火炬蒸汽系统凝结水的危害与改进探讨

周世昌++张世东++牛闯

摘 要：本文通过对某石化企业火炬系统消烟蒸汽凝结水结冰，造成火炬设备损坏的原因进行分析，阐明蒸汽带水对火炬系统运行的危害，并对此提出改进方法，以避免类似情况再次发生。

关键词：火炬系统；蒸汽凝结水；结冰；损坏设备；改进

中图分类号：TQ085 文献标识码：A

1.概述

火炬是一种应急性的装置。主要是在异常工况下将有害转化为无害，高毒变为低毒，最大限度地减少对环境得污染和毒害。某北方大型炼油厂火炬系统采用高架式可拆卸火炬，塔高150m，设置高压、低压和酸性气3台火炬共架。火炬系统距厂区3km，水电汽风等公用工程齐全。春、夏季，该火炬运行正常，但进入冬季，随着气温的降低，该火炬蒸汽系统的不足开始显露：消烟蒸汽携带大量的凝结水到达火炬顶部并喷出，散落到火炬顶部平台上，不断聚集增大，形成冰块，最大可达1.5t。而在火炬大量排放时，平台金属受辐射变热，导致冰块融化自145m高空坠落，使所经的高压点火电缆，信号线缆，检查平台和地面点火线严重受损。另外，火炬蒸汽系统带凝结水，影响到消烟蒸汽的效果，导致火炬头“闷烧”，降低了使用寿命。

2.火炬消烟蒸汽的机理

石油化工生产装置开停工、非正常生产及紧急状态下，无法进行有效回收的可燃气体排向火炬系统。这些气体一般都是多种气体的混合物，完全燃烧时生成水蒸汽和二氧化碳：

如果不能完全燃烧就会产生一氧化碳和碳黑，而碳黑是火炬黑烟的主要来源。在实际生产中，通常使用蒸汽作为消烟的手段：即：

火炬消烟蒸汽分为两路：

第一路为下部引射蒸汽，通过火炬头下部的梅花喷嘴引入。利用蒸汽高速喷射将30倍于蒸汽的空气量引射到火炬头内与排放气混合，使蒸汽的消烟能力得到进一步增强。同时，可增加火焰刚度，缩短火焰长度并可将火焰托高，降低火炬头部温度，有效延长火炬头的使用寿命。

第二路为中心蒸汽，通过火炬头的中心管引入。在中心管出口将蒸汽喷向火焰中心，与排放气均匀混合起消烟作用，并同时对火炬头起到冷却保护作用。

在此过程中，蒸汽的质量起着至关重要的作用。

3.蒸汽系统凝结水的产生与危害

火炬系统距厂区3km，当蒸汽通过管道（DN300）输送至火炬系统区域内时，压力由0.9MPa降至0.7MPa，温度由180℃降至165℃，管道内产生一定量的凝结水，并蒸汽流向火炬，由下向上在火炬消烟蒸汽管道内形成一段水柱，并沿150m高的火炬向上爬升，在消耗蒸汽能量的同时，加大了凝结水量。最终到达火炬顶部，从梅花喷嘴及中心管喷出。

凝结水的存在，对火炬运行的危害无疑是巨大的：

首先，蒸汽凝结水的存在，降低了引射蒸汽的效果，少量的水可使消烟效果变差，火焰无法被抬升，火焰在火炬头表面燃烧，加速了设备的老化，缩短火炬头的使用寿命。而大量的水将导致火炬熄灭，有毒有害气体排入大气，危害环境。

其次，中心蒸汽带水，蒸汽无法在中心管口喷向火焰中心与排放气均匀混合，并失去冷却保护，形成“闷烧”，造成火炬头烧坏。

第三，高温的火炬头，在大量的凝结水作用下，温度急剧下降，火炬筒会因温差产生热应力而变形，甚至产生裂纹。同时火炬筒和火炬头会因此加剧腐蚀、锈蚀剥落，加速设备的老化。

因此，合理处置蒸汽系统凝结水，对火炬系统的正常运行以及延长火炬头的使用寿命有着十分积极的意义。

4.火炬蒸汽系统改造

在充分认识到蒸汽凝结水危害的前提下，对火炬蒸汽系统进行了工艺改造：

（1）在火炬界区蒸汽主线增加了一台分水器，主要目的为切除蒸汽中的大量凝结水。

（2）在火炬界区增加了一台凝结水罐（20m3），替换原有的凝结水罐（3.5m3），增大储水量。

（3）增加相应的凝结水回收、回送工艺。

（4）在火炬消烟蒸汽爬升管最低点增加低点导淋，排放蒸汽爬升过程中产生的少量凝结水，如图1所示。

5.改造效果评估

火炬蒸汽系统改造后，火炬蒸汽凝结水回收量15t～20t/24h，火炬凝结水就地排放、火炬顶“下雨”、火炬顶部平台积冰的现象得到控制。特别是冬季，火炬顶部仅有少量红枣大小的碎冰掉落，不再有巨大冰块损坏设备设施的现象。而凝结水的回收，降低了能耗。

结语

本文分析了火炬系统消烟蒸汽凝结水对火炬系统运行的危害，并提出火炬蒸汽系统的改造，解决了火炬凝结水就地排放、火炬顶“下雨”、火炬顶部平台积冰的隐患，为火炬系统的正常运行以及延长火炬头的使用寿命打下了良好的基础。

参考文献

[1]甘敏.合理回收利用装置中的蒸汽凝结水[J].化工设计，2002（6）：4.