解英南（中国石油辽阳石化分公司，辽宁 辽阳 111003）

火炬头漏火原因分析及防护

解英南（中国石油辽阳石化分公司，辽宁 辽阳 111003）

通过分析火炬头漏火原因，提出火炬头防护措施。

火炬头;漏火;防护措施

1 概述

某石化厂火炬是2006年为20万吨∕年乙二醇及配套工程乙烯部分配套建设的，火炬设计排放量624t∕h，火炬设计高度120m，火炬排放直径DN1250mm，由火炬头、分子封、火炬筒体、火炬塔架、分液罐、水封罐、仪表及电气设施等组成，火炬气排放的主要组成为甲烷、乙烯、丙烯及烃类可燃气体，该火炬在2013年经历一次改造。火炬在运行过程中发现在火炬头下部消烟蒸汽消音罩处的一侧有泄漏火焰的现象，泄露火焰处的消音罩外壁已经熏黑，在装置火炬物大量排放时，漏火现象十分明显。火炬头漏火现象的发生，影响火炬头的安全运行，给设备的安全带来隐患。

2 漏火原因分析[1]

经查阅图纸及资料，观察火炬运行情况，近距离检查火炬头漏火部位，火炬头漏火的原因分析如下：

2.1 火炬头筒体变形、开裂

近距离观察火炬头筒体，发现筒体边缘焊缝开裂，筒体变形，筒体顶部稳火模块变形弯曲，分析原因为：

火炬头长期高温燃烧，蒸汽阀门调整不及时，当火炬物大量排放时，消烟蒸汽不能及时给火炬头进行保护，筒体温度变化较大，金相组织发生变化，金属强度降低，筒体变形。

火炬头燃烧排放的气体存在较大量的酸性气，与冷凝水混合，在火炬长期运行中受环境高寒及火炬内高温的交错热应力影响，在酸性气腐蚀的作用下造成火炬头筒体金属疲劳产生裂纹，火炬物沿裂纹外泄至筒体外部燃烧[2]。

2.2 蒸汽引射管减薄、变形、断裂

蒸汽环管开裂，梅花喷嘴脱落或损坏，使消烟蒸汽无法通过引射蒸汽管送到火炬筒体内部，造成消烟蒸汽引射管没有蒸汽保护，长期高温燃烧，引射管变形、断裂。

蒸汽引射管材质为304ss钢，耐高温能力差，长时间超高温燃烧，造成金属内部金相组织变化，强度降低，同时由于火炬物的高速冲刷，造成引射管管壁减薄。

2.3 消烟蒸汽环管开裂，梅花喷嘴脱落

火炬头内部引射蒸汽管烧损后，因没有消烟蒸汽，无法给筒体降温，燃烧物无法被托高，致使火炬物在筒体内部燃烧，火焰通过喇叭口串到消烟蒸汽环管处，造成环管过烧，导致其裂纹。

蒸汽含水量大，导致蒸汽管线因水锤而振动。在长期振动和温度蠕变作用下，加之蒸汽环管开裂，梅花喷嘴焊缝开裂而脱落。

梅花喷嘴支管与蒸汽环管连接为开孔焊接，强度不足，造成焊缝开裂。

2.4 消音罩损坏

蒸汽环管内泄漏的蒸汽对消音罩产生冲刷，导致消音罩内部损坏，消音棉及钢丝网基本脱落，而火炬头内部串出的火焰，造成消音罩外层壁板过烧，导致其变形损坏。

2.5 蒸汽调节阀失灵

现场消烟蒸汽使用量，利用控制、调节三台蒸汽调节阀来控制，蒸汽阀口径分别为DN150、DN200、DN350，各设一条副线阀门。若蒸汽调节阀失灵，调节阀现场开度与控制室DCS显示不同步，或者现场蒸汽调节阀操作不动作，当大量火炬物外排时，消烟蒸汽无法及时调节，就会造成火炬头部件无法得到蒸汽保护而过烧。

2.6 操作不当

火炬长明灯设有温度热电偶，远传至DCS控制画面内，现场配备高清工业摄像头，以便于时时观察火炬头的燃烧状况。若操作者不能时时通过工业监控电视观察火炬的燃烧状况，当火炬物排放量大时，无法及时调整蒸汽阀门的开度，蒸汽量无法及时跟进，致使火炬冒黑烟、火炬熄灭、火炬头部件损伤。

3 防护措施[3][4]

根据综上原因分析，可以通过以下措施进行防护：

3.1 筒体补焊加固

a.平整筒体，对筒体开裂处补焊。对筒体顶部的稳火模块进行平整，恢复其稳火功能。

b.在筒体顶部加外加强圈，防止筒体过热变形。

c.在筒体外加强圈下部增加立板拉筋，防止筒体变形。

d.在火炬头筒体内壁涂抹一层约40mm厚、1500mm高的耐火胶泥，起到隔热的作用，减少筒体的受热程度。

3.2 更换烧损的蒸汽引射管

更换烧损的蒸汽引射管，用等离子切割器切除减薄、变形的引射管，更换材质为310ss钢的引射管，在引射管外部加材质为310ss的固定圈，在蒸汽引射管顶部外沿加补强圈，补强圈下部加立板筋板，防止引射管变形、断裂。

3.3 消烟蒸汽环管补焊，梅花喷嘴角焊缝加凸台

a.对蒸汽环管开裂处进行补焊。

b.梅花喷嘴与蒸汽环管连接管处加补强，加凸台，提高焊缝抗拉强度，防止梅花喷嘴脱落。

c.调整梅花喷嘴与蒸汽喇叭口的距离，提高喇叭口蒸汽流通量，减少蒸汽泄露量。

3.4 消音罩修补，增设耐火棉

消音罩外壁修补，内壁增设一层耐火棉，起到隔热的作用，防止消音罩损坏。

3.5 加强对现场调节阀的检查

加强火炬不间断巡检，加强对现场调节阀的检查，经常核对现场调节阀的开度是否与DCS控制画面显示一致，出现问题及时检修。

3.6 加强操作管理，细化操作规程

优化工艺参数，加强火炬巡检，制定减少排放的具体措施。

操作者应通过工业监视电视加强对火炬头燃烧的监控，及时控制、调节蒸汽阀的开度，托高火焰，降低火炬头温度，保护火炬头；同时防止火炬燃烧冒黑烟和火炬熄灭火炬物向大气排放污染环境。

4 结语

火炬头改造以后，运行良好，解决了火炬头漏火现象的发生，消除了火炬运行的安全隐患，为装置平稳运行和安全生产提供了保障。

[1]李常岭.火炬头损坏原因及改进[J].通用机械,2005,04.

[2]仲跻岭,吴金晓.酸性气火炬头问题分析及修复[J].中国机械,2014,15.

[3]徐燕平.火炬消音器处着火原因分析及防护[J].江西石油化工,1999,03.

[4]刘兴茂,寇国,王相飞,郭强.蒸汽消除火炬黑烟的原理与方法[J].河北化工,2010,06.

解英南，男，2010年毕业于中国石油大学（华东），工程师，现从事设备管理工作。