CN113639072A - 一种分级式火炬气水封罐 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分级式火炬气水封罐，包括卧式筒体，筒体一端顶部设置有火炬气入口和火炬气入口管，底部设置有补水口，筒体另一端顶部设置有火炬气出口，底部设置有低液位溢流口、中液位溢流口和高液位溢流口，该分级式火炬气水封罐还包括设置筒体内的止旋肋板、气相均布盘、整流圆板、低液位溢流圆筒、中液位溢流圆筒和高液位溢流圆筒，火炬气入口管底部为气相均布盘，气相均布盘上方于火炬气入口管内部设置止旋肋板,溢流圆筒按照流动方向依次竖直布置于筒体内部。使用本发明可在有效撇除水面积液、阻止液面过量波动的同时实现水封高度的分级功能。

Description

一种分级式火炬气水封罐

技术领域

本发明属于炼油化工火炬气收集与处理技术领域，涉及一种分级式火炬气水封罐。

背景技术

火炬系统是用来处理炼油化工厂或其他工厂内装置外排无法回收利用的可燃气体的燃烧设施，对于保证工厂安全生产、减少环境污染是一项重要措施。

为防止空气渗入可燃气体排放系统发生爆炸、或转移流量、或为排放系统建立背压，火炬与排放系统干管之间常采用水封罐来作为隔离措施。SH3009-2013规范要求：水封罐应具有撇除水面上积聚的凝结液的功能，并应能够分离直径大于和等于600μm的水滴；水封罐气体入口应采用有效的气体分布结构，以防止由于密封水波动造成火炬脉冲式燃烧。在多年的设计实践中发现以上两点对水封罐的设计来讲是必须注意的核心内容。

炼油化工可燃气体泄放与回收系统在实际运行中一般存在需要调节水封液位的情况，当气柜内储存的回收燃料气存量较少时，应提高水封罐的高度从而提高排放系统的背压以期更多的火炬气进入气柜作为燃料气回收利用；当气柜内的回收燃料气存量较多从而难以容纳更多燃料气时应降低水封罐的水封高度从而使火炬气更快地进入火炬系统进行泄放，防止排放系统事故的发生。

公告号为CN209725318U的中国专利公开了一种用于高空火炬的水封罐，属于高架火炬的水封罐技术领域。其包括水封罐体，水封罐体上设置有气体进口管、气体出口管，气体进口管、气体出口管均与水封罐体连通，水封罐体内设置有气液隔离管，气液隔离管的底端面与水封罐体的内底壁保持间隔；气体进口管插入到气液隔离管内并与气液隔离管连通，气体进口管上包覆于气液隔离管内的内管体设置为异径管，内管体的大头部设置于内管体的小头部的下方，气液隔离管的内侧壁上周向设置有导向肋板，导向肋板的端面与内管体的外侧壁连接。该技术可以有效保持水封罐液体稳定、减少火炬气带液、及减轻气体进口管抖动。但其缺点是：当气柜内储存的回收燃料气存量较少时，无法提高水封罐的高度从而提高排放系统的背压以期更多的火炬气进入气柜作为燃料气回收利用；当气柜内的回收燃料气存量较多时难以容纳更多燃料气时应降低水封罐的水封高度从而使火炬气更快地进入火炬系统进行泄放，造成排放系统事故的发生。现有技术的缺点是本发明要解决的，并且是本发明的目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种分级式火炬气水封罐，以克服现有技术中当气柜内储存的回收燃料气存量较少时，无法提高水封罐的高度从而提高排放系统的背压以期更多的火炬气进入气柜作为燃料气回收利用，当气柜内的回收燃料气存量较多时难以容纳更多燃料气时应降低水封罐的水封高度从而使火炬气更快地进入火炬系统进行泄放，造成排放系统事故的发生的缺点，使用本发明可在有效撇除水面积液、阻止液面过量波动的同时实现水封高度的分级功能，分级功能可产生的优点是可根据气柜中燃料气的存量情况进行水封级别的选择，在灵活调节进入气柜气量的同时，防止排放系统事故的发生。

本发明提供一种分级式火炬气水封罐，包括筒体，所述筒体为卧式罐体，筒体的一端顶部设置有火炬气入口和火炬气入口管，底部设置有补水口，筒体的另一端顶部设置有火炬气出口，底部设置有溢流口，其特征在于：该分级式火炬气水封罐还包括设置于筒体内的止旋肋板、气相均布盘、整流圆板、低液位溢流圆筒、中液位溢流圆筒和高液位溢流圆筒，所述火炬气入口管竖直向下深入到水封罐内部，火炬气入口管底部为气相均布盘，气相均布盘上方于火炬气入口管内部设置止旋肋板，整流圆板安装于水封罐卧式筒体截面上，靠近火炬气入口管，低液位溢流圆筒、中液位溢流圆筒和高液位溢流圆筒按照流动方向依次竖直布置于筒体内部并与火炬气入口相对的一端，相邻溢流圆筒之间以及封头和邻近溢流圆筒之间共形成三个空间，用于接收不同溢流高度的溢流液体，所述溢流口为3个，分别为低液位溢流口、中液位溢流口和高液位溢流口，这3个溢流口分别位于低液位溢流圆筒、中液位溢流圆筒和高液位溢流圆筒底部且安装于水封罐筒体底部。

