沼气火炬

在大多数情况下，处理正常情况连续排放低流量废气的火炬，都设计为能够处理装置紧急情况下产生的大流量废气（间歇排放）。火炬的处理能力可以从正常工况下的每小时几立方米，高至大的装置故障工况下的每小时几千立方米。

炼厂火炬处理量可以从正常处理泄放阀泄漏量每小时45 到90 公斤(kg/hr) (每小时100 - 200 磅[lb/hr])，到全厂紧急停车工况下的每小时700Mg(750 tons/hr)。正常的工艺排放量约450 到900 kg/hr(1000 - 2000 lb/hr)，局部单元维修或小的故障工况下，排放量约25到35 Mg/hr (27 - 39tons/hr)。一个典型的分子量为40的火炬气流速可以从每秒0.012 立方纳米(nm3/s) (每分钟25 标准立方英尺[scfm])，高至115 nm3/s (241,000 scfm)，在这种典型情况下，火炬的高低处理量之比是15,000 ：1。火炬运行的噪音和热量是我们最不想要的负面影响。火炬通常位于远离居民区的地方或充分隔离，以使其负面影响降到最低。

火炬的排放物包括：含碳颗粒（烟灰）、未燃烧的烃、CO及其它部分燃烧和发生了转化的烃，以及NOx如果火炬气中有含硫物质，如硫化氢或硫醇，则排放物中还会
含有二氧化硫(SO2)。火炬排放物中烃的含量与燃烧程度有关，而燃烧程度很大程度上取决于燃料/空气的配比和混合程度，也就是取决于火焰能达到的温度及温度的稳定保持情况。正确操作的火炬可实现燃尽率98%以上，也就是说排放物中的烃和CO的含量是总烃气体流量的2%以下

。燃料转化为烟或烟灰的倾向，受燃料特性以及燃烧区域内氧气的量和氧气的分布影响。对于完全燃烧，燃烧区域内至少要提供等化学当量的氧气，所需氧气的理论数量随燃烧气体分子量的增加而增加，氧气的供给量按空气计算，空气（风）的供给范围：一单位甲烷配9.6单位的风，而一单位戊烷要配38.3单位的风，按体积计量，供给火焰的空气分为一次风和二次风。一次风在燃烧前与火炬气混合，而二次风送进火焰内。对于无烟燃烧，必须供给足够的一次风，一次风的风量范围是：对直链烃是等化学当量的20%，对其它烃类是等化学当量的30%。

如果一次风量不足，进入火焰根部的气体就会被燃烧区域预热，从而使大的烃分子裂解，形成氢、不饱和烃和碳，碳颗粒可能飘逸而未能进燃料的特性影响烟灰的生成，包括：燃料中碳和氢的比例(C-：-H)以及被燃烧气体的分子结构。所有甲烷以上的烃，也就是碳氢比大于0.33的烃，都有生成烟灰的倾向。带支链的烷烃比其对应的异构体更少生成烟，烷烃支链化程度越高，生成烟的倾向更大。不饱和烃比饱和烃更易生成烟。烟一般通过加入蒸汽或空气来消除，因此，大部分工业火炬是用蒸汽消烟或用空气消烟的。所需蒸汽的量主要由火炬气的组成决一步燃烧，冷却后就形成烟灰或烟。烃和其它不饱和烃会部分聚合，形成可裂解的大子，从而形成更多的碳。