CN114508750A - 一种新型轻烃气化和燃烧一体式燃烧系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型轻烃气化和燃烧一体式燃烧系统，包括燃烧头、供油子系统和供风子系统，所述燃烧头包括燃烧头主体、一级气化室，所述一级气化室在偏离燃烧头主体的一侧连通供油子系统并由其实时输送液体轻烃；所述供油子系统包括压力比例喷油装置、供油管、压力流量比例调节阀，压力比例喷油装置通过压力流量比例调节阀控制通入一级气化室的液体轻烃；一级气化室侧壁开设气室进气口，所述气室进气口设置在压力比例喷油装置的喷口周侧，所述供风子系统通过气室进气口输送空气至一级气化室与喷口处的液体轻烃对流。本发明有效的解决了常规燃烧机由于控制阀老化等原因产生滴油产生轻烃气而发生闪爆等重大事故的问题。

Description

一种新型轻烃气化和燃烧一体式燃烧系统

技术领域

本发明涉及轻烃气化、燃烧技术领域，尤其涉及一种新型轻烃气化和燃烧一体式燃烧系统。

背景技术

戊烷混合烃在我国的储量与液化石油气产量相当，作为一次能源替代液化气、柴油、电等二次能源，对优化我国能源结构，提高能源利用效率，作为天然气投入产出不经济市场的有益补充，具有重要的战略意义和现实意义。

液态轻烃是一种优质而且尚未被充分利用的清洁，安全及高效能源，其主要来源于石油气田开采过程中的伴生副产品，C4-C10的液态烃类混合物。

轻烃是轻烃燃气的原料，可以制成燃烧气体供热，我们通俗称为混空轻烃燃气。轻烃混合燃气是指液态轻烃通过轻烃气化设备以物理方式将其气化，并按工艺要求与一定比例的空气混合，通过输配管网送至用户的气体燃料，其中由液态转化为气态的轻烃组份最少不低于13％(V％)，也可根据用户燃气具对燃气参数的要求而调整混合比例。

液体轻烃因闪点低，直接使用液体轻烃燃烧时，极易闪爆进而引起爆炸等安全问题。传统的方式都是通过轻烃气化装置将液体轻烃气化后，送入燃烧系统进行燃烧。一方面，轻烃气化后需要在特定的环境下存储否则容易回返呈液体轻烃，且轻烃燃气需要通过特种设备运输，再送入燃烧系统进行燃烧，成本高、运输成本高，安全系统低，且无法满足持续、稳定的供应；另一方面，若自行购置轻烃气化设备，设备成本高、且运行成本高。

基于轻烃燃气的这些特性，如何解决液态轻烃持续、稳定、安全地供应，实现安全、持续、高效率的直接对液态轻烃燃烧的燃烧头成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的第一个目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种新型轻烃气化和燃烧一体式燃烧系统，该系统有效的解决了常规燃烧机由于控制阀老化原因产生滴油产生轻烃气而发生闪爆等重大事故的问题，且便于对燃料源进行充分燃烧，减少对燃料源的浪费。

为此，本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

一种新型轻烃气化和燃烧一体式燃烧系统，其特征在于：包括燃烧头、供油子系统和供风子系统，所述燃烧头包括燃烧头主体、一级气化室，燃烧头主体在进气口一侧设有一级气化室；所述一级气化室在偏离燃烧头主体的一侧连通供油子系统并由其实时输送液体轻烃；

所述供油子系统包括压力比例喷油装置、供油管、压力流量比例调节阀，压力比例喷油装置通过压力流量比例调节阀控制通入一级气化室的液体轻烃；

一级气化室侧壁开设气室进气口，所述气室进气口设置在压力比例喷油装置的喷口周侧，所述供风子系统通过气室进气口输送空气至一级气化室与喷口处的液体轻烃对流，通过空气鼓泡法对液体轻烃进行部分气化；

所述供风子系统通过进风导向口往燃烧头主体的开口斜向输送空气，一级气化室中不完全气化的轻烃通过旋风导向板旋流输送至燃烧头主体的开口，进风导向口通出的斜向空气与旋风导向板通出的旋流的不完全气化的轻烃对流，不完全气化的轻烃经过对流的二次气化后在燃烧头主体安全、充分燃烧。

