油氣處理終端火炬冒黑煙的分析處理研究

孫聰

摘要：油氣處理終端火炬作為油田開采作業(yè)的安全保障，若其出現(xiàn)冒黑煙現(xiàn)象極易影響生產(chǎn)秩序，故而應(yīng)對(duì)其予以科學(xué)處理。在此之上，本文簡要分析了油氣處理終端火炬冒黑煙的原因，并通過規(guī)范火炬操作行為、注重火炬設(shè)計(jì)科學(xué)性、優(yōu)化排放系統(tǒng)性能、調(diào)整分離器氣體含量等方面，以此妥善應(yīng)對(duì)冒黑煙問題。

關(guān)鍵詞：油氣處理終端;火炬;黑煙

前言：石油開采作業(yè)中，由于鉆井含有多樣氣體，故而需運(yùn)用火炬明火燃燒的方式降低開采風(fēng)險(xiǎn)。而油氣處理終端火炬冒黑煙現(xiàn)象的出現(xiàn)不但會(huì)影響危險(xiǎn)氣體燃燒效果，而且還會(huì)對(duì)我國生態(tài)環(huán)境帶來嚴(yán)重危害。故而有效處理火炬冒黑煙問題是當(dāng)前保障油氣處理質(zhì)量的關(guān)鍵要素，以此為油田事業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造有利條件。

一、油氣處理終端火炬冒黑煙的原因

油氣處理終端火炬之所以會(huì)出現(xiàn)冒黑煙現(xiàn)象，是因?yàn)榭扇細(xì)怏w未實(shí)現(xiàn)完全燃燒，導(dǎo)致碳?xì)浠衔镄纬刹蝗苄灶w粒，一旦遭遇冷空氣將形成黑煙。一般而言，黑煙的出現(xiàn)多半與氣體的供應(yīng)風(fēng)量與性質(zhì)有關(guān)。比如若油氣處理終端火炬排放的氣體富含甲烷成分，它需要至少9.6個(gè)單位的風(fēng)量方可實(shí)現(xiàn)完全燃燒。同時(shí)，氣體中的碳?xì)浔热舾哂?：3，極易增加煙灰含量，這表明在烴含量增加時(shí)，煙的生成量將有所上升。因此，在油氣處理終端出現(xiàn)的氣體不飽和烴含量越多，其煙灰的含量就會(huì)越高。所以，黑煙現(xiàn)象的發(fā)生具體源于黑色碳顆粒的產(chǎn)生。

二、油氣處理終端火炬冒黑煙的處理方法

（一）規(guī)范火炬操作行為

要想解決油氣處理終端火炬冒黑煙問題，需進(jìn)一步規(guī)范火炬操作行為。通常在不同的操作下所采取的處理方法存在差異，具體表現(xiàn)為以下兩個(gè)方面：

其一，當(dāng)油氣處理終端火炬的一級(jí)分類器與二級(jí)分類器的操作壓力偏高或偏低時(shí)，都會(huì)引發(fā)黑煙現(xiàn)象。其中針對(duì)一級(jí)分類器，相關(guān)人員應(yīng)適當(dāng)降低其操作壓力，并上調(diào)其溫度，促使油氣在實(shí)際燃燒過程中經(jīng)過分離后得到充分燃燒。而二級(jí)分類器則應(yīng)下調(diào)壓力、上升溫度，以免油氣經(jīng)過分離后產(chǎn)生氣泡促使氣體可燃面積減小。此外，還應(yīng)注重消泡劑的投放量，操作人員應(yīng)及時(shí)將其置于分離器入口位置，待火炬停止運(yùn)作時(shí)，需要針對(duì)分離設(shè)施進(jìn)行替換，避免影響氣體燃燒效率，最終可在規(guī)范的操作行為下杜絕黑煙現(xiàn)象。

