第 ３ ２ 卷 第 ９ 期 ２ ０ １ ９ 年 ９ 月 环 境 科 学 研 究 Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｆ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ Ｖ ｏ ｌ . ３ ２ ꎬ Ｎ ｏ . ９ Ｓ ｅ ｐ . ꎬ ２ ０ １ ９ 收 稿 日 期 ２ ０ １ ８ ￣ ０ ９ ￣ ０ ５ 修 订 日 期 ２ ０ １ ９ ￣ ０ ２ ￣ １ ７ 作 者 简 介 王 震 东 １ ９ ９ ４ ￣ ꎬ 男 ꎬ 山 东 潍 坊 人 ꎬ １ ８ ８ １ ８ ２ ７ ８ ３ ９ ５ ＠ １ ６ ３ . ｃ ｏ ｍ . ∗ 责 任 作 者 ꎬ 修 光 利 １ ９ ７ ２ ￣ ꎬ 男 ꎬ 山 东 海 阳 人 ꎬ 教 授 ꎬ 博 士 ꎬ 博 导 ꎬ 主 要 从 事 大 气 污 染 物 排 放 标 准 制 定 、 大 气 环 境 化 学 与 污 染 控 制 研 究 ꎬ ｘ ｉ ｕ ｇ ｌ ＠ ｅ ｃ ｕ ｓ ｔ . ｅ ｄ ｕ . ｃ ｎ 基 金 项 目 沪 环 科 项 目 Ｎ ｏ . ２ ０ １ ７ ￣ １ ６ Ｓ ｕ ｐ ｐ ｏ ｒ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ꎬ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｎ ｏ . ２ ０ １ ７ ￣ １ ６ 国 内 外 石 化 行 业 火 炬 污 染 排 放 控 制 标 准 与 规 范 研 究 王 震 东 １ ꎬ ２ ꎬ ３ ꎬ ４ ꎬ 沈 晓 波 １ ꎬ ２ ꎬ ３ ꎬ ４ ꎬ 修 光 利 １ ꎬ ２ ꎬ ３ ꎬ ４ ∗ ꎬ 陈 佳 慧 １ ꎬ ２ ꎬ ３ ꎬ ４ ꎬ 闫 磊 １ ꎬ ２ ꎬ ３ ꎬ ４ ꎬ 邹 文 君 １ ꎬ ２ ꎬ ３ ꎬ ４ １ . 华 东 理 工 大 学 资 源 与 环 境 工 程 学 院 ꎬ 上 海 ２ ０ ０ ２ ３ ７ ２ . 华 东 理 工 大 学 ꎬ 上 海 市 环 境 保 护 化 学 污 染 物 环 境 标 准 与 风 险 管 理 重 点 实 验 室 ꎬ 上 海 ２ ０ ０ ２ ３ ７ ３ . 华 东 理 工 大 学 ꎬ 国 家 环 境 保 护 化 工 过 程 环 境 风 险 评 价 与 控 制 重 点 实 验 室 ꎬ 上 海 ２ ０ ０ ２ ３ ７ ４ . 上 海 污 染 控 制 与 生 态 安 全 研 究 院 ꎬ 上 海 ２ ０ ０ ２ ３ ７ 摘 要 火 炬 系 统 是 石 油 化 工 、 冶 金 等 行 业 为 处 理 生 产 工 艺 中 产 生 的 或 剩 余 的 易 燃 有 害 气 体 的 控 制 措 施 ꎬ 是 保 证 工 艺 设 备 安 全 运 行 的 重 要 保 障 ꎬ 同 时 也 是 降 低 环 境 污 染 的 重 要 措 施 . 火 炬 燃 烧 排 放 的 Ｃ Ｏ ２ 、 Ｎ Ｏ ｘ 及 未 完 全 燃 烧 的 Ｖ Ｏ Ｃ ｓ 挥 发 性 有 机 物 是 造 成 环 境 污 染 的 重 要 原 因 ꎬ 而 目 前 国 内 仍 没 有 较 为 成 熟 的 控 制 火 炬 排 放 的 标 准 ꎬ 因 此 形 成 火 炬 排 放 与 控 制 的 标 准 规 范 已 成 为 绿 色 生 态 建 设 的 重 要 环 节 . 通 过 对 火 炬 分 类 及 系 统 组 成 、 燃 烧 气 体 的 流 量 和 热 值 控 制 、 引 燃 火 焰 及 燃 烧 火 焰 的 检 测 和 监 控 、 系 统 排 放 的 检 测 和 监 控 等 方 面 的 分 析 ꎬ 以 及 对 国 外 〔 如 Ｕ Ｓ Ｅ Ｐ Ａ 美 国 环 境 保 护 局 、 美 国 南 加 州 、 欧 盟 等 地 区 〕 的 火 炬 标 准 与 国 内 的 火 炬 标 准 规 范 进 行 对 比 ꎬ 并 以 上 海 市 火 炬 的 统 计 结 果 为 基 础 ꎬ 提 出 了 对 于 上 海 市 火 炬 排 放 控 制 标 准 与 规 范 的 基 本 框 架 建 议 . 框 架 内 容 主 要 包 括 ４ 个 方 面 ① 监 测 泄 放 气 的 流 量 、 压 力 ꎬ 控 制 泄 放 气 与 辅 助 气 的 比 例 ꎬ 使 燃 烧 气 体 的 热 值 达 到 完 全 燃 烧 的 范 围 ꎻ ② 监 测 引 燃 火 焰 和 燃 烧 火 焰 ꎬ 保 证 火 炬 的 运 行 ꎻ ③ 监 测 火 炬 的 可 见 排 放 ꎻ ④ 加 强 火 炬 的 监 管 力 度 ꎬ 定 时 检 维 修 . 