。

2.5 火炬系统噪声控制与治理策略

大型煤化工火炬系统运行过程中产生的高强度噪声主要源于高速气流喷射与燃烧产生的热膨胀效应，噪声强度可达 110-140 分贝，对周边环境和工作人员健康构成严重影响。有效的噪声控制措施包括：采用多孔喷嘴火炬头设计，将大流量气体分散为多股小流量，降低流速与湍流强度；安装声学隔离罩与消音器；设计合理的火炬气缓冲系统，避免瞬时大流量排放；在火炬塔周围增设隔声屏障；制定科学的间歇式放空计划，避免在夜间等敏感时段进行大量放空操作。

3 结语

通过对大型煤化工火炬系统确定方法与运行问题的系统研究，可以得出以下结论：火炬系统的合理确定必须基于对工艺特性、排放气组分和运行工况的全面分析；针对醋酸火炬系统腐蚀与堵塞问题、管路设备堵塞、小流量系统互窜、高空点火器频繁动作及火炬系统噪声控制等问题，应采取综合性技术措施进行优化。未来研究应着重于火炬系统的智能化监测与控制技术开发，探索基于大数据分析的预测性维护模式，以及更高效节能的无烟燃烧技术，进一步提高系统运行效率和环保性能。

参考文献：

[1] 高小龙 . 大型煤化工火炬系统的确定及火炬运行问题探讨 [J]. 中国石油和化工标准与质量 ,2016,36(08):53-56.