T-NBSES 006-2024 化工企业火炬大气污染管控技术指南

ICS13.040.99CCSZ05T/NBSESGuidelinesforFlareAirPollutionControlinChemicalE2024-12-11发布 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 1 1 1 6 7 9 15I前言本标准起草单位：宁波市生态环境科学研究院、宁波市生态环境局镇海分局、宁波市甬环苑环保工程科技有限公司、宁波中金石本标准主要起草人：乐晓妍、王曙兴、任柳芬、何剑杰、朱中火炬系统是石化企业的重要安全措施，用于紧急情况下的安全排放，防止设备过压或泄漏事故的发生，然而火炬系统在燃烧过程中仍然会排放一定量的VOCs。例如企业将火炬作为正常工况下的废气治理设施；由于废气热值不足或未补充燃料气导致燃烧不充分等情况均会导致VOCs大量排放。为加强火炬挥发性有机物排放监测管理，提高火炬燃烧效率和燃烧破坏率，减少火炬挥发有机物排放，1化工企业火炬大气污染管控技术指南本标准适用于新建、改建和扩建火炬系统的设计、运行、挥发性有机物控制及监督管理，适用火炬类型包括高架火炬、地面火炬。2规范性引用文件本指南内容引用了下列文件或其中的条款。凡是注明日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本指南。凡是未注明日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本指南。GB50160-2008（2018年版）《石油化工企业设计防火标准》SH3009-2013《石油化工可燃性气体排放系统设计规范》《浙江省石化装置开停工（车）和检（维）修挥发性有机物污染防治技术指南（试行）》《广东省高架火炬挥发性有机物排放控制技术规范》3术语和定义术语和定义引用来源如下：a.GB50160-2008（2018年版）；b.《广东省高架火炬挥发性有机物排放控制技术规范》；c.SH3009-2013；d.《浙江省石化装置开停工（车）和检（维）修挥发性有机物污染防治技术指南（试行）》。23.1火炬系统FlareSystem通过燃烧方式处理排放可燃气体的一种设施，分高架火炬、地面火炬等。由排放管道、分液设备、阻火设备、火炬燃烧器、点火系统、火炬筒及其他部件等组成。3.2高架火炬ElevatedFlare火炬头底端法兰面位置高于15米的火炬。3.3地面火炬GroundFlare通常指封闭式地面火炬，也包括开放式地面多燃烧器火3.4封闭式地面火炬EnclosedGroundFlare具有燃烧室和烟囱，燃烧室内设置一个或多个燃烧器的3.5开放式地面火炬Multi-burnerStagedFlare在透风式围栏内阵列排布多个燃烧器并分级燃烧的火炬。3.6辅助空气AssistAir指在火炬头之前或火炬头处有意通过喷嘴或其他硬件输送引入的所有空气，其目的包括但不限于保护火炬头的设计、3促进湍流以将空气混合或引入火焰。辅助空气包括预混辅助空气和周边辅助空气。但不包括周围的环境空气。3.7辅助蒸汽AssistSteam在火炬头之前或火炬头处有意通过喷嘴或其他硬件输送引入的所有蒸汽，其目的包括但不限于保护火炬头的设计、促进湍流以将空气混合或引入火焰。辅助蒸汽包括但不限于中心蒸汽、下部蒸汽和上部蒸汽。3.8周边辅助空气PerimeterAssistAir指引入火炬头周边或火炬头上方的辅助空气部分。包括有意夹带的下部和上部蒸汽中的空气，也包括除预混合辅助空气之外的所有辅助空气。3.9预混辅助空气PremixAssistAir指在火炬头之前引入火炬放空气的辅助空气部分，包括注入的和引入的。也包括任何有意夹带在中心蒸汽中的空气。3.10火炬补充气FlareSupplementalGas指引入火炬以提高燃烧区气体热值的所有气体，不包括辅助空气或辅助蒸汽。3.11火炬放空气FlareVentGas4指排出火炬头出口截面之前的所有气体。该气体包括所有火炬废气（即从生产装置排至火炬的气体）、未回收的火炬扫气部分、火炬吹扫气和火炬补充气，但不包括引燃气体、总蒸汽或辅助空气。