一种带双结构燃烧器的开放式地面火炬系统的制作方法

本技术涉及一种石油化工行业可燃性气体排放技术，尤其是一种火炬燃烧技术，具体地说是一种带双结构燃烧器的开放式地面火炬系统。

背景技术：

1、常规开放式地面火炬系统的第一级作为常开级，用于处理平时小流量排放工况的火炬气，小流量工况时火炬气压力低于无烟燃烧压力会导致燃烧不完全、冒黑烟、污染物超标、辐射超标和积碳等问题。除第一级之外，常规开放式地面火炬系统的第二级和第三级受界区压力的限制，设计的分级阀起跳压力也往往低于无烟燃烧压力而产生同样的问题。实际工程应用中为了解决上述问题往往需采用蒸汽消烟，另外常规开放式地面火炬系统为了防止回火需要持续用氮气对第一级分级管和燃烧器进行吹扫，这些消烟蒸汽和吹扫氮气无疑增加了系统日常的运行成本。

2、此外,近年来随着开放式地面火炬的应用越来越多,其设计规模也越来越大,动辄上千吨的处理量或上千套的燃烧器限制了其在一些用地受限场合的使用，为了减小系统占地，拓展开放式地面火炬的应用场合，可以通过提高单套燃烧器的处理量和减少相邻燃烧器的布置间距来实现，但提高单套燃烧器的处理量又会造成火焰变长，出现冒火现象，缩小相邻燃烧器的布置间距又可能会造成相邻燃烧器火焰黏附导致燃烧不完全、冒火冒黑烟的情况。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是针对常规开放式地面火炬系统运行成本高、占地面积大的缺点，提出一种带双结构燃烧器的开放式地面火炬系统，可有效降低消烟蒸汽和吹扫氮气的消耗量，节省运行成本，同时可缩小相邻燃烧器之间的布置间距，使燃烧区域更紧凑，从而节省占地面积。

2、本实用新型的技术方案是：

3、一种带双结构燃烧器的开放式地面火炬系统，其特征在于，包括火炬气总管、防辐射屏、分级管、分级阀、自变径火炬燃烧器、微旋燃烧器、长明灯和分级控制系统，分级管从火炬总管上支出后穿过防辐射屏进入燃烧区，燃烧区内各分级管连接若干级火炬燃烧器，第一级火炬燃烧器按比例同时设置自变径火炬燃烧器和微旋燃烧器，其余各级火炬燃烧器全部设置微旋燃烧器；第一级火炬燃烧器为常开级，该级火炬燃烧器分级管上不设置分级阀，其余各级火炬燃烧器的分级管上都设置分级阀，由分级控制系统根据火炬气总管的流量或压力大小控制分级阀的开启或关闭；第一级火炬燃烧器采用自变径火炬燃烧器，其憋压效果能在同样氮气吹扫速度的情况下消耗更少的氮气，降低运行成本；所述的微旋燃烧器的间距小，在实现燃烧器之间传焰的同时，节省占地面积，降低建设成本。

4、所述的微旋燃烧器燃气管顶部设置4～8个枝杈，每个枝杈上开1～3排燃气喷孔，靠近燃烧器中心的喷孔数量少，远离中心的喷孔数量多，枝杈采用流线型，即每根枝杈从中心到端部横截面积不断减小，枝杈顶面与水平面有10°～20°夹角，枝杈尾端上翘，与水平面形成5°～10°夹角。

5、所述的微旋燃烧器的枝杈分为a型和b型两种，区别在于b型枝杈末端设置了引火孔用于相邻燃烧器之间的传焰。

6、所述的微旋燃烧器设置有蒸汽消烟结构，该蒸汽消烟结构包括蒸汽管、支撑架、蒸汽环管、蒸汽立管、蒸汽喷头、蒸汽喷孔，蒸汽管与安装在支撑架上的蒸汽环管相连，蒸汽立管与蒸汽环管相连，蒸汽喷头与蒸汽立管相连，枝杈和蒸汽喷头成对布置，且尽量将蒸汽喷头靠近枝杈。

7、所述自变径火炬燃烧器，具体结构如实用新型专利“音速自动可调火炬燃烧系统”（zl201310479810.5）所述，其靠头部的重力将火炬气压在管道内，从而使小流量火炬气只能从其它非自变径燃烧器喷孔排出进行燃烧，可以使管道内压力被憋高到无烟压力，从而减少甚至完全不需要消耗蒸汽，降低系统运行成本。

8、所述微旋燃烧器，其枝杈采用流线型，每根枝杈从燃烧器中心到端部横截面积逐渐减小，以此保证远离中心的燃气喷孔依然可以获得与靠近中心的燃气喷孔相同的出口流速。

9、所述微旋燃烧器，其枝杈上燃气喷孔的数量靠近燃烧器中心较少、远离中心较多，在保证燃气喷孔出口流速相同的情况下，燃气量在靠近中心的位置较少、远离中心的位置较多，可避免火焰中心因供氧不足导致不完全燃烧，避免冒烟积碳和火焰偏长的问题，使得微旋燃烧器形成细矮的火焰。