其二，油氣處理終端火炬的燃燒往往需要充足的空氣保證氣體實(shí)現(xiàn)完全燃燒，最低標(biāo)準(zhǔn)為每1m3的氣體需要釋放7500KI的熱量，若無法保證空氣為其提供適合的燃燒環(huán)境，極易在不完全燃燒狀態(tài)下形成黑煙。此時(shí)則應(yīng)適當(dāng)增加燃料量，促使油氣物質(zhì)在燃料的協(xié)助下達(dá)到最佳燃燒效率。實(shí)際上，之所以需要調(diào)整燃料量，是因?yàn)闅怏w本身無法實(shí)現(xiàn)完全燃燒的情況下，需要運(yùn)用燃料，使其獲取助燃動(dòng)力，最終實(shí)現(xiàn)燃料混合氣體與空氣的協(xié)調(diào)性，也能避免生態(tài)環(huán)境在黑煙的影響下而受到破壞。從以往經(jīng)驗(yàn)中可選擇丙烯作為燃料氣，因其可燃效率超出98%，且發(fā)熱量高于11200KI/m3，故而可滿足油氣的燃燒需求[1]。

（二）注重火炬設(shè)計(jì)科學(xué)性

油氣處理終端火炬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)質(zhì)量也會(huì)對(duì)冒黑煙現(xiàn)象的出現(xiàn)產(chǎn)生影響。一般在實(shí)際設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，若火炬頭排放出口的尺寸不達(dá)標(biāo)，無法滿足實(shí)際需求，將導(dǎo)致油氣無法順利通過火炬口實(shí)現(xiàn)完全燃燒，又或者在燃燒期間形成噪聲污染，這些都不利于展現(xiàn)出火炬的環(huán)保特性。因此，應(yīng)科學(xué)設(shè)計(jì)火炬頭，在保障油氣生產(chǎn)質(zhì)量的基礎(chǔ)上控制環(huán)境污染問題，以免增加環(huán)境凈化負(fù)擔(dān)。對(duì)此，相關(guān)人員應(yīng)采取以下措施控制黑煙現(xiàn)象的出現(xiàn)：

第一，細(xì)致觀察，相關(guān)人員需對(duì)火炬頭的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)加以觀察，一旦出現(xiàn)尺寸不合適等問題，應(yīng)選擇全新的火炬頭予以替換，確?；鹁骖^發(fā)揮出真正效用。

第二，注重通風(fēng)，當(dāng)火炬頭的氣體無法得到充足的氧氣（空氣）時(shí)，將很難實(shí)現(xiàn)完全燃燒。為了避免受燃燒效率的影響而產(chǎn)生黑煙，需在火炬頭出口處增設(shè)通風(fēng)裝置，并且還應(yīng)對(duì)煙氣進(jìn)行回收處理，以免流入環(huán)境中引發(fā)空氣污染。常見的煙氣回收處理裝置是運(yùn)用蒸汽管對(duì)氣體燃燒的火苗高度加以控制，這樣可起到擴(kuò)大氣體與空氣接觸面積的作用，也能避免烷烴類氣體燃燒后排放大量煙氣而降低環(huán)保性。

（三）優(yōu)化排放系統(tǒng)性能

在妥善解決油氣處理終端火炬冒黑煙問題時(shí)，還需針對(duì)排放系統(tǒng)運(yùn)行性能加以優(yōu)化，確保火炬中的氣體實(shí)現(xiàn)完全燃燒。在排放系統(tǒng)中的氣體往往不會(huì)含有較高的甲烷含量，這就導(dǎo)致其余烷烴氣體的含量有所增加，進(jìn)而導(dǎo)致可燃性氣體無法在火炬頭位置保持良好的燃燒狀態(tài)，由此形成黑煙。據(jù)此，應(yīng)對(duì)排放系統(tǒng)的性能加以優(yōu)化，使其為氣體燃燒提供適宜的條件，以免在重質(zhì)氣體的干擾下導(dǎo)致油氣形成黑煙。從以往常規(guī)排放系統(tǒng)的實(shí)際條件來分析，其溫度多處在55℃左右，若可燃性氣體屬于甲烷，而油氣中富含揮發(fā)烴，將在丙烷等氣體的影響下排放到火炬中，進(jìn)而造成天然氣無法獲取充足的氧氣，最終出現(xiàn)冒黑煙現(xiàn)象。此時(shí)，相關(guān)人員可在排放系統(tǒng)中設(shè)置冷卻器，對(duì)氣體的溫度進(jìn)行降溫處理，通常應(yīng)至少降低25℃，促使帶有冷卻功能的排放系統(tǒng)不會(huì)將大量的丙烷等氣體排放至火炬口，由此為甲烷燃燒提供了良好的條件，進(jìn)而降低了黑煙現(xiàn)象的發(fā)生率。

