分级火炬燃烧系统的制作方法

1.本发明涉及火炬燃烧技术领域，特别是涉及一种分级火炬燃烧系统。


背景技术：

2.火炬燃烧系统是化工、炼油、乙烯、lng(液化天然气)等企业在进行工程作业时的重要安全措施之一，其主要在开停工以及非正常工况下对各个设备排放的烃类火炬气(通常包含有h2s等酸性气体)进行燃烧，将火炬气转化为不会对环境造成破坏的产物后再排放到环境中去，避免对环境造成污染。
3.其中，分级火炬燃烧系统可以根据工艺需要将大股的火炬气分成若干小股，小股火炬气能够与空气充分混合，在燃烧器内在最佳压力和流量下燃烧，达到完全、无烟燃烧的目的。但是，现有分级火炬燃烧系统中，各级燃烧器的数量分配不合理，特别是第一级燃烧器的数量过多，导致在处理低流量、低压力火炬气时，存在燃烧不稳定、不完全等问题；另外，各级燃烧器的数量变化小，不便于根据火炬气的压力、流量来选择单级或多级燃烧器组合处理，难以达到理想的燃烧效果。


技术实现要素：

4.有鉴于此，提供一种合理分配各级燃烧器、保证燃烧效果的分级火炬燃烧系统。
5.一种分级火炬燃烧系统，包括多级燃烧单元，所述多级燃烧单元包括一级燃烧单元、二级燃烧单元至n级燃烧单元，其中n为大于2的整数，每一级所述燃烧单元包括若干燃烧器，所述多级燃烧单元的燃烧器的数量逐级增加，其中n级燃烧单元的燃烧器的数量大于一级燃烧单元和n-1级燃烧单元的燃烧器的数量之和。
6.进一步地，所述多级燃烧单元的燃烧模式的种数为x，其中x＝c(n,1)+
…
+c(n,n-1)+c(n,n)；所述多级燃烧单元的燃烧器的总数为y，其中y＝ax+b。
7.进一步地，所述多级燃烧单元的燃烧模式的种数为x，其中x＝c(n,1)+
…
+c(n,n-1)+c(n,n)；所述多级燃烧单元的燃烧器的总数为y，其中y＝ax2+bx+c。
8.进一步地，所述多级燃烧单元的燃烧模式的种数为x，其中x＝c(n,1)+
…
+c(n,n-1)+c(n,n)；所述多级燃烧单元的燃烧器的总数为y，其中y＝ax
3-bx2+cx-d。
9.进一步地，y＝0.0905x
3-2.0878x2+24.678x-8.3392，偏差不大于5％。
10.进一步地，所述多级燃烧单元为4级燃烧单元，其中一级燃烧单元和四级燃烧单元的燃烧器的数量之和小于二级燃烧单元和三级燃烧单元的燃烧器的数量之和。
11.进一步地，所述一级燃烧单元和二级燃烧单元并排设置，所述n级燃烧单元环绕所述n-1级燃烧单元设置。
12.进一步地，所述n级燃烧单元与所述n-1级燃烧单元之间设置有壁桶。
13.进一步地，所述一级燃烧单元和二级燃烧单元处于同一高度，所述n级燃烧单元高于所述n-1级燃烧单元。
14.进一步地，所述一级燃烧单元的燃烧器的数量不超过13个。
15.相较于现有技术，本发明分级火炬燃烧系统通过燃烧单元的排列组合可以形成多种不同的燃烧模式，各种燃烧模式下被点燃的燃烧器的数量差异较大，因此可以处理更大范围流量、压力的火炬气，确保火炬气能够充分燃烧净化，避免污染环境。
附图说明
16.图1为本发明分级火炬燃烧系统一实施例的示意图。
17.图2为图1沿ii-ii线的剖视图。
18.图3为本发明分级火炬燃烧系统另一实施例的示意图。
具体实施方式
19.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中示例性地给出了本发明的一个或多个实施例，以使得本发明所公开的技术方案的理解更为准确、透彻。但是，应当理解的是，本发明可以以多种不同的形式来实现，并不限于以下所描述的实施例。
20.本发明附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
21.本发明提供一种分级火炬燃烧系统，用于火炬气的燃烧净化处理。图1所示为本发明一具体实施例，所示分级火炬燃烧系统包括放气管路10、多级燃烧单元20以及控制模块30，火炬气经由放气管路10送入至各级燃烧单元20进行燃烧，控制模块30根据火炬气的流量、压力等来启动不同的燃烧模式，点燃其中一个或多个燃烧单元20。
22.每一级燃烧单元20a包括至少一长明灯22以及多个燃烧器24，通过长明灯22点燃与之相邻的燃烧器24、燃烧器24再点燃与之相邻的其它燃烧器24，使得燃烧单元20的所有燃烧器24都能够被点燃而形成连焰。各级燃烧单元20的燃烧器24的数量逐级增加，对火炬气的处理能力也逐级增强。图1-2所示实施例中，分级火炬燃烧系统包括4级燃烧单元20，即一级燃烧单元20a、二级燃烧单元20b、三级燃烧单元20c和四级燃烧单元20d。较佳地，相邻两级燃烧单元20的燃烧器24的数量差大于一级燃烧单元20a的燃烧器24的数量，即n级燃烧单元20的燃烧器24的数量大于一级燃烧单元20a和n-1级燃烧单元20的燃烧器24的数量之和，其中燃烧单元20的级数优选地不小于3级，即n≥3。
23.为保证各种燃烧模式下实际被点燃的燃烧器24的数量上的差异性，一级燃烧单元20a和四级燃烧单元20d的燃烧器24的数量之和小于二级燃烧单元20b和三级燃烧单元20c的燃烧器24的数量之和。另外，为尽快点燃燃烧单元20的所有燃烧器24，各级燃烧单元20的长明灯22的数量、位置可以根据其燃烧器24的数量、排布等相应地变化，图示中各级燃烧单元20的长明灯22的数量也逐级递增。
24.一级燃烧单元20a和二级燃烧单元20b左右并排设置，两者处于同一高度；三级燃烧单元20c环绕一级燃烧单元20a、二级燃烧单元20b设置并位于其上方；四级燃烧单元20d
环绕三级燃烧单元20c设置并位于其上方。较佳地，三级燃烧单元20c的内侧设置有第一壁桶26，第一壁桶26对一级燃烧单元20a、二级燃烧单元20b形成遮挡，既避免一级燃烧单元20a、二级燃烧单元20b在点燃时产生的光热向外辐射，也避免烧伤三级燃烧单元20c的底部；类似地，四级燃烧单元20d的内侧设置有第二壁桶28，第二壁桶28对三级燃烧单元20c形成遮挡，既避免三级燃烧单元20c在点燃时产生的光热向外辐射，也避免烧伤四级燃烧单元20d的底部。
25.图3所示为本发明另一实施例，其与上一实施例的不同之处主要在于燃烧单元20的级数。本实施例中，分级火炬燃烧系统包括3级燃烧单元20，即一级燃烧单元20a、二级燃烧单元20b和三级燃烧单元20c。其中，一级燃烧单元20a和二级燃烧单元20b左右并排设置，两者处于同一高度；三级燃烧单元20c环绕一级燃烧单元20a、二级燃烧单元20b设置并位于其上方，三级燃烧单元20c与一级燃烧单元20a、二级燃烧单元20b之间设置有第一壁桶26。所述各级燃烧单元20、壁桶26、28等通常安装于一撬装外框40内，外框40同样起到遮挡光热的作用。
26.不同级数的燃烧单元20可以排列组合出不同种数的燃烧模式，可以是单独点燃其中某一级燃烧单元20，也可以选择性地点燃其中几级或者全部燃烧单元20。如，第一实施例中燃烧单元20的级数为4级时，可以排列组合出15种不同的燃烧模式；第二实施例中燃烧单元20的级数为3级时，可以排列组合出7种不同的燃烧模式。另外，燃烧单元20的级数为5级时，可以排列组合出31种不同的燃烧模式；燃烧单元20的级数为6级时，可以排列组合出63种不同的燃烧模式。燃烧单元20的级数越多，所能排列出的燃烧模式也越多，在此不一一列举。本发明的燃烧模式种数x与其燃烧单元20的级数n关系如下：
27.x＝c(n,1)+c(n,2)+
…