3.12燃烧区气体CombustionZoneGas指排出火炬头出口截面之后的所有气体和蒸汽。包括所有火炬放空气、总蒸汽和预混合空气。3.13火炬气柜GasHolder火炬系统中用于储存和调节、调配各装置所排放的待处理、处置可燃气体的容器系统。3.14肉眼观测或视频信号中火炬头火焰尾部可见黑色且林格3.15黑烟排放VisibleEmissions肉眼或视频信号连续监测，连续5分钟时间段内黑烟持续时间大于等于1分钟且2小时时间段内黑烟累计时间大于5分钟的排放状态。3.16长明灯PilotFlame5安装在火炬出口，为火炬排放气提供点火能量的连续操作的小燃烧器。3.17长明灯常燃PilotFlamePresence连续监测15分钟的时间段内长明灯的熄灭时间小于1分钟的燃烧状态。3.18分液罐KnockoutDrum可燃性气体排放系统中用于分离和储存液体的容器。3.19水封WaterSeal用于防止空气渗入可燃性气体排放系统发生爆炸、或转移流量、或为排放系统建立背压，而设置的火炬与排放系统干管隔离的液体（通常为水）隔离设施。3.20火炬头出口有效截面积UnobstructedAreaofTheFlareTip火炬头出口火炬气流通的实际面积，不含稳焰环、中心蒸汽环管等内构件。3.21无烟燃烧能力SmokelessCapacity火炬头能实现无烟排放的最大排放量（t/h）。64一般规定4.1火炬应当用于应急处置，不得作为日常大气污染治理设4.2应采取措施回收排入火炬系统的气体和液体。4.3长明灯应保持常燃。4.4在任何时候，挥发性有机物和异味物质进入火炬都应能点燃并燃烧。4.5液体、低热值可燃气体、含氧气或卤族元素及其化合物的可燃气体、毒性为极度和高度危害的可燃气体、惰性气体、酸性气体及其他腐蚀性气体不得排入全厂性火炬系统，应设独立的排放系统或处理排放系统。4.6在保证安全的前提下，生产装置吹扫过程应采用密闭吹扫工艺，吹扫气体宜采用冷凝、膜分离、吸收等技术对物料进行最大程度回收利用。无法回收利用的废气应进入火炬气柜回收或进入废气治理设施（确保安全的情况下），无法进入火炬气柜、废气治理设施时可通过火炬焚烧（含硫、氨气体放火炬时应配备足够的瓦斯气和蒸汽）。4.7对与火炬系统相连的安全阀、旁路阀、自动调节阀等部件的内部泄漏情况进行定期检测，若发现内漏应及时维修或更换。4.8除酸性气排放系统外，可燃性气体排放总管排入火炬前应设置分液罐。分液罐应设液位计、液相温度计、压力表、7高低压和高低液位报警。4.9同一个排放系统中有两个或两个以上火炬同时操作时，每个火炬均应设置水封罐，不同火炬水封罐的水封高度宜分层设置。水封罐应设液位、温度、压力仪表和高液位报警。4.10长明灯燃料气供气管道干管上应设压力调节阀，燃料气源的压力应大于或等于0.35MPa，压力调节阀后的压力宜稳定在0.2MPa；每支长明灯的燃料气供给管道应从火炬底部起单独接至长明灯的燃料气入口。5设施管控要求5.1高架火炬管控要求5.1.1新建、改建和扩建高架火炬系统宜采用噪声低、助燃气耗量小、无烟燃烧马赫数高的先进火炬头。5.1.2应当及时加入火炬补充气，确保废气排放过程中火焰全程燃烧，火炬无明显黑烟、无啸叫。5.1.3高架火炬系统无烟燃烧能力满足如下要求：a）大于等于开工、停工排放量的最大值；b）宜大于等于最大事故排放量的15%；c）对应的火炬头出口马赫数宜大于等于0.2。5.1.4高架火炬宜使用蒸汽控制烟雾生成。5.1.5若出现以下排放，企业应执行原因分析并制定整改计划，相关整改记录保存期限不少于3年：a）无烟燃烧能力以下的排放若出现黑烟排放、火炬头8出口截面处超速或热值过低排放；b）无烟燃烧能力以上的排放若出现黑烟排放、火炬头出口截面处超速排放，原因分析结果为下列条件之一的排放：（2）除自然灾害及其他不可抗力导致的事故外，同一装置因同一事故原因导致的3年内发生事故的次数在2次及以上的排放；（3）除自然灾害及其他不可抗力导致的事故外，3年内发生3次及以上事故。5.1.6酸性气体及其他腐蚀性气体会造成大气污染、管道和设备的腐蚀，宜设独立的酸性气火炬。5.1.7处理酸性气体的火炬头宜设置防风罩。5.1.8处理酸性气体的火炬头出口马赫数宜小于或等于0.2。5.1.9酸性气火炬可采用压缩空气控制烟雾生成。