海上油田减少火炬黑烟的方法

序论：速发表网结合其深厚的文秘经验，特别为您筛选了1篇海上油田减少火炬黑烟的方法范文。如果您需要更多原创资料，欢迎随时与我们的客服老师联系，希望您能从中汲取灵感和知识！

海上油田火炬放空是确保工艺流程安全稳定的重要方法之一，通过自动条件放空天然气的大小，进而实现生产流程压力系统一直处于动态平衡状态中。火炬系统是保证海上油气处理平台安全稳定生产、减少海洋生态环境污染的重要工程设施。在海洋油气矿产资源高效开采过程中，由于油气储层性质极为复杂、采出油气组分含量不断变化、现场工艺流程实时调整等因素的影响，将会导致火炬系统放空时因重烃含量过高、燃烧不充分等因素，导致出现间歇性火焰冒黑烟的现象，造成资源浪费、排放指标不达标，增加了安全环保压力。

1现状调研

海上某油田火炬系统主要由火炬管汇、火炬分液罐、火炬头、火炬点火盘等组成。物流关系复杂、处理设备种类繁多，火炬系统需要接收生产分离器、电脱入口分离器、斜板除油器、原油缓冲罐、闭排系统、低压燃气洗涤罐、高压燃气接收罐等设备的放空天然气。处理量大、操控难度高，对于合理控制火炬放空量、准确把握放空天然气组分提出较高的要求。平台火炬系统工艺流程简图如图1所示。火炬系统作为生产安全泄压系统，通过火炬管汇将各级处理设备的放空天然气引流至火炬分液罐，经过气液沉降分离后，气体经火炬头进行充分燃烧，避免有毒有害气体在油田周围聚集。海上某油田在放空天然气燃烧过程中偶尔出现火炬冒黑烟现象。天然气重组分越多，氢碳比越小，等体积火炬气充分燃烧耗氧量越多，导致燃烧产物中炭黑组分比例增大，形成明显的黑烟现象。火炬黑烟直接威胁着操作人员的健康，对海洋生态环境造成较大的伤害，因此，解决火炬黑烟问题非常重要和必要。

2原因分析

针对火炬火焰间歇性冒黑烟问题，从气体源头展开逐一排查分析，发现可能造成放空气燃烧不充分而产生黑烟情况的影响因素有：①上游来气气体组分C3+含量超过6%；②放空天然气设备超处理量运行；③电脱入口分离器捕雾效果较差；④火炬分液罐分液效果较差；⑤电脱入口分离器脱气量较大等。通过深入调研分析，发现上游来气气体组分C3+含量平均值未超过6%、放空天然气设备均按照设定处理量正常运行，并不是造成平台火炬燃烧产生黑烟现象的主要原因，而其主要原因如下：（1）电脱入口分离器捕雾效果较差造成重组分和水蒸气放空。平台电脱入口分离器上游为原油加热器，经过原油加热器加热的流体可导致原油的重烃组分或化学药剂的煤油组分蒸发，引起电脱入口分离器C3+以上含量升高。同时，电脱入口分离器运行温度较高，挥发的重组分和蒸汽含量升高，导致捕雾器负荷增加，捕雾效果下降，造成重组分和水蒸气放空，发生火炬燃烧不充分产生黑烟的情况。（2）电脱入口分离器脱气较多造成火炬放空量增加。正常生产过程中，电脱入口分离器运行压力为50kPaG左右，生产分离器运行压力为300kPaG左右。从生产分离器分离出的原油进入电脱入口分离后，压力逐渐降低，导致大量气体在电脱入口分离器内析出，去往火炬系统的放空量增加，造成气体未能燃烧充分而进行排放，进而产生黑烟。（3）火炬分液罐温度较高、排液量较少造成放空气液相组分含量较高。平台来液量较大、工艺流程处理任务较重，火炬分液罐温度较高，气液分离效果受到影响，且罐体底部排液量较小，造成放空天然气中携带较多的液相重烃组分，导致火炬燃烧不充分，出现火炬冒黑烟的现象。

3解决方法

（1）提高电脱入口分离器捕雾器的除液次数。

根据平台现有设施条件，对投用的电脱入口分离器气相出口进行串联改造，将去往火炬分液罐的放空天然气出口管线连接至备用电脱入口分离器罐顶预留口处，实现罐体连通，让经过分离器捕雾器除液后流出的气体直接进入备用分离器进行再次除液，捕雾器除液次数由1次增加到2次，降低捕雾器的除液负担。同时将备用分离器液相进出口进行隔离，并对罐内液体进行排放，降低罐内温度，减少放空气中液态组分的携带量。电脱入口分离器串联改造后，发现放空气产生的黑烟明显减弱，说明增加除液次数、降低温度能有效改善电脱入口分离器的除液效果，避免较多液态组分被放空燃烧后产生黑烟。