本发明所述一种分级式火炬气水封罐，其进一步技术特征在于：所述低液位溢流圆筒、中液位溢流圆筒和高液位溢流圆筒通常为圆筒形结构，其筒体直径为300～500mm。

本发明所述一种分级式火炬气水封罐，其进一步技术特征在于：所述高液位溢流圆筒的高度约为1/2~3/4的卧式筒体内径，中液位溢流圆筒的高度较之高液位溢流圆筒低200～300毫米，低液位溢流圆筒的高度较之中液位溢流圆筒低200～300毫米。

本发明所述一种分级式火炬气水封罐，其进一步技术特征在于：所述止旋肋板为多扇矩形扇板的长边沿圆周角度均匀排列焊接在中心圆柱上形成的结构，止旋肋板的外侧焊接于火炬气入口管内壁，扇板数量取4～6扇较为合适。

本发明所述一种分级式火炬气水封罐，其进一步技术特征在于：所述气相均布盘上呈正三角形布满圆孔，开孔率应尽可能取大值以降低节流效应带来的消极影响，实际开孔率在65%～70%之间即可。

本发明所述一种分级式火炬气水封罐，其进一步技术特征在于：所述整流圆板位于水封罐内部靠近入口管安装，其上开孔，开孔区域分为上半区与下半区，各占整流圆板截面的一半。整流圆板的主要作用为对气液两相进行整流，降低气液两相在水封罐内的不规则扰动，防止火炬气入口来流火炬气对水封液体的冲击波动向水封罐后方传播造成水封液面的波动从而影响水封罐的平稳运行，上半区均匀布满圆孔，主要对气相进行整流，下下半区布满长条状的水平矩形孔，主要对液相空间进行稳流；整流圆板的开孔率应尽可能地大从而减小整流圆板对来流的阻滞，实际开孔率在65%～70%左右即可。

溢流圆筒顶部水平，低液位溢流圆筒、中液位溢流圆筒、高液位溢流圆筒按照流动方向依次布置于水封罐内部与火炬气入口相对的一端，不同高度的溢流圆筒形成三个空间，用于接收不同溢流高度的溢流液体；溢流圆筒在溢流操作过程中不占用也不干扰水封罐内部的其余缓冲空间，相对增大了水封罐的有效罐体容积；圆形溢流边沿较之其他结构具有更长的长度；低液位溢流口、中液位溢流口、高液位溢流口分别位于低液位溢流圆筒、中液位溢流圆筒、高液位溢流圆筒底部安装于水封罐筒体，作为溢流液体的排放口。

本发明的基本原理是通过安装于气相入口底部的止旋肋板削弱气相来流的非轴向速度，通过气相入口底部的气相均布盘进一步均匀平衡来流气相的轴向速度，从而使得气相来流稳定进入水封液面以下；通过安装于卧罐入口附近的整流圆板对气相与液相进行整流，阻止液相与气相波动向卧罐后部空间的传播，降低气液截面的波动；在卧罐后部安装多个不同溢流高度的溢流圆筒，多个溢流圆筒对应多个溢流水出口，在实现撇除液面积液的同时实现水封液面分级调节的功能。

本发明主要用于炼油化工火炬气收集与处理装置中，其与现有技术相比的优点是：1）本发明通过安装于气相入口底部的止旋肋板削弱气相来流的非轴向速度，通过气相入口底部的气相均布盘进一步均匀平衡来流气相的轴向速度，从而使得气相来流稳定进入水封液面以下；2）本发明通过安装于卧罐入口附近的整流圆板对气相与液相进行整流，阻止液相与气相波动向卧罐后部空间的传播，降低气液截面的波动；3）本发明通过在卧罐后部安装多个不同溢流高度的溢流圆筒，多个溢流圆筒对应多个溢流水出口，在实现撇除液面积液的同时实现水封液面分级调节的功能。4）本发明火炬气入口管来流火炬气采用止旋与稳流相结合的处理方式，水封罐内部液面波动消除采用整流圆板，撇除积液以及分级水封采用溢流圆筒的形式，结构简单、效果良好。