在采用上述技术方案的同时，本发明还可以采用或者组合采用如下技术方案：

作为本发明的优选技术方案：所述供油子系统还包括供油管、二级安全防爆电磁阀、油路回火止回阀、压力流量比例调节阀、一级安全防爆电磁阀、供油压力传感器、三级安全防爆电磁阀、高压油泵和供油总阀，所述压力比例喷油装置设置在供油管的输出端，位于一级气化室的内腔。

作为本发明的优选技术方案：设有PID控制系统，与所述供油压力传感器、压力流量比例调节阀连通和供风子系统连通，PID控制系统通过燃烧头的燃烧充分性及热能需求情况，根据供油压力传感器检测到的压力情况实时调整压力流量比例调节阀控制液体轻烃的进量，同时根据液态轻烃的进量调控一级气化室的进风量。

作为本发明的优选技术方案：所述燃烧头主体上分布有径向方向设置的多个旋风导向板，所述燃烧头主体的中心处设置有点火装置，所述燃烧头主体的中心处设置有三组火焰检测装置，三组所述火焰检测装置环形阵列排布在点火装置的周围；所述燃烧头主体在旋风导向板的相对侧设有一级气化室的壳体。

作为本发明的优选技术方案：送风子系统包括送风管道，所述送风管道的输出端分别连通气室进气口17和连通燃烧头主体，且所述送风管道从壳体的中部伸出至燃烧头主体，先通入部分空气至一级气化室，然后再通出燃烧头主体形成二次混空气室1。

作为本发明的优选技术方案：所述送风管道的内腔设置有鼓风防回火单向板，所述送风管道的外部设置有鼓风机，所述鼓风机与送风管道连通，所述鼓风机的输出端与送风管道的内腔相连通，所述鼓风机的输出端与送风管道内腔的连通处位于鼓风防回火单向板的左侧。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

利用燃烧头主体一侧设置气化，由压力流量比例调节阀根据风压、风量自动调切供油压力及流量，使一级雾化气化室里的混合气体始终保持预定的混合气密度，实现了液体轻烃气化的安全性和，同时也为二次全混气化提供了基础，本发明利用在燃烧头主体两侧的二次气化，也为液体轻烃充分气化，充分燃烧提供了条件；另外，本发明的系统节省了轻烃燃气的存储和运输成本，避开了存储和运输中的安全问题，能安全、持续、稳定地提供轻烃燃料，尤其是轻烃燃料需求量极大时，能满足能源需求；且本发明有效的解决了轻烃由于控制阀老化原因产生滴油产生轻烃气而发生闪爆等重大事故的问题。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图一；

图2为本发明燃烧嘴主体的侧视图；

附图中，二级混空气室1，不完全气化的轻烃3，压力比例喷油装置4，供油管5，二级安全防爆电磁阀6，油路回火止回阀7，压力流量比例调节阀8，一级安全防爆电磁阀9，供油压力传感器10，三级安全防爆电磁阀11，高压油泵12，供油总阀13，鼓风防回火单向板14，一级气化室15，燃烧头主体16，气室进气口17，旋风导向板22，火焰检测装置18，点火装置19，送风管道20，进风导向口25，壳体26，鼓风机27。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2所示，本发明的一种新型轻烃气化和燃烧一体式燃烧系统，其特征在于：包括燃烧头、供油子系统和供风子系统，所述燃烧头包括燃烧头主体16、一级气化室15，燃烧头主体16在进气口一侧设有一级气化室15；所述一级气化室15在偏离燃烧头主体16的一侧连通供油子系统并由其实时输送液体轻烃；

所述供油子系统包括压力比例喷油装置4、供油管5、压力流量比例调节阀8，压力比例喷油装置4通过压力流量比例调节阀8控制通入一级气化室15的液体轻烃；

一级气化室15侧壁开设气室进气口17，所述气室进气口17设置在压力比例喷油装置4的喷口周侧，所述供风子系统通过气室进气口17输送空气至一级气化室15与喷口处的液体轻烃对流，通过空气鼓泡法对液体轻烃进行部分气化；

