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的安全保障，若其出現冒黑煙現象極易影響生產秩序，故而應對其予以科學處理。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，并通過規范火炬操作行為、注重火炬設計科學性、優化排放系統性能、調整分離器氣體含量等方面，以此妥善應對冒黑煙問題。

關鍵詞：油氣處理終端;火炬;黑煙

前言：石油開采作業中，由于鉆井含有多樣氣體，故而需運用火炬明火燃燒的方式降低開采風險。而油氣處理終端火炬冒黑煙現象的出現不但會影響危險氣體燃燒效果，而且還會對我國生態環境帶來嚴重危害。故而有效處理火炬冒黑煙問題是當前保障油氣處理質量的關鍵要素，以此為油田事業的發展創造有利條件。

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出現冒黑煙現象，是因為可燃氣體未實現完全燃燒，導致碳氫化合物形成不溶性顆粒，一旦遭遇冷空氣將形成黑煙。一般而言，黑煙的出現多半與氣體的供應風量與性質有關。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個單位的風量方可實現完全燃燒。同時，氣體中的碳氫比若高于1：3，極易增加煙灰含量，這表明在烴含量增加時，煙的生成量將有所上升。因此，在油氣處理終端出現的氣體不飽和烴含量越多，其煙灰的含量就會越高。所以，黑煙現象的發生具體源于黑色碳顆粒的產生。

二、油氣處理終端火炬冒黑煙的處理方法

（一）規范火炬操作行為

要想解決油氣處理終端火炬冒黑煙問題，需進一步規范火炬操作行為。通常在不同的操作下所采取的處理方法存在差異，具體表現為以下兩個方面：

其一，當油氣處理終端火炬的一級分類器與二級分類器的操作壓力偏高或偏低時，都會引發黑煙現象。其中針對一級分類器，相關人員應適當降低其操作壓力，并上調其溫度，促使油氣在實際燃燒過程中經過分離后得到充分燃燒。而二級分類器則應下調壓力、上升溫度，以免油氣經過分離后產生氣泡促使氣體可燃面積減小。此外，還應注重消泡劑的投放量，操作人員應及時將其置于分離器入口位置，待火炬停止運作時，需要針對分離設施進行替換，避免影響氣體燃燒效率，最終可在規范的操作行為下杜絕黑煙現象。

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現完全燃燒，最低標準為每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境，極易在不完全燃燒狀態下形成黑煙。此時則應適當增加燃料量，促使油氣物質在燃料的協助下達到最佳燃燒效率。實際上，之所以需要調整燃料量，是因為氣體本身無法實現完全燃燒的情況下，需要運用燃料，使其獲取助燃動力，最終實現燃料混合氣體與空氣的協調性，也能避免生態環境在黑煙的影響下而受到破壞。從以往經驗中可選擇丙烯作為燃料氣，因其可燃效率超出98%，且發熱量高于11200KI/m3，故而可滿足油氣的燃燒需求[1]。

（二）注重火炬設計科學性

油氣處理終端火炬結構的設計質量也會對冒黑煙現象的出現產生影響。一般在實際設計環節，若火炬頭排放出口的尺寸不達標，無法滿足實際需求，將導致油氣無法順利通過火炬口實現完全燃燒，又或者在燃燒期間形成噪聲污染，這些都不利于展現出火炬的環保特性。因此，應科學設計火炬頭，在保障油氣生產質量的基礎上控制環境污染問題，以免增加環境凈化負擔。對此，相關人員應采取以下措施控制黑煙現象的出現：

第一，細致觀察，相關人員需對火炬頭的實際運行狀態加以觀察，一旦出現尺寸不合適等問題，應選擇全新的火炬頭予以替換，確保火炬頭發揮出真正效用。

第二，注重通風，當火炬頭的氣體無法得到充足的氧氣（空氣）時，將很難實現完全燃燒。為了避免受燃燒效率的影響而產生黑煙，需在火炬頭出口處增設通風裝置，并且還應對煙氣進行回收處理，以免流入環境中引發空氣污染。常見的煙氣回收處理裝置是運用蒸汽管對氣體燃燒的火苗高度加以控制，這樣可起到擴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保性。

（三）優化排放系統性能

在妥善解決油氣處理終端火炬冒黑煙問題時，還需針對排放系統運行性能加以優化，確保火炬中的氣體實現完全燃燒。在排放系統中的氣體往往不會含有較高的甲烷含量，這就導致其余烷烴氣體的含量有所增加，進而導致可燃性氣體無法在火炬頭位置保持良好的燃燒狀態，由此形成黑煙。據此，應對排放系統的性能加以優化，使其為氣體燃燒提供適宜的條件，以免在重質氣體的干擾下導致油氣形成黑煙。從以往常規排放系統的實際條件來分析，其溫度多處在55℃左右，若可燃性氣體屬于甲烷，而油氣中富含揮發烴，將在丙烷等氣體的影響下排放到火炬中，進而造成天然氣無法獲取充足的氧氣，最終出現冒黑煙現象。此時，相關人員可在排放系統中設置冷卻器，對氣體的溫度進行降溫處理，通常應至少降低25℃，促使帶有冷卻功能的排放系統不會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，進而降低了黑煙現象的發生率。

此外，還可在甲烷等可燃性氣體排入火炬頭初期實施“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準，在其實現完全燃燒的過程中自然很難發生冒黑煙狀況。因此，應高度重視排放系統性能的調節，使其為火炬燃燒提供重要助力[2]。

（四）調整分離器氣體含量

油氣處理終端火炬冒黑煙問題的出現還源于分離器效率偏低，導致油氣無法實現有效分離，進而在其燃燒期間形成黑色顆粒。因此，應針對分離器氣體的含量加以控制，由此消除黑煙現象。

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加劇火炬操作壓力，故而應在三級分離器處設置油氣分離裝置，以免易揮發氣體流入到火炬頭影響甲烷的燃燒效率。另外，由于火炬黑煙現象在白天更加明顯，故而應從控溫角度出發，對氣體進行凈化處理，既要清除其液態物質，又應當對重組分含量加以調整。比如可在火炬處安裝“輕烴穩定設施”，促使重烴組分得以處理，以免甲烷氣體在火炬頭燃燒期間因烴含量偏高而導致黑煙的出現。只有針對油氣處理終端火炬系統進行重新改造，并注重操作行為的規范性，才能真正消除黑煙現象。從以往研究經驗中可知：甲烷的燃燒溫度可高達3400℃，尤其在純氧環境里，而在火炬系統中予以燃燒時，一般不具備完全燃燒條件，進而增加黑煙的發生率。所以，可盡量從燃燒條件上予以改善，確保火炬系統中的可燃性氣體能夠在良好的燃燒環境里得到充分燃燒，最終減少碳粒的生成量，為我國油田事業與尾氣處理工作帶來全新的安全保障。

結論：綜上所述，油氣處理終端火炬一旦出現冒黑煙現象將存在較為嚴重的安全隱患，甚至會破壞我國生態環境的穩定性。據此，應從規范操作行為、注重火炬設計、優化系統性能、調整氣體含量等方面著手，以此降低火炬冒黑煙現象的發生率，在保障油氣處理質量的基礎上提高火炬燃燒效率，加強對環境的保護效果。

參考文獻：

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

作者單位：盤錦道博爾環保科技股份有限公司