下面将结合附图和具体实施例，对本发明的结构布局、运行流程等做进一步详细说明，但并不限制本发明的范围。

附图说明

图1是本发明一种分级式火炬气水封罐整体视图。

图2是本发明一种分级式火炬气水封罐三维视图。

图3是本发明一种分级式火炬气水封罐的气相均布盘。

图4是本发明一种分级式火炬气水封罐的整流圆板。

图5是本发明一种分级式火炬气水封罐的止旋肋板。

其中，图1～5中：1-火炬气入口，2-火炬气入口管，3-止旋肋板，4-整流圆板，5-低液位溢流圆筒，6-中液位溢流圆筒，7-高液位溢流圆筒，8-补水口，9-低液位溢流口，10-中液位溢流口，11-高液位溢流口，12-火炬气出口，13-气相均布盘，14-筒体。

具体实施方式

参见附图1～5，一种分级式火炬气水封罐，包括筒体14，所述筒体14为卧式罐体，筒体14的一端顶部设置有火炬气入口1和火炬气入口管2，底部设置有补水口8，筒体14的另一端顶部设置有火炬气出口12，底部设置有低液位溢流口9、中液位溢流口10和高液位溢流口11，该分级式火炬气水封罐还包括止旋肋板3、气相均布盘13、整流圆板4、低液位溢流圆筒5、中液位溢流圆筒6和高液位溢流圆筒7，止旋肋板3、气相均布盘13、整流圆板4、低液位溢流圆筒5、中液位溢流圆筒6和高液位溢流圆筒7均位于筒体14内部，所述火炬气入口管2竖直向下深入到水封罐内部，火炬气入口管2底部为气相均布盘13，气相均布盘13上方于火炬气入口管2内部设置止旋肋板3，整流圆板4安装于水封罐卧式筒体14截面上，靠近火炬气入口管2，低液位溢流圆筒5、中液位溢流圆筒6和高液位溢流圆筒7按照流动方向依次竖直布置于筒体14内部并与火炬气入口1相对的一端，相邻溢流圆筒之间以及封头和邻近溢流圆筒之间共形成三个空间，即低液位溢流圆筒5和中液位溢流圆筒6之间形成一个空间，中液位溢流圆筒6和高液位溢流圆筒7之间形成第二个空间，高液位溢流圆筒7和封头之间形成第三个空间，这3个空间用于接收不同溢流高度的溢流液体，低液位溢流口9、中液位溢流口10和高液位溢流口11分别位于低液位溢流圆筒5、中液位溢流圆筒6和高液位溢流圆筒7底部安装于水封罐筒体14底部，作为溢流液体的排放口。

本发明所述低液位溢流圆筒5、中液位溢流圆筒6和高液位溢流圆筒7的顶部水平，按照流动方向依次布置于水封罐内部与火炬气入口相对的一端，用于接收不同溢流高度的溢流液体；低液位溢流圆筒5、中液位溢流圆筒6和高液位溢流圆筒7在溢流操作过程中不占用也不干扰水封罐内部的其余缓冲空间，相对增大了水封罐的有效罐体容积，圆形溢流边沿较之其他结构具有更长的长度；所述低液位溢流圆筒5、中液位溢流圆筒6和高液位溢流圆筒7通常为圆筒形结构，其筒体直径约为300～500mm。高液位溢流圆筒7的高度约为1/2~3/4的卧式筒体6内径，中液位溢流圆筒6的高度较之高液位溢流圆筒7低200～300毫米，低液位溢流圆筒5的高度较之中液位溢流圆筒6低200～300毫米。

所述止旋肋板3为多扇矩形扇板的长边沿圆周角度均匀排列焊接在中心圆柱上形成的结构，止旋肋板3的外侧焊接于火炬气入口管2内壁，扇板数量取4～6扇较为合适。所述中心圆柱即为简单的圆柱形结构，扇板可以在其上焊接，图5中止旋肋板3中心的结构即为中心圆柱，很简单的结构，本发明对其不做过多限制。

气相均布盘13上呈正三角形布满圆孔，开孔率应尽可能取大值以降低节流效应带来的消极影响，实际开孔率在65%～70%之间即可。

补水口8位于水封罐筒体14入口管2的一侧且安装于卧罐的底部；火炬气出口12位于水封罐卧罐的顶部，安装于水封罐筒体14上与火炬气入口1相对的一端；溢流圆筒与溢流口一一对应安装于水封罐内部与火炬气入口管2相对的另一侧。

火炬气入口管2内的火炬气竖直向下流动，位于水封罐筒体14的一端，火炬气入口管2顶部为法兰或焊接形式的火炬气入口1，底部深入到水封罐液面以下，入口管内部的止旋肋板3的主要作用为有效削弱来流气相的非轴向速度，减小来流气相的不规则扰动，火炬气入口管2底部为气相均布盘13，气相均布盘13的主要作用为降低入口管2截面上来流气相的轴向速度不均匀度，止旋肋板3与气相均布盘13的共同作用为火炬气水封罐创造良好的入口条件。