（2）提高火炬头天然气与空气接触的燃烧时间。

在研究过程中发现调节阀开度调大时，火炬火焰增大，黑烟有所减弱；调节阀开度调小时，火炬火焰减小，黑烟逐渐增强，说明调大放空量能够改善火炬黑烟情况。但是，由于生产流程实际运行情况不允许长时间维持较高的放空量，故应围绕降低放空量或增加天然气燃烧效率等方面提出相应的解决方法。在平台生产设施基础上，对火炬系统进行优化改良，利用停产检修时机，更换已有的火炬头防风罩，将火炬点燃周围封闭起来，提高天然气与空气接触的时间，让两者充分燃烧，进一步提升火炬燃烧效率，减少黑烟排放。同时，提出一种向火炬头供应公用气的治理方案，在火炬点火盘附近增设供气管线至火炬头处，通过该管线向火炬头供应带压空气，让天然气与空气混合更充分，燃烧效率更加可观。火炬头防风罩更换前后对比。更换火炬防风罩后，现场观察黑烟的情况，发现火炬冒黑烟现象明显减弱，说明经过改进的火炬头提高了天然气与空气的接触时间，让放空气燃烧更充分，对于减少火炬黑烟排放提供了一定的帮助。

（3）降低火炬分液罐的运行温度。

火炬分液罐运行温度在40℃左右，低压燃气洗涤罐运行温度在15℃左右，而经过加热器加热的电脱入口分离器运行温度在80℃左右，说明火炬分液罐的温度高可能是因电脱入口分离器的高温气体引起的。因此，对电脱入口分离器气相出口管线进行改造，利用平台现有闲置海水冷却器，对天然气进行冷却，冷却后的天燃气进入闭排，最后去往火炬分液罐进行放空。通过流程改造，让电脱入口分离器气相出口流出的气体依次经过海水冷却器、闭排系统后，与低压燃气洗涤罐气相出口流出的气体汇合，共同进入火炬分液罐进行燃烧。经海水冷却器降低放空气的温度后，火炬分液罐运行温度从40℃下降至20℃且较为稳定，火炬放空气燃烧产生的黑烟明显减弱，说明该流程改造既能减少火炬黑烟的排放，又能起到缓冲放空气燃烧的作用，提高天然气燃烧效率的同时也降低了溢油环保风险。

（4）减少电脱入口分离器放空气的放空量。

对电脱入口分离器气相进行闭排泄压，压力泄放至常压后，关闭电脱入口分离器气相出口的压力调节阀，最终实现电脱入口分离器无放空，并时刻观察火炬火焰的变化情况。电脱入口分离器不放空时，火炬产生的火焰明显变小，黑烟也明显减弱，说明随着放空量逐步减小，燃烧时需要的氧气相对较少，能够让放空气得到充分燃烧，有效改善火炬冒黑烟的情况。由此启发，逐步关闭各容器放空气的气相出口，均收到了同样的效果。提出一种能够减少天然气放空量的流程改造方案，即利用燃气洗涤罐至斜板除油器流程，将闲置的斜板除油器作为燃气缓冲罐使用。当燃气洗涤罐压力超过设定值时，天然气进入斜板除油器存储；当燃气洗涤罐压力低时，斜板除油器存储的天然气进行反供压缩机，从而达到节能、减排、增效的效果，并且有望实现火炬零放空的最终目的。火炬治理前后对比。

4结论

通过分析发现分离器捕雾效果较差、脱气较多、火炬分液罐温度较高等影响火炬放空气燃烧产生黑烟的主要因素，结合现有工程设施条件和工艺流程改进需要，对火炬黑烟问题进行逐一排查并提出合理可行的解决方法，让火炬放空气与氧气混合不均匀、燃烧不充分、燃烧效率低的现象得到了明显的改善，火炬黑烟情况得到了较好的治理，为多元化解决海上油田火炬黑烟问题提出更多的参考，具有较强的应用性和创新性，具有良好的推广价值。

参考文献：

[1]张千东.关于海上采油平台火炬燃烧冒黑烟的治理研究[J].化工管理，2018(36):157-158.

[2]朱学勇.海上油田放空火炬冒黑烟的分析与处理[J].石化技术，2017,24(4):113-114.

[3]张振友.海洋平台低压火炬消烟技术研究[J].勘探开发，2017(3):141,151.

[4]代齐加，徐学智.某油田消除火炬黑烟的技术应用[J].天津科技，2020(4):23-24.

[5]呼文财，王晶，胡廷等.某油田火炬黑烟来源分析及治理[J].广州化工，2020(10):151-152.

[6]孙为志等.海洋平台火炬消烟方案研究[J].石油和化工设备，2021(24)10,110-112.

作者:王胜兵 单位:中海石油（中国）有限公司天津分公司