此外，還可在甲烷等可燃性氣體排入火炬頭初期實(shí)施“分液處理”，以此過濾掉粒徑超出600μm的溶解液滴，最終促使氣體組分符合燃燒標(biāo)準(zhǔn)，在其實(shí)現(xiàn)完全燃燒的過程中自然很難發(fā)生冒黑煙狀況。因此，應(yīng)高度重視排放系統(tǒng)性能的調(diào)節(jié)，使其為火炬燃燒提供重要助力[2]。

（四）調(diào)整分離器氣體含量

油氣處理終端火炬冒黑煙問題的出現(xiàn)還源于分離器效率偏低，導(dǎo)致油氣無法實(shí)現(xiàn)有效分離，進(jìn)而在其燃燒期間形成黑色顆粒。因此，應(yīng)針對(duì)分離器氣體的含量加以控制，由此消除黑煙現(xiàn)象。

具體方法如下：由于甲烷氣體含量偏低、丙烷等其它烷烴類氣體含量偏高會(huì)加劇火炬操作壓力，故而應(yīng)在三級(jí)分離器處設(shè)置油氣分離裝置，以免易揮發(fā)氣體流入到火炬頭影響甲烷的燃燒效率。另外，由于火炬黑煙現(xiàn)象在白天更加明顯，故而應(yīng)從控溫角度出發(fā)，對(duì)氣體進(jìn)行凈化處理，既要清除其液態(tài)物質(zhì)，又應(yīng)當(dāng)對(duì)重組分含量加以調(diào)整。比如可在火炬處安裝“輕烴穩(wěn)定設(shè)施”，促使重?zé)N組分得以處理，以免甲烷氣體在火炬頭燃燒期間因烴含量偏高而導(dǎo)致黑煙的出現(xiàn)。只有針對(duì)油氣處理終端火炬系統(tǒng)進(jìn)行重新改造，并注重操作行為的規(guī)范性，才能真正消除黑煙現(xiàn)象。從以往研究經(jīng)驗(yàn)中可知：甲烷的燃燒溫度可高達(dá)3400℃，尤其在純氧環(huán)境里，而在火炬系統(tǒng)中予以燃燒時(shí)，一般不具備完全燃燒條件，進(jìn)而增加黑煙的發(fā)生率。所以，可盡量從燃燒條件上予以改善，確?；鹁嫦到y(tǒng)中的可燃性氣體能夠在良好的燃燒環(huán)境里得到充分燃燒，最終減少碳粒的生成量，為我國油田事業(yè)與尾氣處理工作帶來全新的安全保障。

結(jié)論：綜上所述，油氣處理終端火炬一旦出現(xiàn)冒黑煙現(xiàn)象將存在較為嚴(yán)重的安全隱患，甚至?xí)茐奈覈鷳B(tài)環(huán)境的穩(wěn)定性。據(jù)此，應(yīng)從規(guī)范操作行為、注重火炬設(shè)計(jì)、優(yōu)化系統(tǒng)性能、調(diào)整氣體含量等方面著手，以此降低火炬冒黑煙現(xiàn)象的發(fā)生率，在保障油氣處理質(zhì)量的基礎(chǔ)上提高火炬燃燒效率，加強(qiáng)對(duì)環(huán)境的保護(hù)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]高秀寶.國外油氣處理終端火炬黑煙問題分析及建議[J].山東化工，2020，49（05）：241-242.

[2]陳陽.HYSY162平臺(tái)火炬冒黑煙問題剖析及對(duì)策探究[J].天津科技，2019，46（04）：38-42.

作者單位：盤錦道博爾環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?/p>