在化工、炼油等工业企业中,火炬是必不可少的安全应急措施之一。特别是工艺中的不凝气体排放、安全泄压应急排放等产生的有毒、有害、污染性的废气,一般都是进入火炬系统燃烧后排放。火炬系统不仅可以有效地降低石化企业的安全事故,而且还可以有效降低非正常排放产生的环境影响。本文对上海市石油、化工等企业的火炬设置现状进行了问卷调查,掌握了上海市目前17个火炬的基本情况、基本气体组成和运行参数;基于调查,选择了主要的火炬处理气体组成作为研究对象,重点研究了火炬燃烧过程的燃烧效率,预测了火炬燃烧后污染物的排放特征。选取上海化工区A石化企业的地面开放式火炬及高架火炬作为研究样本,采用调研、实测和模拟相结合的方法,研究了火炬的焚毁率和燃烧效率;根据调研获得的火炬的进口气体组分及相应的运行参数,开展了火炬的燃烧模拟;通过傅里叶遥测技术对高架火炬的污染物排放情况进行了实测,通过便携式多组分气体分析仪对地面开放式火炬排放对周边的影响进行了观测;最后通过CFD模拟排放后的流场分布,研究火炬污染物排放的最佳测量点以及火炬排放的安全影响及对环境的影响情况。以N2、CO、H2、H2O、CO2、NO等物质为模拟计算对象,模拟了燃烧产物的变化;结果表明,随着空气的不断增加,当量比不断降低,燃烧效率逐渐升高;在一定的当量比条件下,燃烧反应可以达到98%以上的燃烧效率;在98%燃烧效率时会对应一定的燃烧热,在燃烧热高于该值时,即可认定为燃烧已经符合完全燃烧的要求。通过模拟还发现,对于火炬燃烧效率的测试可以转化两种方法,一是为对其进气物质的体积分数比测定,即可转化为使用体积流量计对每个管路的流量和物质组成进行控制分析;二是通过使用量热计对不同组成的热值进行测定进而推测燃烧效率。对地面火炬和高架的实际监测发现,地面火炬的燃烧效率相对较高,燃烧产生的VOCs浓度较低,其中包含在线色谱监测的地面火炬基本符合98%的燃烧效率,另一地面火炬的燃烧效率基本可以达到90%;高架火炬燃烧效果较差,污染物浓度甚至超过国家大气污染物排放标准。对于A石化污染物排放流场分布的模拟结果表明,地面开放式火炬污染物排放后会在栅栏处形成小的涡流,最终在火炬与围栏之间污染物浓度较高,在局火炬下风向60-75m及85-95m存在两个污染物浓度较高区域,可用来作为地面火炬的监控点位,同时CO等有害物质会随着羽流在附近地面形成较高浓度。基于以上的研究和国内外火炬排放控制标准的调研比较,论文提出了上海市火炬排放与控制标准的建议,即以火炬的燃烧效率≥98%为标准,为保证此燃烧效率,该体系应包括以下几方面:火炬的质量认证;对不同企业的火炬分类管理;对火炬的必要辅助设备进行监管;加强对火炬可见排放的监督。