+c(n,n-1)+c(n,n)。
28.各种燃烧模式下启动的燃烧单元20不同，所点燃的燃烧器24的数量不同，相应地所能处理的火炬气的流量也不同。表1示出了燃烧单元20的级数为4级时所排列出的15种燃烧模式，包含4种仅启动其中一个燃烧单元20的燃烧模式(如第1种模式下仅启动一级燃烧单元20a，点燃13个燃烧器24)、6种启动其中两个燃烧单元20的燃烧模式(如第3种模式下启动一级燃烧单元20a和二级燃烧单元20b，点燃48个燃烧器24)、4种启动其中三个燃烧单元20的燃烧模式(如第9种模式下启动一级燃烧单元20a、二级燃烧单元20b和三级燃烧单元20c，点燃112个燃烧器24)以及1种启动全部4个燃烧单元20的燃烧模式(如第15种模式，点燃194个燃烧器24)。
29.表1
[0030][0031][0032]
根据表1可以看出，通过3级燃烧单元20所排列出的各种使用模式最少仅点燃13个燃烧器24、最多可同时点燃112个燃烧器24；通过4级燃烧单元20所排列出的各种使用模式最少仅点燃13个燃烧器24、最多可同时点燃194个燃烧器24，各种燃烧模式下所点燃的燃烧器24的数量差异巨大，且差异会随着燃烧单元20的级数的增加而增加，使得所能处理的火炬气的压力或者流量范围可以更宽，确保各种流量、压力的火炬气都能够有相应的点燃模式来确保火炬气的充分燃烧。本发明各级燃烧单元20的燃烧器24的总数量y与燃烧单元20排列出的燃烧模式的种数x满足一定的函数关系，可以是一次函数关系，即y＝ax+b；或者，可以是二次函数关系，即y＝ax2+bx+c；或者，也可以是三次函数关系，即y＝ax3+bx2+cx+d。在一具体实施例中，y＝11.686x+9.981；在另一具体实施例中，y＝0.0905x
3-2.0878x2+24.678x-8.3392，偏差不超过5％。
[0033]
燃烧模式的选择可以通过控制模块30自动实现，使得燃烧模式可以根据火炬气的
流量、压力等实时调整，使得火炬气能够在燃烧器24内充分燃烧。图示实施例中，放气管路10包括主管路以及与主管路连接的多个支路，多个支路并连设置，其中一个支路与各级燃烧单元20的长明灯22连接，其它支路分别与各级燃烧单元20的燃烧器24连接。控制模块30包括设置于主管路上的主路控制单元和设置于每一支路上的支路控制单元，主路控制单元用于主管路中火炬气的流量调节、支路控制单元用于各个燃烧单元20的火炬气的流量调节。每一控制单元包括串接于管路上的电动阀和压力传感器，压力传感器通过控制器，如plc等与电动阀反馈连接，从而可以根据压力传感器所反馈的压力来自动调节电动阀的开度。
[0034]
另外，主路控制单元与支路控制单元通过控制器实现联动，控制器内可以预存有各种燃烧模式所对应的主管路中火炬气的压力范围并根据主管路上压力传感器所反馈的压力数据选择与之相适配的燃烧模式，进而启动该燃烧模式所要点燃的燃烧单元20所对应的支路上的电动阀。如，主管路中火炬器的压力适用第3种燃烧模式时，启动一级燃烧单元20a、二级燃烧单元20b所对应的支路上的电动阀；适用第10种燃烧模式时，启动二级燃烧单元20b、四级燃烧单元20d所对应的支路上的电动阀等。本发明可以根据火炬气的流量、压力来启动不同的燃烧模式，使得火炬气能够充分燃烧；另外本发明将一级燃烧单元20a的燃烧器24的数量减少至13个或者更少，可以有效处理低流量、低压力火炬气，避免燃烧不完全、不稳定的问题。
[0035]
需要说明的是，本发明并不局限于上述实施方式，根据本发明的创造精神，本领域技术人员还可以做出其他变化，这些依据本发明的创造精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