所述整流圆板4位于水封罐内部靠近入口管2安装，其上开孔，开孔区域分为上半区与下半区，各占圆板截面的一半。整流圆板4的主要作用为对气液两相进行整流，降低气液两相在水封罐内的不规则扰动，防止火炬气入口来流火炬气对水封液体的冲击波动向水封罐后方传播造成水封液面的波动从而影响水封罐的平稳运行，上半区均匀布满圆孔，圆孔直径约20～30毫米，呈正三角形分布，主要对气相进行整流，下半区布满长条状的水平矩形孔，矩形孔的高度约为20～30毫米，矩形孔在长度方向上两侧到达整流圆板4的外沿，主要对液相空间进行稳流；整流圆板4的开孔率应尽可能地大从而减小整流圆板4对来流的阻滞，实际开孔率在65%～70%左右即可。

如图1所示，本发明的简单工作过程为：首先火炬气来流通过火炬气入口1进入火炬气入口管2，通过止旋肋板3有效削弱来流气相的非轴向速度，通过气相均布盘13降低入口管2截面上来流气相的轴向速度不均匀度；水封水通过补水口12进入水封罐内部；之后通过安装于卧罐入口附近的整流圆板4对气相与液相进行整流，阻止液相与气相波动向卧罐后部空间的传播；在水封罐的尾部低液位溢流圆筒5、中液位溢流圆筒6和高液位溢流圆筒7对应低液位溢流口9、中液位溢流口10和高液位溢流口11，在实现撇除液面积液的同时实现水封液面分级调节的功能，火炬气通过火炬气出口12通向火炬设施；通过开关不同低液位溢流口9、中液位溢流口10和高液位溢流口11之后的调节阀门实现不同水封高度的调节。

Claims (9)

1.一种分级式火炬气水封罐，包括筒体，所述筒体为卧式罐体，筒体的一端顶部设置有火炬气入口和火炬气入口管，底部设置有补水口，筒体的另一端顶部设置有火炬气出口，底部设置有溢流口，其特征在于：该分级式火炬气水封罐还包括设置于筒体内的止旋肋板、气相均布盘、整流圆板、低液位溢流圆筒、中液位溢流圆筒和高液位溢流圆筒，所述火炬气入口管竖直向下深入到水封罐内部，火炬气入口管底部为气相均布盘，气相均布盘上方于火炬气入口管内部设置止旋肋板，整流圆板竖直安装于水封罐卧式筒体截面上，靠近火炬气入口管，低液位溢流圆筒、中液位溢流圆筒和高液位溢流圆筒按照流动方向依次竖直布置于筒体内部并与火炬气入口相对的一端，所述溢流口为3个，分别为低液位溢流口、中液位溢流口和高液位溢流口，这3个溢流口分别位于低液位溢流圆筒、中液位溢流圆筒和高液位溢流圆筒底部且安装于水封罐筒体底部。

2.根据权利要求1所述的一种分级式火炬气水封罐，其特征在于：所述低液位溢流圆筒、中液位溢流圆筒和高液位溢流圆筒为圆筒形结构，其筒体直径为300～500mm。

3.根据权利要求1或2所述的一种分级式火炬气水封罐，其特征在于：所述高液位溢流圆筒的高度为1/2～3/4的筒体内径，中液位溢流圆筒的高度较之高液位溢流圆筒低200～300毫米，低液位溢流圆筒的高度较之中液位溢流圆筒低200～300毫米。

4.根据权利要求1所述的一种分级式火炬气水封罐，其特征在于：所述止旋肋板为多扇矩形扇板的长边沿圆周角度均匀排列安装在中心圆柱上形成的结构，止旋肋板的外侧安装于火炬气入口管内壁。

5.根据权利要求4所述的一种分级式火炬气水封罐，其特征在于：所述扇板数量取4～6扇。

6.根据权利要求1所述的一种分级式火炬气水封罐，其特征在于：所述气相均布盘上呈正三角形布满圆孔，开孔率在65%～70%之间。

7.根据权利要求1所述的一种分级式火炬气水封罐，其特征在于：所述整流圆板位于水封罐内部靠近入口管安装，其上开孔，开孔率在65%～70%左右。

8.根据权利要求7所述的一种分级式火炬气水封罐，其特征在于：所述整流圆板开孔区域分为上半区与下半区，各占整流圆板截面的一半，上半区均匀布满圆孔，下半区布满长条状的水平矩形孔。

9.根据权利要求8所述的一种分级式火炬气水封罐，其特征在于：所述整流圆板上半区圆孔直径为20～30毫米，呈正三角形分布，整流圆板下半区布满长条状的水平矩形孔的高度为20～30毫米，矩形孔在长度方向上两侧到达整流圆板的外沿。

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