Trong nhà máy lọc dầu hoặc nhà máy hóa dầu, hệ thống đốt lửa là tuyến phòng thủ cuối cùng đảm bảo tuân thủ an toàn và môi trường. Khi xảy ra sự cố về quy trình, ngừng bảo trì hoặc các sự kiện cứu trợ khẩn cấp, khí dễ cháy phải được xử lý nhanh chóng và an toàn—không thải vào khí quyển. Hệ thống đốt lửa công nghiệp thực hiện chính xác điều đó: nó thu thập, vận chuyển và đốt các khí hydrocarbon dư thừa ở nhiệt độ cao, chuyển chúng thành các sản phẩm đốt ít độc hại hơn. Đây là cách nó hoạt động, bắt đầu với nguyên tắc cơ bản và chuyển qua từng giai đoạn hoạt động.
Ngọn lửa công nghiệp hoạt động dựa trên nguyên tắc oxy hóa ở nhiệt độ cao. Các khí dễ cháy—chủ yếu là hydrocarbon, hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) và đôi khi là hydro hoặc carbon monoxide—được trộn với không khí (hoặc oxy) và bốc cháy. Ngọn lửa thu được duy trì nhiệt độ thường từ 1.000 °C đến 1.200 °C, đảm bảo rằng ít nhất 98% hydrocacbon được chuyển đổi thành carbon dioxide (CO₂) và nước (H₂O). Quá trình này phá hủy một cách hiệu quả các thành phần có hại có thể gây ra nguy cơ cháy, nổ hoặc độc tính.
Trước khi bất kỳ ngọn lửa nào xuất hiện, hệ thống đốt lửa phải thu thập khí từ nhiều nguồn trên khắp cơ sở. Van giảm áp, van xả đáy và đường thông hơi dẫn vào đầu thu gom chính—một đường ống có đường kính lớn chạy tới ống đốt. Trên đường đi, một trống loại sẽ tách bất kỳ giọt chất lỏng nào (hydrocacbon ngưng tụ, nước hoặc chất lỏng bị cuốn theo) khỏi dòng khí. Việc loại bỏ chất lỏng là rất quan trọng: các giọt chất lỏng có thể gây mất ổn định ngọn lửa, bốc khói và thậm chí làm hỏng đầu đốt. Trống loại thường sử dụng trọng lực hoặc miếng đệm khử sương mù để đạt được sự phân tách. Khí sạch, khô sau đó tiếp tục đi vào ống khói.
Giữa trống đẩy và đầu đốt, một vòng đệm khí ngăn không khí chảy ngược vào đầu thu gom. Nếu không có đệm kín, không khí có thể trộn lẫn với khí dễ cháy bên trong đường ống, tạo ra hỗn hợp nổ. Khí thanh lọc—thường là nitơ hoặc khí tự nhiên—liên tục chảy qua hệ thống để duy trì áp suất dương nhẹ và đảm bảo không xảy ra dòng chảy ngược. Dòng chảy nhỏ liên tục này được kiểm soát cẩn thận để giảm thiểu chất thải trong khi vẫn đảm bảo an toàn.
Đầu đốt là phần cuối có thể nhìn thấy được của hệ thống, nơi diễn ra quá trình đốt cháy. Nó được thiết kế để trộn khí với không khí một cách hiệu quả và duy trì ngọn lửa ổn định. Một loạt các đầu đốt thí điểm, được cung cấp nhiên liệu bằng nguồn cung cấp khí tự nhiên hoặc propan nhỏ liên tục, duy trì nguồn đánh lửa vĩnh viễn. Khi dòng khí chính đến, ngọn lửa thí điểm sẽ đốt cháy nó ngay lập tức. Các hệ thống hiện đại sử dụng hệ thống đánh lửa phía trước hoặc đánh lửa trực tiếp để tự động kích hoạt phi công nếu họ đi ra ngoài.
Quá trình đốt cháy hoàn toàn cần có ba yếu tố: nhiên liệu, oxy và nhiệt độ. Hình dạng đầu loe và phương pháp được gọi là quá trình trộn đốt “được hỗ trợ bằng hơi nước” hoặc “được hỗ trợ bằng không khí” sẽ tăng cường khả năng trộn. Trong ngọn lửa được hỗ trợ bằng hơi nước, hơi nước áp suất cao được bơm vào dòng khí ngay dưới đầu ngọn lửa. Điều này hút không khí xung quanh vào và tạo ra sự hỗn loạn, phá vỡ khí thành những giọt nhỏ hơn và cải thiện sự tiếp xúc giữa oxy và nhiên liệu. Để vận hành không khói, đặc biệt là với hydrocacbon nặng, phun hơi nước sẽ ngăn chặn sự hình thành bồ hóng bằng cách thúc đẩy phản ứng chuyển dịch nước-khí. Đuốc được hỗ trợ bằng không khí sử dụng quạt hoặc quạt gió để cung cấp khí đốt trực tiếp.