关 键 词 火 炬 ꎻ 排 放 ꎻ 监 测 ꎻ 标 准 中 图 分 类 号 Ｘ ５ １ 文 章 编 号 １ ０ ０ １ ￣ ６ ９ ２ ９ ２ ０ １ ９ ０ ９ ￣ １ ４ ５ ６ ￣ ０ ８ 文 献 标 志 码 Ａ Ｄ Ｏ Ｉ １ ０ 􀆰 １ ３ １ ９ ８ ∕ ｊ 􀆰 ｉ ｓ ｓ ｎ 􀆰 １ ０ ０ １ ￣ ６ ９ ２ ９ 􀆰 ２ ０ １ ９ 􀆰 ０ ３ 􀆰 ０ ２ Ｄ ｏ ｍ ｅ ｓ ｔ ｉ ｃ ａ ｎ ｄ Ｇ ｌ ｏ ｂ ａ ｌ Ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ａ ｒ ｄ ｓ ａ ｎ ｄ Ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｆ ｏ ｒ Ｇ ａ ｓ Ｆ ｌ ａ ｒ ｅ Ｅ ｍ ｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｉ ｎ Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｃ ａ ｌ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｙ Ｗ Ａ Ｎ Ｇ Ｚ ｈ ｅ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ １ ꎬ ２ ꎬ ３ ꎬ ４ ꎬ Ｓ Ｈ Ｅ Ｎ Ｘ ｉ ａ ｏ ｂ ｏ １ ꎬ ２ ꎬ ３ ꎬ ４ ꎬ Ｘ Ｉ Ｕ Ｇ ｕ ａ ｎ ｇ ｌ ｉ １ ꎬ ２ ꎬ ３ ꎬ ４ ∗ ꎬ Ｃ Ｈ Ｅ Ｎ Ｊ ｉ ａ ｈ ｕ ｉ １ ꎬ ２ ꎬ ３ ꎬ ４ ꎬ Ｙ Ａ Ｎ Ｌ ｅ ｉ １ ꎬ ２ ꎬ ３ ꎬ ４ ꎬ Ｚ Ｏ Ｕ Ｗ ｅ ｎ ｊ ｕ ｎ １ ꎬ ２ ꎬ ３ ꎬ ４ １ . Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｒ ｅ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｓ ＆ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ꎬ Ｅ ａ ｓ ｔ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ＆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ꎬ Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ２ ０ ０ ２ ３ ７ ꎬ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ２ . Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｋ ｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｎ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ａ ｒ ｄ ａ ｎ ｄ Ｒ ｉ ｓ ｋ Ｍ ａ ｎ ａ ｇ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｃ ａ ｌ Ｐ ｏ ｌ ｌ ｕ ｔ ａ ｎ ｔ ｓ ꎬ Ｅ ａ ｓ ｔ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ＆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ꎬ Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ２ ０ ０ ２ ３ ７ ꎬ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ３ . Ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｋ ｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｎ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｒ ｉ ｓ ｋ Ａ ｓ ｓ ｅ ｓ ｓ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｃ ａ ｌ Ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｅ ｓ ꎬ Ｅ ａ ｓ ｔ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ＆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ꎬ Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ２ ０ ０ ２ ３ ７ ꎬ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ４ . 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Ａ ｔ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ꎬ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｉ ｓ ｓ ｔ ｉ ｌ ｌ ｎ ｏ ｍ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ａ ｒ ｄ ｆ ｏ ｒ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｆ ｌ ａ ｒ ｅ ｅ ｍ ｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ . Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｆ ｏ ｒ ｅ ꎬ ｔ ｈ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ａ ｒ ｄ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｆ ｏ ｒ ｆ ｌ ａ ｒ ｅ ｅ ｍ ｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｈ ａ ｓ ｂ ｅ ｃ ｏ ｍ ｅ ａ ｎ ｉ ｍ ｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ｐ ａ ｒ ｔ ｏ ｆ ｇ ｒ ｅ ｅ ｎ ｅ ｃ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ . 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Ｔ ｈ ｅ ｆ ｒ ａ ｍ ｅ ｗ ｏ ｒ ｋ ｉ ｓ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｆ ｌ ａ ｒ ｅ ｉ ｎ Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ꎬ ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｍ ａ ｉ ｎ ｌ ｙ ｉ ｎ ｃ ｌ ｕ ｄ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｆ ｏ ｌ ｌ ｏ ｗ ｉ ｎ ｇ ａ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｓ １ Ｔ ｏ ｍ ｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ第 ９ 期 王 震 东 等 国 内 外 石 化 行 业 火 炬 污 染 排 放 控 制 标 准 与 规 范 研 究 ｔ ｈ ｅ ｆ ｌ ｏ ｗ ａ ｎ ｄ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｏ ｆ ｇ ａ ｓ ｄ ｉ ｓ ｃ ｈ ａ ｒ ｇ ｅ ꎬ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｔ ｈ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｏ ｆ ｇ ａ ｓ ｄ ｉ ｓ ｃ ｈ ａ ｒ ｇ ｅ ａ ｎ ｄ ａ ｕ ｘ ｉ ｌ ｉ ａ ｒ ｙ ｇ ａ ｓ ꎬ ａ ｎ ｄ ｍ ａ ｋ ｅ ｔ ｈ ｅ ｃ ａ ｌ ｏ ｒ ｉ ｆ ｉ ｃ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ｏ ｆ ｃ ｏ ｍ ｂ ｕ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎ ｇ ａ ｓ ｒ ｅ ａ ｃ ｈ ｔ ｈ ｅ ｒ ａ ｎ ｇ ｅ ｏ ｆ ｃ ｏ ｍ ｐ ｌ ｅ ｔ ｅ ｃ ｏ ｍ ｂ ｕ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎ . ２ Ｔ ｏ ｍ ｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｉ ｇ ｎ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｌ ａ ｍ ｅ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｍ ｂ ｕ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｌ ａ ｍ ｅ ꎬ ｅ ｎ ｓ ｕ ｒ ｅ ｔ ｈ ｅ ｆ ｌ ａ ｒ ｅ ′ ｓ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ . ３ Ｔ ｏ ｍ ｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｖ ｉ ｓ ｉ ｂ ｌ ｅ ｅ ｍ ｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｆ ｌ ａ ｒ ｅ . ４ Ｔ ｏ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ ｖ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｆ ｌ ａ ｒ ｅ ꎬ ｒ ｅ ｇ ｕ ｌ ａ ｒ ｉ ｎ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｍ ａ ｉ ｎ ｔ ｅ ｎ ａ ｎ ｃ ｅ . Ｋ ｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ｆ ｌ ａ ｒ ｅ ꎻ ｅ ｍ ｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ꎻ ｍ ｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ ꎻ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ａ ｒ ｄ石 化 行 业 是 排 放 Ｖ Ｏ Ｃ ｓ 挥 发 性 有 机 物 的 重 要 行 业 之 一 ꎬ 而 火 炬 是 石 化 行 业 Ｖ Ｏ Ｃ ｓ 排 放 的 一 个 重 要 环 节 . 火 炬 是 炼 油 厂 和 石 油 化 工 厂 生 产 中 不 可 或 缺 的 设 施 ꎬ 目 的 是 为 了 处 理 生 产 和 突 发 事 件 过 程 中 产 生 的 可 燃 气 体 、 有 毒 气 体 及 未 能 及 时 应 用 的 废 气 [ １ ￣ ２ ] 等 ꎬ 从 而 保 证 装 置 的 安 全 性 并 且 降 低 化 工 厂 废 气 对 环 境 的 污 染 . 由 于 火 炬 的 高 度 和 燃 烧 温 度 限 制 ꎬ 火 炬 燃 烧 后 Ｖ Ｏ Ｃ ｓ 排 放 的 测 定 难 度 较 大 . 目 前 ꎬ 上 海 市 针 对 火 炬 Ｖ Ｏ Ｃ ｓ 排 放 量 核 算 时 ꎬ 较 常 采 用 的 方 法 为 系 数 法 ꎬ 即 取 火 炬 ９ ８ ％ 的 燃 烧 效 率 计 算 污 染 物 排 放 量 . 但 是 ꎬ 美 国 的 部 分 测 定 数 据 表 明 ꎬ 火 炬 排 放 有 机 物 的 燃 烧 效 率 不 一 定 能 稳 定 达 到 ９８ ％ [ ３ ] ꎬ 火 炬 燃 烧 的 产 物 及 部 分 副 产 物 如 Ｃ Ｏ ２ 、 Ｃ Ｏ 、 Ｎ Ｏ ｘ 、 硫 化 物 等 [ ４ ￣ ７ ] 仍 会 有 部 分 残 留 ꎬ 甚 至 在 某 些 地 区 ꎬ 火 炬 是 高 反 应 活 性 有 机 物 的 重 要 来 源 . 