[发明专利]地面火炬多头高效预混型燃烧系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种石化设备，尤其是一种火炬气燃烧装置，具体地说是一种地面火炬多头高效预混型燃烧系统。

背景技术

目前，石油化工装置和炼油装置加工大量烃类物质，在正常生产和事故时均不可避免地要排放相当量易燃易爆物料，为了防止火灾及爆炸事故发生，保证设备和人身安全，均须设置火炬系统处理排放出的易燃易爆物质。火炬系统由火炬气收集管网和火炬装置组成。一般来说，各火炬支干管汇入火炬气总管，通过总管将火炬气送到界区外的火炬。

火炬的主要作用为安全输送和燃烧处理掉装置正常生产情况下排放出的多余的易燃易爆气体；处理装置试车、开车、停车时产出的易燃易爆气体；因事故造成无法继续生产或者部分流程中断时必须将整个流程或主要设备中的可燃气体紧急排放到火炬系统并通入不燃性气体以保证人身和装置的安全。

在许多应用场合，由于火炬所在地周围环保的要求，需要产生较短的火焰面并能燃烧处理大流量的燃料。因此地面火炬的优势就在于在给定时间内燃料废气的处理量变化范围较大。同时为了适应废气体积的变化并实现无烟燃烧，火炬系统中使用了多级燃烧器。每级燃烧器的流动由控制系统引导，通过这种方式可以供应给每个燃烧器足够的压力，以确保卷吸足够的空气并与燃料废气充分混合，以确保在应用范围内无烟燃烧。

地面火炬通常指封闭火炬，但也包括开放式多燃烧器火炬，主要根据事故泄放量来选择。前者主要用于泄放量较小的化工厂，后者主要用于泄放量大的乙烯和天然气项目。地面火炬组成部件除有一般火炬所有的燃烧器、引火器及其点燃器和火焰探测器、密封装置、气液分离罐、易燃易爆气体探测器、液封、管道、烟尘消除控制系统、辐射防护设备外，还有封闭体和燃气歧管。地面火炬作为一种极为有效的封闭式废气焚烧系统，具有向四周扩散的热辐射较小、检修方便、最大限度减少对周围环境的空气污染、光污染和噪声污染和占地面积少的特点。地面火炬系统中的燃烧器需要足够紧凑排布以减小系统和包围的围墙的整体尺寸，同时彼此之间不能太靠近从而阻碍空气流动并导致火焰聚集。另外废气流量必须限制在火焰不超过围墙高度的范围内。系统还包括位于每排燃烧器端部的单一引燃装置。

当前地面火炬燃烧器存在易冒黑烟、辅助气体消耗量大、传焰可靠性不足的问题， 

当前使用的地面火炬燃烧器主要有两种类型，一种为包括多个扩散喷嘴用于分配燃料废气并卷吸燃烧所需的空气；另一种为预混型燃烧器（参考美国专利申请号US540362所公开的预混燃烧器，下称专利1）。后者燃料废气通过喷嘴喷入预混合室，在进入预混合室之前卷吸部分空气并与废气在其中进行预混，混合气体从预混合室顶部喷入大气中燃烧，并继续卷吸二次空气完成燃烧过程。

前者产生的整体火焰面中包括燃料的中央密集区，该区域保持稳定直至此火焰面的外部开始燃烧。随着火焰面的外部燃烧，空气才能进入火焰面内部区域完成燃烧过程。这种形式的缺点在于由于各燃料喷流的相互作用，在不引起火焰长度增加或冒烟的情况下，难以增加废气处理量。而增加火焰长度通常需要增加地面火炬围墙高度，这会显著增加建设成本。

后者的特点在于可以有效增大废气处理量，且在处理重碳氢化合物或不饱和气体时具有一定优势。总体上说，预混型火炬燃烧器相比扩散型火炬燃烧器，由于预先混合部分空气，具有低烟、低焰的潜力。

专利1提供了一种预混型火炬燃烧器的形式，其实际的预混处理量只有废气总处理量的15%到50%，只能起到部分预混燃烧的效果；受排放气条件限制，当预混部分的一次空气不足时，由于外围扩散燃烧的气体流量占总处理量比例较高，燃烧后形成的烟气分布于四周造成内部区域二次空气吸入困难，反而影响燃烧效果。

发明内容

本发明的目的是针对现有的地面预混型火炬气燃烧器预混效果不理想进而影响燃烧效果的问题，设计一种预混比例可高达50-95%，一次空气系数为15-125%的地面火炬多头高效预混型燃烧系统。

本发明的技术方案是：