| Phương thức hỗ trợ | Mục đích | Giảm bồ hóng điển hình | Tiêu thụ năng lượng |
|---|---|---|---|
| Không có (ống mở) | Đơn giản, chi phí thấp | 0 – tối thiểu | không có |
| Hỗ trợ hơi nước | Cải thiện sự pha trộn, ngăn chặn bồ hóng | 90 – 99 % | Trung bình (tạo hơi nước) |
| Hỗ trợ hàng không | Đẩy không khí vào vùng ngọn lửa | 80 – 95 % | Thấp đến trung bình (công suất quạt) |
| Phun khí áp suất cao | Tạo nhiễu loạn, giảm khói | 70 – 90 % | Thấp (nhiệm vụ của máy nén) |
Việc lựa chọn phương pháp hỗ trợ phụ thuộc vào thành phần khí, tốc độ dòng chảy và các quy định về môi trường của địa phương. Ví dụ, một nhà máy lọc dầu xử lý dầu thô nặng có thể dựa vào sự hỗ trợ của hơi nước để đáp ứng các giới hạn về độ mờ, trong khi một nhà máy khí đốt với khí tự nhiên khô có thể vận hành một ngọn lửa ống hở đơn giản.
Để đảm bảo đốt lửa đáng tin cậy và tuân thủ, nhiều nhà khai thác công nghiệp chuyển sang sử dụng một giải pháp hoàn chỉnh 
Hệ thống chữa cháy hoàn chỉnh GeneralFlame cho an toàn công nghiệp Khám phá hệ thống đốt lửa tích hợp của GeneralFlame, hệ thống này kết hợp các bộ phận hỗ trợ thiết yếu ngoài đầu đốt để mang lại khả năng giảm áp an toàn, tuân thủ môi trường và sản xuất ổn định trong các nhà máy hóa dầu và hóa chất than. Xem sản phẩm → tích hợp các thành phần này thành một giải pháp thống nhất. Hệ thống đốt lửa của General Flame bao gồm trống loại, vòng đệm khí, đầu đốt thí điểm và bảng điều khiển được thiết kế để có tuổi thọ lâu dài và chi phí bảo trì thấp.
Ngoài phần đầu, một số bộ phận hỗ trợ còn đảm bảo hoạt động an toàn và hiệu quả:
Hệ thống Flare được phân loại theo cấu hình và ứng dụng. Ba loại phổ biến nhất là:
Hiệu quả của hệ thống đốt lửa ảnh hưởng trực tiếp đến sự an toàn của nhà máy và việc tuân thủ quy định. Sự pha trộn kém có thể dẫn đến hiện tượng bốc khói, vi phạm giấy phép phát thải. Quá trình đốt cháy không hoàn toàn để lại hydrocarbon, metan và VOC không cháy hết trong khí quyển, góp phần tạo ra khói bụi và phát thải khí nhà kính. Một hệ thống đốt cháy được thiết kế phù hợp sẽ đạt được hiệu suất tiêu hủy và loại bỏ (DRE) ít nhất là 98% và thường là 99,9% đối với các hợp chất hữu cơ nguy hiểm.
Một yếu tố quan trọng khác là tỷ lệ giảm tốc độ—khả năng vận hành ở nhiều mức tốc độ dòng khí. Trong trường hợp khẩn cấp lớn, hệ thống phải xử lý toàn bộ tải cứu trợ, trong khi ở điều kiện bình thường, hệ thống có thể chỉ nhìn thấy dòng thí điểm và dòng thanh lọc. Thiết kế ngọn lửa bao gồm nhiều giai đoạn đầu đốt hoặc phun hơi nước có thể điều chỉnh có thể duy trì quá trình đốt cháy ổn định, ít khói trên toàn bộ phạm vi.
Các quy định về môi trường ở nhiều khu vực pháp lý hiện nay yêu cầu giám sát liên tục sự hiện diện của ngọn lửa thí điểm, lượng phát thải nhìn thấy được và đôi khi là giá trị nhiệt thực của khí đốt. Bộ điều khiển ngọn lửa mới hơn sử dụng lưu lượng kế, máy sắc ký khí và camera hồng ngoại để điều chỉnh hỗ trợ theo thời gian thực, giảm mức tiêu thụ hơi nước hoặc không khí trong khi vẫn duy trì sự tuân thủ. Để có thêm thông tin chi tiết về lựa chọn hệ thống phù hợp, độc giả có thể xem lại bài viết chi tiết của chúng tôi về các thành phần, loại và chức năng của hệ thống bùng phát .
Hệ thống đốt lửa công nghiệp hoạt động bằng cách thu thập khí hydrocarbon thải, loại bỏ chất lỏng và đốt chúng trong ngọn lửa có nhiệt độ cao được kiểm soát để đạt được quá trình đốt cháy gần như hoàn toàn. Việc lựa chọn thiết kế đầu, phương pháp hỗ trợ và các bộ phận hỗ trợ sẽ quyết định liệu hệ thống có đáp ứng các yêu cầu về an toàn, môi trường và vận hành hay không. Cho dù bạn đang lên kế hoạch lắp đặt mới hay nâng cấp ngọn lửa hiện có, việc hiểu rõ các nguyên tắc hoạt động này sẽ giúp bạn đưa ra quyết định sáng suốt về độ tin cậy, lượng khí thải và chi phí dài hạn.
Các nhà sản xuất thiết bị nhiệt và đốt hiệu suất cao OEM/ODM