因 此 ꎬ 对 火 炬 燃 烧 产 生 Ｖ Ｏ Ｃ ｓ 的 排 放 和 控 制 标 准 的 研 究 在 近 １ ０ 年 来 得 到 了 国 外 的 高 度 重 视 . 近 年 来 ꎬ 我 国 也 相 继 施 行 了 一 系 列 与 火 炬 相 关 的 标 准 ꎬ 标 准 主 要 针 对 火 炬 的 设 计 参 数 有 一 定 的 要 求 ꎬ 但 对 火 炬 的 日 常 监 控 、 维 护 、 排 放 监 测 等 没 有 较 为 详 细 的 规 定 ꎬ 因 此 ꎬ 对 于 火 炬 系 统 污 染 物 的 燃 烧 状 况 及 其 燃 烧 后 污 染 物 的 排 放 浓 度 和 排 放 总 量 的 研 究 是 目 前 急 需 解 决 的 问 题 . 该 研 究 从 急 需 解 决 的 问 题 出 发 ꎬ 以 期 为 上 海 市 生 态 环 境 管 理 部 门 在 火 炬 检 测 和 监 控 方 面 建 立 适 合 本 地 区 的 标 准 体 系 提 供 技 术 支 持 ꎬ 并 为 上 海 市 火 炬 污 染 物 排 放 控 制 标 准 的 制 定 提 供 科 学 依 据 . １ 火 炬 的 构 成 和 排 放 火 炬 分 为 地 面 火 炬 和 高 架 火 炬 . 地 面 火 炬 分 为 地 面 开 放 式 火 炬 和 地 面 封 闭 式 火 炬 两 种 ꎬ 主 要 由 燃 烧 器 、 防 风 消 音 墙 、 分 级 燃 烧 系 统 、 安 全 措 施 等 系 统 所 组 成 ꎬ封 闭 式 火 炬 还 有 长 明 灯 点 火 装 置 . 高 架 火 炬 由 点 火 系 统 、 控 制 系 统 、 火 炬 头 、 长 明 灯 、 外 壁 钢 结 构 支 撑 及 内 部 直 立 上 升 管 道 组 成 [ ８ ] . 火 炬 头 作 为 废 气 燃 烧 的 区 域 ꎬ 能 正 常 工 作 是 火 炬 保 持 高 燃 烧 效 率 的 重 要 前 提 . 高 架 火 炬 的 造 价 低 且 尾 气 处 理 量 大 ꎬ 多 数 石 化 行 业 生 产 量 较 大 ꎬ 因 此 我 国 高 架 火 炬 的 数 量 偏 多 ꎻ 但 是 相 对 来 说 ꎬ 地 面 火 炬 环 保 效 果 更 好 ꎬ 无 烟 能 力 更 强 且 便 于 维 修 ꎬ 近 １ ０ 年 来 ꎬ 我 国 才 开 始 逐 渐 推 行 地 面 火 炬 . 近 年 来 ꎬ 部 分 学 者 针 对 火 炬 的 燃 烧 和 排 放 情 况 的 研 究 发 现 了 火 炬 燃 烧 排 放 造 成 的 影 响 . Ｅ ｌ ｖ ｉ ｄｇ ｅ 等 [ ９ ] 在 ２００ ９ 年 的 记 录 报 告 中 显 示 ꎬ ２００８ 年 美 国 的 燃 气 燃 烧 量 为 １３ ７ １０ ８ ｍ ３ ꎬ 相 当 于 对 大 气 中 排 放 了 超 过 ２ 􀆰 ７８ １ ０ ８ ｔ 的 Ｃ Ｏ ２ ꎬ 而 火 炬 排 放 就 是 其 贡 献 者 之 一 ꎬ 为 保 持 火 炬 使 用 过 程 中 引 燃 火 焰 的 长 明 ꎬ 火 炬 需 要 持 续 燃 烧 天 然 气 等 助 燃 气 体 ꎬ 从 而 造 成 了 Ｃ Ｏ ２ 的 持 续 排 放 . 由 表 １ 可 见 美 国 Ｈ ａ ｒ ｒ ｉ ｓ 县 ２０ ０６ 年 火 炬 年 排 放 Ｈ Ｒ Ｖ Ｏ Ｃ 的 量 占 本 行 业 年 排 放 量 的 比 例 均 超 过 ５ ０ ％ ꎬ 对 于 独 立 存 储 仓 库 ꎬ 火 炬 排 放 量 占 本 行 业 年 排 放 量 的 比 例 达 ９６􀆰 ３ ％ ꎬ 表 明 在 化 工 行 业 中 Ｈ Ｒ Ｖ Ｏ Ｃ 排 放 量 最 多 的 区 域 仍 在 火 炬 燃 烧 的 部 分 ꎻ 所 有 行 业 火 炬 的 污 染 物 排 放 总 量 接 近 ３ ０ ００ ｔ ꎬ 因 此 火 炬 的 燃 烧 排 放 是 急 需 关 注 的 问 题 . 