技术特征：
1.一种分级火炬燃烧系统，其特征在于，包括多级燃烧单元，所述多级燃烧单元包括一级燃烧单元、二级燃烧单元至n级燃烧单元，其中n为大于2的整数，每一级所述燃烧单元包括若干燃烧器，所述多级燃烧单元的燃烧器的数量逐级增加，其中n级燃烧单元的燃烧器的数量大于一级燃烧单元和n-1级燃烧单元的燃烧器的数量之和。2.如权利要求1所述的分级火炬燃烧系统，其特征在于，所述多级燃烧单元的燃烧模式的种数为x，其中x＝c(n,1)+
…
+c(n,n-1)+c(n,n)；所述多级燃烧单元的燃烧器的总数为y，其中y＝ax+b。3.如权利要求1所述的分级火炬燃烧系统，其特征在于，所述多级燃烧单元的燃烧模式的种数为x，其中x＝c(n,1)+
…
+c(n,n-1)+c(n,n)；所述多级燃烧单元的燃烧器的总数为y，其中y＝ax2+bx+c。4.如权利要求1所述的分级火炬燃烧系统，其特征在于，所述多级燃烧单元的燃烧模式的种数为x，其中x＝c(n,1)+
…
+c(n,n-1)+c(n,n)；所述多级燃烧单元的燃烧器的总数为y，其中y＝ax
3-bx2+cx-d。5.如权利要求4所述的分级火炬燃烧系统，其特征在于，y＝0.0905x
3-2.0878x2+24.678x-8.3392，偏差不大于5％。6.如权利要求1所述的分级火炬燃烧系统，其特征在于，所述多级燃烧单元为4级燃烧单元，其中一级燃烧单元和四级燃烧单元的燃烧器的数量之和小于二级燃烧单元和三级燃烧单元的燃烧器的数量之和。7.如权利要求1-6任一项所述的分级火炬燃烧系统，其特征在于，所述一级燃烧单元和二级燃烧单元并排设置，所述n级燃烧单元环绕所述n-1级燃烧单元设置。8.如权利要求7所述的分级火炬燃烧系统，其特征在于，所述n级燃烧单元与所述n-1级燃烧单元之间设置有壁桶。9.如权利要求7所述的分级火炬燃烧系统，其特征在于，所述一级燃烧单元和二级燃烧单元处于同一高度，所述n级燃烧单元高于所述n-1级燃烧单元。10.如权利要求1-6任一项所述的分级火炬燃烧系统，其特征在于，所述一级燃烧单元的燃烧器的数量不超过13个。

技术总结
一种分级火炬燃烧系统，包括多级燃烧单元，所述多级燃烧单元包括一级燃烧单元、二级燃烧单元至N级燃烧单元，其中N为大于2的整数，每一级所述燃烧单元包括若干燃烧器，所述多级燃烧单元的燃烧器的数量逐级增加，其中N级燃烧单元的燃烧器的数量大于一级燃烧单元和N-1级燃烧单元的燃烧器的数量之和，本发明通过燃烧单元的排列组合可以形成多种不同的燃烧模式，各种燃烧模式下被点燃的燃烧器的数量差异较大，因此可以处理更大范围流量、压力的火炬气，确保火炬气能够充分燃烧净化，避免污染环境。境。境。


技术研发人员：刘继思 杨瑞 高威
受保护的技术使用者：贵州智慧能源科技有限公司
技术研发日：2022.02.18
技术公布日：2023/8/31