5.2地面火炬管控要求5.2.1地面火炬可用于处理毒性轻度危害和无毒可燃性气体，不宜用于处理毒性为中度危害的有毒可燃性气体，不得用于处理毒性为极度或高度危害的有害可燃性气体。5.2.2除前两级排放系统每个燃烧器配置一支长明灯外，其他各级长明灯的数量应不少于2支，蒸汽助燃型燃烧器每个燃烧器均需配置一盏长明灯。96运行管理要求6.1监测监控要求6.1.1连续检测长明灯火焰状态，监测设备包括但不限于热电偶、紫外线束传感器、红外传感器等。并使用视频监控摄像头连续记录火炬头火焰状态（至少每15秒一帧，并带有时间和日期戳），并保存记录3个月以上。6.1.2应连续监测、记录引燃设施和火炬的工作状态（火炬气流量、压力、火炬头温度、火种气流量、火种温度等）。6.1.3流量监控对以下气体流量进行连续监测，并保存记录1年以上：a）火炬气流量，可监测火炬气总管流量，或监测各支管的气体流量，但需确定监测了所有对火炬气有贡献的气体流量。火炬气流量计应满足：当火炬气流速≥0.03m/s但≤0.3m/s时，流量计的最大绝对误差不超过仪表量程的±20%；当火炬气流速＞0.3m/s时，流量计精度等级需满足5.0级；b）长明灯燃料气流量；c）调整热值用火炬补充气流量；d）助燃空气或助燃蒸汽流量；e）若同时使用预混合辅助空气和周边辅助空气，分别计量预混辅助空气及周边辅助空气的流量。6.1.4组分监控宜对火炬气组分进行连续监测，并保存记录1年以上，有以下监测方式：a）使用可连续（即至少每15分钟一次）监测、计算和记录火炬气中单个成分浓度的监测系统（如色谱分析、质谱分析等监测分析方式）；b）采用取样系统，保证在火炬气排入火炬时，至少每8h收集一次样品，用于成分分析。6.1.5热值监控宜对火炬气热值进行检测，监测数据应当能够及时传输至企业中控系统，企业根据监测数据，采取加大助燃气体等方式，确保火炬气有效燃烧。检测记录保存1年以上，有以下监测方式：a）安装能在标准条件下连续测量、计算和记录放空气净热值（NHVvg）的热值仪；b）若符合6.1.5a，可自行决定是否安装能连续测量、计算和记录火炬气中氢气浓度的监测系统。6.1.6当火炬气进入高架火炬燃烧时，企业应每天至少执行一次黑烟排放观测并做好观测记录（含黑度与黑烟累计时间）。每次观测应先持续5分钟，若连续5分钟时段内黑烟持续时间≥1分钟，则应将观测时长延长至2小时，观测记录保存期限不少于1年。6.1.7设有火炬气回收设施的，应在回收支线阀前的火炬气排放总管上设温度和压力检测仪表。温度和压力检测仪表应与气柜进气控制阀门自动联锁，当进气柜的可燃性气体温度或压力达到限值时应自动关闭进气控制阀门。6.2热值管控要求6.2.1进入蒸汽助燃型或空气助燃型火炬的气体净热值（HT）应≥11178kJ/Nm3（300Btu/scf）；进入无助燃型火炬的气体净热值（HT）应≥7452kJ/Nm3（200Btu/scf）。进入火炬燃烧的混合气体净热值根据公式（1）计算。HT=KΣ1CiHi（1）HT——进火炬气体的净热值，MJ/Nm3，基于25℃时每摩尔废气燃烧的净焓；Ci——组分i的湿基浓度，ppm；Hi——组分i在25℃,760mmHg条件下的净燃烧热，kcal/mol。6.2.2若按照第6.1.4条规定进行火炬气成分分析，则根据公式（2）计算火炬放空气净热值（NHVvg）。NHVvg=Σ1xiNHVi（2）NHVvg——火炬放空气净热值，kJ/Nm3；i——火炬放空气中第i个成分；n——火炬放空气中成分总数；xi——火炬放空气中组分i的浓度，体积分数；NHVi——组分i的净热值，kJ/Nm3，部分物质的NHVi12苯34567890氢00水06.2.3若符合第6.1.5a条，即连续监测热值，但未对氢浓度进行监测，NHVvg直接通过监测数据确定。6.2.4若符合第6.1.5b条，即连续监测热值，且对氢浓度进行监测，则根据公式（3）计算NHVvg。NHVvg——火炬放空气净热值，kJ/Nm3；NHVmeasured——通过连续净热值监测系统测量的火炬放空气流净热值，kJ/Nm3；xH2——将样品输入热值监测系统时火炬放空气中氢气的浓度，体积分数；34971.15——氢气测量热值的净校正值（=45186.61-