所述供风子系统通过进风导向口25往燃烧头主体16的开口斜向输送空气，一级气化室15中不完全气化的轻烃3通过旋风导向板22旋流输送至燃烧头主体16的开口，进风导向口25通出的斜向空气与旋风导向板22通出的旋流的不完全气化的轻烃3对流，不完全气化的轻烃经过对流的二次气化后在燃烧头主体16安全、充分燃烧。

本发明中，通入一级气化室15的进风量是整体进风导向口的15～20％，液体轻烃被部分气化，不完全气化的轻烃偏雾状，气化轻烃占总轻烃的30％左右，轻烃密度较低，可以保证不会被燃爆，提升了在燃烧头主体一侧气化时的安全性，同时也为二次全混气化提供了基础；燃烧器主体通入空气和不完全气化的轻烃的对流混气，轻烃经过两次混气气化，直接在气化后在燃烧头主体16的开口部位燃烧，液体轻烃气化较为充分，轻烃燃气与空气混绕充分，提升燃烧率，热能率高；利用液体轻烃的气化性能，直接在燃烧头主体两侧设置精简的一级气化室和二级混空气室1，节省了轻烃燃气的存储和运输成本，避开了存储和运输中的安全问题，能安全、持续、稳定地提供轻烃燃料；改变了现有技术中单独建立轻烃气化室的现状，节省了轻烃气化室的设备成本和运行成本，在轻烃能源利用领域具有广泛的应用前景。

所述供油子系统还包括供油管5、二级安全防爆电磁阀6、油路回火止回阀7、压力流量比例调节阀8、一级安全防爆电磁阀9、供油压力传感器10、三级安全防爆电磁阀11、高压油泵12和供油总阀13，所述压力比例喷油装置4设置在供油管5的输出端，位于一级气化室15的内腔。

供油管5的输出端与压力比例喷油装置4相连通，供油管5上自贴近压力比例喷油装置4向远离压力比例喷油装置4方向依次设置有二级安全防爆电磁阀6、油路回火止回阀7、压力流量比例调节阀8、一级安全防爆电磁阀9、供油压力传感器10、三级安全防爆电磁阀11、高压油泵12和供油总阀13。

本发明中，通过多级安全防爆电磁阀、油路回火止回阀，多级安全设置解决了液体轻烃控制阀老化等原因造成的滴油产生轻烃气的问题，避免发生闪爆等安全事故。

本发明中，设有PID控制系统，与所述供油压力传感器10、压力流量比例调节阀8连通和供风子系统连通，PID控制系统通过燃烧头的燃烧充分性及热能需求情况，根据供油压力传感器10检测到的压力情况实时调整压力流量比例调节阀8控制液体轻烃的进量，同时根据液态轻烃的进量调控一级气化室的进风量。

所述燃烧头主体16上分布有径向方向设置的多个旋风导向板22，径向方向均匀散开通出不完全气化的轻烃3，与进气导向口通出的空气充分混绕，得到充分气化3，是的轻烃燃气能实现充分、完全的燃烧。燃烧头主体16的中心处设置有点火装置19，所述燃烧头主体16的中心处设置有三组火焰检测装置18，三组所述火焰检测装置18环形阵列排布在点火装置19的周围；所述燃烧头主体16在旋风导向板22的相对侧设有一级气化室的壳体26。

送风子系统包括送风管道20，所述送风管道20的输出端分别连通气室进气口17和连通燃烧头主体16，且所述送风管道20从壳体26的中部伸出至燃烧头主体16，先通入部分空气至一级气化室15，然后再通出燃烧头主体1形成二次混空气室1。

所述送风管道20的内腔设置有鼓风防回火单向板14，所述送风管道20的外部设置有鼓风机，所述鼓风机27设置在送风管道20上，所述鼓风机27的输出端与送风管道20的内腔相连通，所述鼓风机的输出端与送风管道20内腔的连通处位于鼓风防回火单向板14的左侧。