表 １ 美 国 Ｈ ａ ｒ ｒ ｉ ｓ 县 ２ ０ ０ ６ 年 各 行 业 火 炬 Ｈ Ｒ Ｖ Ｏ Ｃ 年 排 放 量 及 占 本 行 业 Ｈ Ｒ Ｖ Ｏ Ｃ 年 排 放 量 的 比 例 [ １ ０ ] Ｔ ａ ｂ ｌ ｅ １ Ｆ ｌ ａ ｒ ｅ ｅ ｍ ｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ Ｈ Ｒ Ｖ Ｏ Ｃ ａ ｎ ｄ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｖ ａ ｒ ｉ ｏ ｕ ｓ ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｉ ｅ ｓ ｉ ｎ ２ ０ ０ ６ ｉ ｎ Ｈ ａ ｒ ｒ ｉ ｓ Ｃ ｏ ｕ ｎ ｔ ｙ ꎬ ｔ ｈ ｅ Ｕ ｎ ｉ ｔ ｅ ｄ Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ ｓ [ １ ０ ] 行 业 火 炬 Ｈ Ｒ Ｖ Ｏ Ｃ 年 排 放 量 ∕ ｔ 占 本 行 业 Ｈ Ｒ Ｖ Ｏ Ｃ 年 排 放 量 的 比 例 ∕ ％ 化 学 制 造 ２ ７ ８ 􀆰 ３ ６ ４ 􀆰 ６ 聚 合 物 制 造 ３ ７ ６ 􀆰 ７ ５ ６ 􀆰 ４ 烯 烃 制 造 ４ ６ ０ 􀆰 ０ ６ ３ 􀆰 ５ 石 油 炼 制 ３ ０ ８ 􀆰 ７ ５ ６ 􀆰 ３ 独 立 存 储 仓 库 ４ ５ 􀆰 ８ ９ ６ 􀆰 ３ 其 他 混 合 工 业 １ ４ ６ ９ 􀆰 ５ ６ ０ 􀆰 ８ ２ 火 炬 排 放 的 表 征 与 监 测 ２ 􀆰 １ 火 炬 效 率 的 表 征 火 炬 系 统 作 为 废 气 处 理 的 最 终 环 节 ꎬ 其 尾 气 处 理 能 力 对 于 整 个 企 业 的 环 保 效 果 极 为 重 要 ꎬ 而 影 响 其 尾 气 处 理 能 力 的 因 素 主 要 有 两 个 燃 烧 效 率 ｃ ｏ ｍ ｂｕ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎｃ ｙ ꎬ Ｃ Ｅ 和 焚 毁 率 ｄｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎｄ ｒ ｅ ｍ ｏ ｖ ａ ｌ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎｃ ｙ ꎬ Ｄ Ｒ Ｅ ꎬ 即 摧 毁 和 去 除 效 率 [ １ １ ￣ １ ２ ] . 其 中 ꎬ 燃 烧 效 率 指 燃 料 燃 烧 后 实 际 放 出 热 量 占 其 完 全 燃 烧 后 放 出 热 量 的 比 值 ꎻ 焚 毁 率 指 燃 料 燃 烧 后 已 分 解 转 化 的 燃 烧 占 总 燃 料 的 比 值 ꎬ 即 转 换 为 Ｃ Ｏ 或 者 Ｃ Ｏ ２ 有 机 物 的 比 率 . 目 前 控 制 火 炬 燃 烧 效 率 和 焚 毁 率 的 方 法 主 要 有 ７ ５ ４ １ 环 境 科 学 研 究 第 ３ ２ 卷 两 种 ① 通 过 控 制 火 炬 系 统 各 部 件 的 高 性 能 和 安 全 有 效 性 来 保 证 火 炬 的 正 常 燃 烧 ꎬ 如 火 炬 头 及 其 他 设 计 参 数 等 [ １ ３ ] ꎻ ② 通 过 对 引 燃 火 焰 和 燃 烧 火 焰 [ １ ４ ] 的 监 测 监 控 手 段 实 时 反 馈 并 控 制 火 炬 的 燃 烧 状 态 ꎬ 如 废 气 和 辅 助 气 的 组 分 、 流 量 、 热 值 等 . ２􀆰 ２ 火 炬 的 监 测 方 法 目 前 国 内 外 对 火 炬 的 测 量 方 法 主 要 有 探 测 器 法 、 Ｄ Ｉ Ａ Ｌ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ａ ｂｓ ｏ ｒ ｐ ｔ ｉ ｏ ｎ ｌ ｉ ｄ ａ ｒ ꎬ 差 分 吸 收 激 光 雷 达 系 统 、 Ｃ Ｆ Ｄ ｃ ｏ ｍ ｐｕｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｆ ｌ ｕ ｉ ｄ ｄｙ ｎａ ｍ ｉ ｃ ｓ 、 Ｆ Ｔ Ｉ Ｒ Ｓ ｐｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍ ｅ ｔ ｅ ｒ ｆ ｏ ｕｒ ｉ ｅ ｒ ｔ ｒ ａ ｎｓ ｆ ｏ ｒ ｍ ｉ ｎ ｆ ｒ ａ ｒ ｅ ｄ Ｓｐｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍ ｅ ｔ ｅ ｒ 及 系 留 气 球 法 或 遥 控 载 具 系 统 等 ꎬ 但 是 由 于 火 炬 高 温 和 辐 射 对 测 量 设 备 的 影 响 以 及 出 于 安 全 方 面 的 考 虑 ꎬ 火 炬 排 放 目 前 仍 没 有 一 个 标 准 的 测 量 方 法 . 