某片区井放空火炬加装防风罩的技术改造研究

引言：

在石油天然气开采与生产领域，放空火炬是保障某井安全稳定运行的关键设备之一，其核心功能是将生产过程中产生的多余天然气等介质安全燃烧排放，避免有毒有害气体直接逸散至大气中，同时防止介质积聚引发安全事故。然而，在某片区的多口生产井中，放空火炬频繁出现被风吹灭的问题，不仅打乱了正常的生产节奏，还衍生出一系列安全隐患与经济损失，成为制约该片区生产井高效运营的突出难题。因此，针对某片区生产井放空火炬易熄火的问题，开展技术改造研究具有重要的现实意义。

一、研究背景

本项目相关公司业务范围涵盖某井运营管理，某井放空火炬的稳定运行是保障公司生产流程顺畅、实现安全生产目标的重要环节，因此解决火炬易熄火问题是公司内部运营的核心需求。同时，公司作为能源生产相关主体，需满足环保法规要求与行业安全标准，若火炬频繁熄火导致含硫天然气逸散，不仅可能面临环保部门的罚款，还会对周边环境与公众安全造成潜在威胁。

某片区多口生产井的放空火炬在日常运行中，受区域风力条件影响，频繁出现被风吹灭的情况。火炬熄灭后，为避免天然气未经处理直接排放，需暂停相关生产环节进行火炬重启与安全检查，导致非计划停产，影响生产效率与产量，同时重启设备、处理安全隐患需投入额外人力与物力成本，若因天然气逸散触发环保法规，还将面临 5-10 万元的环保罚款，进一步加剧经济负担，火炬熄灭后，含硫天然气无法正常燃烧，直接逸散至大气中，不仅污染环境，还会形成可燃气体云，一旦达到爆炸极限，遇火源极易引发爆燃事故，对某井工作人员生命安全与设备设施造成严重威胁。

二、技术改造方案与实施思路

（一）项目面临的挑战

需找到一种既能有效抵御强风、防止火炬熄火，又能适应火炬高温工作环境（火焰温度可达 800^∘C 以上）的解决方案，同时确保方案不影响火炬的正常燃烧效率与排放效果。技术改造需投入设计、材料采购、加工安装等费用，且后续需技术人员进行维护与效果监测，因此需要单位提供资金支持与技术团队保障。

（二）方案设计思路

基于流体力学原理，针对火炬易被风吹灭的核心问题，提出“加装多孔导流式防风罩”的解决方案。方案设计核心逻辑如下：强风对火炬的影响主要体现在高速气流冲击火焰根部，破坏火焰与燃料气的稳定接触，导致火焰熄灭。因此，解决方案需通过改变气流状态，减少高速气流对火焰根部的冲击，同时增强火焰与燃料气的附着力。

（三）防风罩技术参数与优势

选用耐高温合金（如 310S 不锈钢）或陶瓷基复合材料作为防风罩主体材料。310S 不锈钢具有优异的耐高温性能与抗氧化性，在 800^∘C 以上高温环境下仍能保持结构稳定性，陶瓷基复合材料则具备更轻的重量与更强的耐高温、耐腐蚀能力，可根据某井实际工况与预算灵活选择。罩体采用蜂窝状多孔设计，可将外部高速气流分散为多股低速层流，降低气流对火焰的冲击力，保证空气能够正常进入火炬，为燃烧提供充足氧气，避免因防风罩遮挡导致燃烧不充分。在防风罩内部设置螺旋导流片，引导气流形成旋转气流场，在火焰根部形成局部低压区。根据流体力学原理，低压区可增强燃料气与空气的混合效果，提升火焰附着力，使火焰在强风环境下仍能保持稳定燃烧状态。在防风罩表面喷涂抗氧化涂层，进一步提升材料的耐高温与抗腐蚀性能，延长防风罩使用寿命，减少高温环境下材料氧化损耗导致的维护成本增加。

（四）方案实施步骤

选择某片区问题较为突出的某井作为试点，先进行防风罩的定制设计，根据该井火炬的尺寸、燃烧参数与当地风力条件，确定防风罩的孔径大小、蜂窝密度、螺旋导流片角度等具体参数；随后完成防风罩的加工制作与现场安装，并进行为期 1-2 个月的试运行监测，记录不同风力条件下火炬的燃烧状态、熄火次数等数据，验证方案的有效性。若试点运行效果达到预期（抗风能力、熄火率等指标满足设计要求），则根据某片区其他某井的火炬参数，批量定制防风罩并逐步推广安装；同时建立维护档案，定期对防风罩的结构完整性、涂层状况进行检查，确保设备长期稳定运行。

三、技术改造方案预期成效

（一）安全性能显著提升

改造后火炬抗风能力从原有的 8 级提升至 10-12 级，可抵御 24-35m/s 的强风，覆盖某片区常见的极端风力条件，有效避免因风力导致的火炬熄火问题。通过减少火炬熄火次数，含硫天然气逸散量显著下降，可燃气体云形成概率降低，爆燃风险得到有效控制，火焰稳定燃烧也减少了不完全燃烧产物的排放，降低了对周边环境的污染。

（二）运营效率与经济性优化

年熄火率降低 80%-90% ，意味着非计划停产次数大幅减少，生产流程连续性增强，可避免因停产导致的产量损失与重启成本，每年预计节约非计划停产损失 5-10 万元。因天然气逸散引发的环保罚款风险降低，每年可减少 5-10 万元环保罚款支出，同时减少环保合规整改的人力与时间成本。该防风罩无需额外消耗燃料即可实现防风效果，避免了传统防风方案的燃料成本；且防风罩材料耐用性强，维护周期延长至 6 个月以上，相比改造前（通常维护周期为 2-3个月），每年可减少维护次数与维护费用。单井改造初期投入约 0.8 万 -1.5 万元（含防风罩设计、加工、安装及辅助系统费用），改造后综合年经济效益达10-20 万元，投资回收期短（通常可在 1-2 个月内收回成本），具备极高的经济可行性。

（三）推广价值凸显

在某井完成试点验证后，该方案可快速推广至其他片区存在类似问题的生产井。由于方案设计具有一定的通用性，且初期投入低、见效快，推广过程中无需大规模改造现有火炬系统，可有效降低推广成本，为片区整体生产井运营安全与经济效益提升提供有力支撑。

结论：

本研究针对某片区某井放空火炬易被风吹灭的问题，提出了加装多孔导流式防风罩的技术改造方案。该方案通过科学的材料选择与结构设计，借助流体力学原理提升火炬抗风能力，同时兼顾了安全性、经济性与可推广性，为石油天然气行业类似生产设施的技术改造提供了思路借鉴，具有重要的实践价值与推广意义。