本发明中，通过鼓风防回火单向板14前的风门控制器或风机的转速，与比例调节阀8的流量，控制液体轻烃量和进入以及进入一级气化室的风量、燃烧头主体的风量，为液体轻烃在一级气化室安全气化、在燃烧头主体依次充分二次气化并充分燃烧提供条件。

本发明的工作原理如下：

本系统主要采用液态轻烃为燃料源，通过压力流量比例调节阀8根据风压、风量自动调切供油压力及流量，使一级气化室15里的混合气体始终保持预设的混合气密度，并控制在闪爆破点以内避免产生闪爆等安全问题，此混合气体经旋风导向板17进入燃烧室后，与燃烧头本体内的氧进行二次混合气化并进行燃烧，从而达到充分燃烧的目的，减少对燃料源的浪费，且有效的解决了常规燃烧机由于控制阀老化原因产生滴油产生轻烃气而发生闪爆等重大事故的问题。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种新型轻烃气化和燃烧一体式燃烧系统，其特征在于：包括燃烧头、供油子系统和供风子系统，所述燃烧头包括燃烧头主体、一级气化室，燃烧头主体在进气口一侧设有一级气化室；所述一级气化室在偏离燃烧头主体的一侧连通供油子系统并由其实时输送液体轻烃；

所述供油子系统包括压力比例喷油装置、供油管、压力流量比例调节阀，压力比例喷油装置通过压力流量比例调节阀控制通入一级气化室的液体轻烃；

一级气化室侧壁开设气室进气口，所述气室进气口设置在压力比例喷油装置的喷口周侧，所述供风子系统通过气室进气口输送空气至一级气化室与喷口处的液体轻烃对流，通过空气鼓泡法对液体轻烃进行部分气化；

所述供风子系统通过进风导向口往燃烧头主体的开口斜向输送空气，一级气化室中不完全气化的轻烃通过旋风导向板旋流输送至燃烧头主体的开口，进风导向口通出的斜向空气与旋风导向板通出的旋流的不完全气化的轻烃对流，不完全气化的轻烃经过对流的二次气化后在燃烧头主体安全、充分燃烧。

2.如权利要求1所述的新型轻烃气化和燃烧一体式燃烧系统，其特征在于：所述供油子系统还包括供油管、二级安全防爆电磁阀、油路回火止回阀、压力流量比例调节阀、一级安全防爆电磁阀、供油压力传感器、三级安全防爆电磁阀、高压油泵和供油总阀，所述压力比例喷油装置设置在供油管的输出端，位于一级气化室的内腔。

3.如权利要求2所述的新型轻烃气化和燃烧一体式燃烧系统，其特征在于：设有控制系统，与所述供油压力传感器、压力流量比例调节阀连通和供风子系统连通，PID控制系统通过燃烧头的燃烧充分性及热能需求情况，根据供油压力传感器检测到的压力情况实时调整压力流量比例调节阀控制液体轻烃的进量，同时根据液态轻烃的进量调控一级气化室的进风量。

4.如权利要求1所述的新型轻烃气化和燃烧一体式燃烧系统，其特征在于：所述燃烧头主体上分布有径向方向设置的多个旋风导向板，所述燃烧头主体的中心处设置有点火装置，所述燃烧头主体的中心处设置有三组火焰检测装置，三组所述火焰检测装置环形阵列排布在点火装置的周围；所述燃烧头主体在旋风导向板的相对侧设有一级气化室的壳体。

5.如权利要求4所述的新型轻烃气化和燃烧一体式燃烧系统，其特征在于：送风子系统包括送风管道，所述送风管道的输出端分别连通气室进气口17和连通燃烧头主体，且所述送风管道从壳体的中部伸出至燃烧头主体，先通入部分空气至一级气化室，然后再通出燃烧头主体形成二次混空气室。

6.如权利要求5所述的新型轻烃气化和燃烧一体式燃烧系统，其特征在于：所述送风管道的内腔设置有鼓风防回火单向板，所述送风管道的外部设置有鼓风机，所述鼓风机与送风管道连通，所述鼓风机的输出端与送风管道的内腔相连通，所述鼓风机的输出端与送风管道内腔的连通处位于鼓风防回火单向板的左侧。

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