10、所述微旋燃烧器，其头部枝杈分为a型和b型，每套燃烧器有2～6个a型枝杈和2个b型枝杈，b型枝杈除了实现火炬气的燃烧还可实现火焰在燃烧器之间的传递。

11、所述微旋燃烧器的蒸汽消烟结构中的蒸汽喷头和枝杈成对布置，蒸汽喷头靠近枝杈布置，燃烧器工作时，可使消烟蒸汽和火炬气快速混合，使得火炬气在尽量短的时间内即可完成燃烧，进一步缩短火焰长度。

12、所述带双结构燃烧器的开放式地面火炬系统，第一级中，自变径火炬燃烧器以及第一个微旋燃烧器旁均设置有长明灯，其余微旋燃烧器靠b型枝杈实现传焰；火炬系统其余各级中，第一个微旋燃烧器旁设置有长明灯，其余微旋燃烧器靠b型枝杈实现传焰；如此可以减少占地面积，降低建设成本。

13、本实用新型的有益效果是：

14、1、解决了常规开放式地面火炬系统小流量排放工况时燃烧不完全的缺点，保证稳定的细矮火焰，从而减少消烟蒸汽量降低运行成本；

15、2、采用常规开放式地面火炬系统，小流量工况下为了防止回火需要对第一级一直通氮气进行吹扫，本实用新型第一级采用部分自变径火炬燃烧器，其憋压效果可以在同样氮气吹扫速度的情况下消耗更少的氮气，从而降低运行成本。

16、3、本实用新型系统采用微旋燃烧器，缩小燃烧器布置间距，可实现燃烧器之间的传焰，节省占地面积，降低建设成本。

技术特征：

1.一种带双结构燃烧器的开放式地面火炬系统，其特征在于，包括火炬气总管、防辐射屏、分级管、分级阀、自变径火炬燃烧器、微旋燃烧器、长明灯和分级控制系统，分级管从火炬总管上支出后穿过防辐射屏进入燃烧区，燃烧区内各分级管连接若干级火炬燃烧器，第一级火炬燃烧器按比例同时设置自变径火炬燃烧器和微旋燃烧器，其余各级火炬燃烧器全部设置微旋燃烧器；第一级火炬燃烧器为常开级，该级火炬燃烧器分级管上不设置分级阀，其余各级火炬燃烧器的分级管上都设置分级阀，由分级控制系统根据火炬气总管的流量或压力大小控制分级阀的开启或关闭；第一级火炬燃烧器采用自变径火炬燃烧器，其憋压效果能在同样氮气吹扫速度的情况下消耗更少的氮气，降低运行成本；所述的微旋燃烧器的间距小，在实现燃烧器之间传焰的同时，节省占地面积，降低建设成本。

2.根据权利要求1所述的带双结构燃烧器的开放式地面火炬系统，其特征在于，所述的微旋燃烧器燃气管顶部设置4～8个枝杈，每个枝杈上开1～3排燃气喷孔，靠近燃烧器中心的喷孔数量少，远离中心的喷孔数量多，枝杈采用流线型，即每根枝杈从中心到端部横截面积不断减小，枝杈顶面与水平面有10°～20°夹角，枝杈尾端上翘，与水平面形成5°～10°夹角。

3.根据权利要求1或2所述的带双结构燃烧器的开放式地面火炬系统，其特征在于，所述的微旋燃烧器的枝杈分为a型和b型两种，区别在于b型枝杈末端设置了引火孔用于相邻燃烧器之间的传焰；每套微旋燃烧器有2～6个a型枝杈和2个b型枝杈，b型枝杈除了实现火炬气的燃烧还能实现火焰在燃烧器之间的传递。

4.根据权利要求1或2所述的带双结构燃烧器的开放式地面火炬系统，其特征在于，所述的微旋燃烧器设置有蒸汽消烟结构，该蒸汽消烟结构包括蒸汽管、支撑架、蒸汽环管、蒸汽立管、蒸汽喷头、蒸汽喷孔，蒸汽管与安装在支撑架上的蒸汽环管相连，蒸汽立管与蒸汽环管相连，蒸汽喷头与蒸汽立管相连，枝杈和蒸汽喷头成对布置，且尽量将蒸汽喷头靠近枝杈。

5.根据权利要求1所述的带双结构燃烧器的开放式地面火炬系统，其特征在于，第一级火炬燃烧器中自变径火炬燃烧器以及第一个微旋燃烧器旁均设置有长明灯，其余微旋燃烧器靠b型枝杈实现传焰；火炬系统其余各级火炬燃烧器中，第一个微旋燃烧器旁设置有长明灯，其余微旋燃烧器靠b型枝杈实现传焰。

技术总结
一种带双结构燃烧器的开放式地面火炬系统，其特征是：它包括火炬气总管、防辐射屏、分级管、分级阀、自变径火炬燃烧器、微旋燃烧器、长明灯和分级控制系统。该开放式地面火炬系统通过在第一级设置自变径火炬燃烧器，可有效解决常规火炬燃烧器在小流量排放工况下燃烧不完全的问题，节省蒸汽和氮气消耗，降低运行成本。通过在各级设置微旋燃烧器，从而可缩小相邻燃烧器之间的布置间距，使燃烧区域更紧凑，从而节省占地面积。

技术研发人员：郭宏新,王建果,李同,何松,刘丰,孟凯,王伟,史荣富
受保护的技术使用者：江苏中圣高科技产业有限公司
技术研发日：20221019
技术公布日：2024/1/11