探 测 器 法 是 直 接 利 用 设 备 将 特 定 的 探 测 器 放 置 火 炬 烟 羽 区 域 进 行 直 接 测 量 的 方 法 ꎬ 但 其 安 全 性 较 差 . １９８ ３ 年 Ｍ ｃ ｄａ ｎ ｉ ｅ ｌ [ １ ５ ] 将 长 ８􀆰 ２ ｍ 的 探 测 器 悬 吊 至 火 炬 的 火 焰 处 ꎬ 对 火 炬 排 放 的 污 染 物 种 类 、 温 度 及 火 炬 口 处 的 风 速 等 进 行 了 测 量 . Ｄ Ｉ Ａ Ｌ 是 基 于 Ｌ ａ ｍ ｂ ｅ ｒ ｔ ￣ Ｂ ｅ ｅ ｒ 定 律 ꎬ 当 雷 达 系 统 发 射 的 激 光 束 波 长 与 测 量 的 污 染 物 分 子 吸 收 波 长 相 同 时 ꎬ 激 光 的 轻 度 会 发 生 衰 减 ꎬ 依 据 衰 减 的 强 弱 判 定 气 体 的 浓 度 ꎬ 以 此 确 定 污 染 物 的 种 类 和 浓 度 . Ｖ ａ ｓ ａ [ １ ６ ] 对 中 红 外 Ｄ Ｉ Ａ Ｌ 进 行 比 较 研 究 ꎬ 并 利 用 系 统 在 １ 􀆰 ６ 和 ２ ｍ 的 不 同 波 长 下 进 行 温 室 效 应 气 体 Ｃ Ｏ ２ 遥 感 测 定 ꎬ 由 于 该 方 法 可 在 一 定 范 围 内 测 定 ρ Ｃ Ｏ ２ ꎬ 因 此 可 适 用 于 远 程 安 全 测 量 高 架 火 炬 的 排 放 . Ｃ Ｆ Ｄ 是 利 用 Ｃ Ｆ Ｄ 模 型 将 企 业 的 整 个 火 炬 系 统 建 模 然 后 进 行 计 算 ꎬ 是 一 种 火 炬 的 模 拟 系 统 . ２ ０ １４ 年 Ｓ ｉ ｎｇ ｈ 等 [ １ ７ ] 将 基 于 Ｃ Ｆ Ｄ 建 模 的 空 气 和 蒸 汽 辅 助 乙 烯 火 炬 的 研 究 用 于 调 查 重 要 的 火 炬 运 行 参 数 ꎬ 计 算 Ｄ Ｒ Ｅ 、 Ｃ Ｅ 及 Ｈ Ｒ Ｖ Ｏ Ｃ ｓ ∕ Ｖ Ｏ Ｃ ｓ ∕ Ｎ Ｏ ｘ 排 放 率 以 量 化 火 炬 性 能 . 系 留 气 球 法 是 指 将 特 定 的 污 染 物 采 样 或 者 测 量 仪 器 放 置 在 小 型 系 留 气 球 中 ꎬ 控 制 气 球 的 高 度 和 位 置 对 火 炬 排 放 气 体 进 行 测 量 和 研 究 ꎬ 该 方 法 是 对 探 测 器 法 的 改 进 ꎬ 安 全 性 也 相 对 较 低 . ２ ０１ ２ 年 庄 盛 智 [ １ ８ ] 利 用 小 型 系 留 气 球 搭 载 相 应 的 分 析 测 试 仪 器 对 中 国 台 湾 地 区 某 厂 两 个 高 架 火 炬 进 行 测 试 ꎬ 利 用 测 得 的 Ｃ Ｏ 、 Ｃ Ｏ ２ 及 非 甲 烷 总 烃 和 黑 炭 的 浓 度 计 算 燃 烧 效 率 和 有 机 物 的 摧 毁 效 率 . Ｆ Ｔ Ｉ Ｒ Ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｒ ｎ ｅ ｔ ｅ ｒ 原 理 是 利 用 数 字 信 号 处 理 器 系 统 控 制 扫 描 镜 ꎬ 收 集 干 涉 图 并 进 行 傅 里 叶 变 换 ꎬ 光 谱 传 输 到 个 人 电 脑 并 通 过 识 别 算 法 进 行 分 析 . ２０ ０ ５ 年 Ｈ ａ ｒ ｉ ｇ 等 [ １ ９ ] 研 究 采 用 被 动 傅 里 叶 变 换 红 外 光 谱 法 对 甲 烷 进 行 远 程 检 测 ꎬ 以 便 在 检 查 航 班 期 间 能 够 直 接 测 定 直 升 机 排 放 的 甲 烷 浓 度 . 由 于 傅 里 叶 变 换 红 外 遥 测 具 有 远 距 离 遥 测 的 技 术 ꎬ 因 此 目 前 在 远 距 离 测 量 大 气 污 染 物 种 类 及 浓 度 方 面 应 用 颇 多 . 以 上 的 火 炬 测 试 结 果 均 表 明 ꎬ 在 火 炬 的 实 际 燃 烧 过 程 中 ꎬ 仍 伴 有 大 量 的 有 机 物 、 Ｃ Ｏ ２ 及 颗 粒 物 的 产 生 ꎬ 因 此 火 炬 的 排 放 仍 需 要 有 效 的 控 制 . ３ 国 内 火 炬 排 放 控 制 标 准 ３ 􀆰 １ 火 炬 设 计 和 使 用 标 准 规 范 １９９０ 年 我 国 颁 布 实 施 了 Ｈ Ｇ Ｊ ３８ １ ９９０ 化 工 厂 火 炬 及 排 气 筒 塔 架 设 计 规 定 标 准 [ ２ ０ ] ꎬ 对 火 炬 塔 架 材 料 、 型 式 的 选 择 以 及 荷 载 、 构 造 结 构 、 施 工 等 提 出 了 要 求 ꎬ 但 很 快 被 废 止 . 