[发明专利]焚烧系统

说明书

本发明提供一种燃料焚烧系统，该燃料焚烧系统包括：燃料喷射器；多级燃料空气混合装置，该多级燃料空气混合装置包括垂直堆叠的多个燃料进气管并且配置为在一个或多个垂直堆叠的燃料进气管之间提供环形间隙以夹带周围空气来形成燃料空气混合物；以及燃烧器，该燃烧器与燃料空气混合装置连通并且限定燃烧室且与点火源连通。燃烧器配置为阻碍燃料空气混合物通过燃烧室的气流以实现燃料空气混合物在燃烧室内的期望的保留时间，以便实现燃料的基本上完全燃烧。

技术领域

本发明一般性地涉及用于碳氢化合物的燃烧的焚烧炉与火炬系统，所述碳氢化合物诸如在天然气或石油钻井现场产生的废气和废液，或者来自各种化学和石油化工应用的废物处理气体和液体。

背景技术

可燃碳氢化合物通常用作能源，但是在某些情况下，例如，在生产过剩或者设备的意外关停的情况下，可能需要它们的破坏。一些可燃碳氢化合物是自然进程或工业过程的副产品，在所述自然进程或工业过程中，能源无法停止和/或不易于控制并且无法存储以用于后续使用。

无法停止和/或不易于控制的可燃气体源的一个示例是垃圾填埋场。在垃圾填埋场中，废物中包含的有机物利用自然进程随时间缓慢腐烂，从而产生包含甲烷(CH₄)的气流。甲烷是可燃气体并且当从垃圾填埋场排出时以可变比例与其它可燃和非可燃气体混合。甲烷气体是有价值的能源，但如果直接排放至大气中，也是温室气体。因此，如果从垃圾填埋场排出的气流中包含的甲烷气体可能不易于使用或存储，该甲烷气体应当通过在废气燃烧器中的燃烧而被破坏。包含甲烷气体的气流也可通过其它工艺过程产生，例如，在厌氧消化池中产生。还存在很多其它情形和环境。

诸如用于可燃气体和液体的燃烧和处理的火炬设备的系统是众所周知的。火炬设备通常安装在火炬塔上并且位于生产、精炼、处理工厂等处，用于处理为任何原因而转移的可燃废气或其它可燃气流，所述原因包括但不限于通风、关停、扰乱和/或紧急事件。

一般期望的是不产生烟的燃烧可燃气体/液体，并且通常这种无烟或基本上无烟燃烧是强制性的。用于实现无烟燃烧的一种方法是为助燃空气供给蒸汽喷射泵，该蒸汽喷射泵有时被称作喷射器。助燃空气确保可燃气体被充分氧化以防止产生烟。因此，通常将蒸汽用作动力以在火炬设备中移动空气。当供给足够量的助燃空气且供给的空气与可燃气体充分混合时，蒸汽/空气混合物和可燃气体可以最低限度的烟燃烧或者无烟燃烧。

在典型的火炬设备中，使用诸如鼓风机、使用蒸汽的喷射泵、压缩空气或其它气体的动力连同沿着火焰的长度从周围大气获得空气一起来供给必需的助燃空气。

美国专利第8,967,995号公开了一种双压火炬系统，该双压火炬系统包括：双压火炬塔，该双压火炬塔具有与高压出口的中心对准的中心轴；高压烟道，具有与双压火炬塔的中心轴共线的中心轴；以及低压烟道，连接至低压尖端，并且还包括具有连接至鼓风机和混合室的气源连接器的气辅组件，其中，混合室围绕低压尖端。

US9464804公开了火炬气系统，该火炬气系统包括：具有开放的顶端和底板壁的垂直火炬塔，穿过底板壁设置的燃烧器配置。燃烧器配置接收来自废气电路的废气流以及一次空气。围绕燃烧器的二次空气孔口提供来自直接位于底板壁下方的集气室的二次空气。

EP2636951描述了一种燃烧系统，该燃烧系统包括燃烧装置、热交换器和烟囱。燃烧装置包括：废气进气管、负载气进气管、空气进气系统、用于将空气与废气和/或与负载气混合的混合室、以及气体可渗透燃烧表面，在预混合料已经流过气体可渗透燃烧表面后废气将在其上被燃烧，从而产生烟道气。烟囱将燃烧装置连接至热交换器，从而产生从燃烧装置流到热交换器中的烟道气。热交换器包括用于烟道气且用于至少一种待加热的流体的通道。