火炬蒸汽系統(tǒng)凝結水的危害與改進探討

周世昌++張世東++牛闖

摘 要：本文通過對某石化企業(yè)火炬系統(tǒng)消煙蒸汽凝結水結冰，造成火炬設備損壞的原因進行分析，闡明蒸汽帶水對火炬系統(tǒng)運行的危害，并對此提出改進方法，以避免類似情況再次發(fā)生。

關鍵詞：火炬系統(tǒng)；蒸汽凝結水；結冰；損壞設備；改進

中圖分類號：TQ085 文獻標識碼：A

1.概述

火炬是一種應急性的裝置。主要是在異常工況下將有害轉化為無害，高毒變?yōu)榈投?，最大限度地減少對環(huán)境得污染和毒害。某北方大型煉油廠火炬系統(tǒng)采用高架式可拆卸火炬，塔高150m，設置高壓、低壓和酸性氣3臺火炬共架?；鹁嫦到y(tǒng)距廠區(qū)3km，水電汽風等公用工程齊全。春、夏季，該火炬運行正常，但進入冬季，隨著氣溫的降低，該火炬蒸汽系統(tǒng)的不足開始顯露：消煙蒸汽攜帶大量的凝結水到達火炬頂部并噴出，散落到火炬頂部平臺上，不斷聚集增大，形成冰塊，最大可達1.5t。而在火炬大量排放時，平臺金屬受輻射變熱，導致冰塊融化自145m高空墜落，使所經(jīng)的高壓點火電纜，信號線纜，檢查平臺和地面點火線嚴重受損。另外，火炬蒸汽系統(tǒng)帶凝結水，影響到消煙蒸汽的效果，導致火炬頭“悶燒”，降低了使用壽命。

2.火炬消煙蒸汽的機理

石油化工生產裝置開停工、非正常生產及緊急狀態(tài)下，無法進行有效回收的可燃氣體排向火炬系統(tǒng)。這些氣體一般都是多種氣體的混合物，完全燃燒時生成水蒸汽和二氧化碳：

如果不能完全燃燒就會產生一氧化碳和碳黑，而碳黑是火炬黑煙的主要來源。在實際生產中，通常使用蒸汽作為消煙的手段：即：

火炬消煙蒸汽分為兩路：

第一路為下部引射蒸汽，通過火炬頭下部的梅花噴嘴引入。利用蒸汽高速噴射將30倍于蒸汽的空氣量引射到火炬頭內與排放氣混合，使蒸汽的消煙能力得到進一步增強。同時，可增加火焰剛度，縮短火焰長度并可將火焰托高，降低火炬頭部溫度，有效延長火炬頭的使用壽命。

第二路為中心蒸汽，通過火炬頭的中心管引入。在中心管出口將蒸汽噴向火焰中心，與排放氣均勻混合起消煙作用，并同時對火炬頭起到冷卻保護作用。

在此過程中，蒸汽的質量起著至關重要的作用。

3.蒸汽系統(tǒng)凝結水的產生與危害

火炬系統(tǒng)距廠區(qū)3km，當蒸汽通過管道（DN300）輸送至火炬系統(tǒng)區(qū)域內時，壓力由0.9MPa降至0.7MPa，溫度由180℃降至165℃，管道內產生一定量的凝結水，并蒸汽流向火炬，由下向上在火炬消煙蒸汽管道內形成一段水柱，并沿150m高的火炬向上爬升，在消耗蒸汽能量的同時，加大了凝結水量。最終到達火炬頂部，從梅花噴嘴及中心管噴出。

凝結水的存在，對火炬運行的危害無疑是巨大的：

首先，蒸汽凝結水的存在，降低了引射蒸汽的效果，少量的水可使消煙效果變差，火焰無法被抬升，火焰在火炬頭表面燃燒，加速了設備的老化，縮短火炬頭的使用壽命。而大量的水將導致火炬熄滅，有毒有害氣體排入大氣，危害環(huán)境。

其次，中心蒸汽帶水，蒸汽無法在中心管口噴向火焰中心與排放氣均勻混合，并失去冷卻保護，形成“悶燒”，造成火炬頭燒壞。

第三，高溫的火炬頭，在大量的凝結水作用下，溫度急劇下降，火炬筒會因溫差產生熱應力而變形，甚至產生裂紋。同時火炬筒和火炬頭會因此加劇腐蝕、銹蝕剝落，加速設備的老化。

因此，合理處置蒸汽系統(tǒng)凝結水，對火炬系統(tǒng)的正常運行以及延長火炬頭的使用壽命有著十分積極的意義。

4.火炬蒸汽系統(tǒng)改造

在充分認識到蒸汽凝結水危害的前提下，對火炬蒸汽系統(tǒng)進行了工藝改造：

（1）在火炬界區(qū)蒸汽主線增加了一臺分水器，主要目的為切除蒸汽中的大量凝結水。

（2）在火炬界區(qū)增加了一臺凝結水罐（20m3），替換原有的凝結水罐（3.5m3），增大儲水量。

（3）增加相應的凝結水回收、回送工藝。

（4）在火炬消煙蒸汽爬升管最低點增加低點導淋，排放蒸汽爬升過程中產生的少量凝結水，如圖1所示。

5.改造效果評估

火炬蒸汽系統(tǒng)改造后，火炬蒸汽凝結水回收量15t～20t/24h，火炬凝結水就地排放、火炬頂“下雨”、火炬頂部平臺積冰的現(xiàn)象得到控制。特別是冬季，火炬頂部僅有少量紅棗大小的碎冰掉落，不再有巨大冰塊損壞設備設施的現(xiàn)象。而凝結水的回收，降低了能耗。

結語

本文分析了火炬系統(tǒng)消煙蒸汽凝結水對火炬系統(tǒng)運行的危害，并提出火炬蒸汽系統(tǒng)的改造，解決了火炬凝結水就地排放、火炬頂“下雨”、火炬頂部平臺積冰的隱患，為火炬系統(tǒng)的正常運行以及延長火炬頭的使用壽命打下了良好的基礎。

參考文獻

[1]甘敏.合理回收利用裝置中的蒸汽凝結水[J].化工設計，2002（6）：4.