原 化 学 工 业 部 于 １９９ ５ 年 颁 布 了 Ｈ Ｇ ∕ Ｔ ２０ ５７ ０ １ ９ ９５ 工 艺 系 统 工 程 设 计 技 术 规 定 [ ２ １ ] 、 Ｈ Ｇ ∕ Ｔ ２ ０ ５７０􀆰 １ ２ １ ９９５ 火 炬 系 统 设 置 [ ２ ２ ] 等 ꎬ 其 中 ꎬ 关 于 火 炬 的 规 定 包 括 火 炬 系 统 的 设 计 原 则 、 火 炬 烟 囱 的 高 度 和 直 径 的 计 算 、 火 炬 的 主 要 附 属 设 备 如 管 道 、 火 炬 气 分 离 罐 、 火 炬 气 的 密 封 系 统 等 ꎬ 但 未 对 火 炬 的 大 气 污 染 物 排 放 提 出 控 制 要 求 . ２０ ０ １ 年 中 国 石 油 化 工 集 团 有 限 公 司 负 责 修 订 了 Ｓ Ｈ ３ ００９ ２ ００１ 石 油 化 工 企 业 燃 料 气 系 统 和 可 燃 性 气 体 排 放 系 统 设 计 规 范 [ ２ ３ ] ꎬ 该 规 范 主 要 介 绍 了 火 炬 工 艺 装 置 的 排 放 条 件 、 可 燃 气 体 排 放 系 统 管 网 的 设 计 、 火 炬 的 分 液 和 水 封 、 高 架 火 炬 的 设 计 计 算 、 地 面 火 炬 的 设 计 原 则 及 火 炬 点 火 设 施 的 确 定 . ２０ １４ 年 住 房 和 城 乡 建 设 部 及 国 家 质 量 监 督 检 验 检 疫 总 局 联 合 发 布 了 Ｇ Ｂ ５ １０２ ９ ２ ０ １４ 火 炬 工 程 施 工 及 验 收 规 范 [ ２ ４ ] ꎬ 但 仅 对 火 炬 的 安 装 质 量 进 行 了 规 定 ꎬ 没 有 涉 及 与 污 染 物 排 放 相 关 的 规 定 . 中 国 石 油 化 工 股 份 有 限 公 司 炼 油 火 炬 系 统 安 全 运 行 指 导 意 见 试 行 [ ２ ５ ] 强 调 了 要 符 合 ＳＨ ３ ００９ ２ ０ ０１ 的 要 求 ꎬ 同 时 要 求 火 炬 头 应 保 证 装 置 正 常 操 作 和 开 停 工 时 能 够 保 持 无 烟 燃 烧 . ３ 􀆰 ２ 污 染 物 排 放 控 制 标 准 ２０１５ 年 颁 布 的 Ｇ Ｂ ３ １５７０ ２ ０１５ 石 油 炼 制 工 业 污 染 物 排 放 标 准 [ ２ ６ ] 和 Ｇ Ｂ ３１５ ７ １ ２ ０１ ５ 石 油 化 学 工 业 污 染 物 排 放 标 准 [ ２ ７ ] 对 火 炬 均 提 出 了 规 定 ① 采 取 措 施 回 收 排 入 火 炬 系 统 的 气 体 和 液 体 ꎻ ② 在 任 何 时 候 ꎬ 挥 发 性 有 机 物 和 恶 臭 物 质 进 入 火 炬 都 应 能 点 燃 并 充 分 燃 烧 ꎻ ③ 应 该 连 续 监 测 、 记 录 引 燃 设 施 和 火 炬 的 工 作 状 态 如 火 炬 气 流 量 、 火 炬 头 温 度 、 火 种 气 流 量 、 火 种 温 度 等 ꎬ 并 保 存 记 录 １ ａ 以 上 . 综 上 ꎬ 目 前 我 国 火 炬 标 准 主 要 以 火 炬 的 设 计 要 求 为 准 ꎬ 而 对 于 火 炬 的 监 测 及 火 炬 排 放 物 的 种 类 和 浓 度 还 没 有 明 确 的 规 定 和 标 准 . ８ ５ ４ １第 ９ 期 王 震 东 等 国 内 外 石 化 行 业 火 炬 污 染 排 放 控 制 标 准 与 规 范 研 究 ４ 国 内 外 火 炬 排 放 控 制 标 准 及 规 范 的 比 较 ４􀆰 １ 火 炬 系 统 组 成 的 认 证 火 炬 系 统 质 量 高 低 是 确 保 火 炬 气 体 充 分 燃 烧 的 基 础 . 因 为 火 炬 本 身 是 由 多 个 部 件 构 成 的 ꎬ 所 以 火 炬 本 身 的 质 量 主 要 由 火 炬 头 、 防 回 火 设 施 、 鼓 风 机 和 驱 动 器 本 身 的 质 量 来 保 证 . 从 国 内 外 的 标 准 对 比 来 看 火 炬 系 统 的 高 燃 烧 效 率 需 重 点 考 虑 火 炬 头 的 安 全 性 、 有 效 性 和 速 度 ꎻ 火 炬 系 统 的 安 全 性 需 重 点 考 虑 气 液 分 离 罐 和 液 封 等 防 回 火 设 施 . 火 炬 头 的 速 度 及 有 效 性 等 具 体 要 求 见 表 ２ . 表 ２ 火 炬 系 统 质 量 认 证 要 求 Ｔ ａ ｂ ｌ ｅ ２ Ｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓ ｆ ｏ ｒ ｆ ｌ ａ ｒ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｑ ｕ ａ