CN1628244A - 观察燃烧器火焰的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种观察炉子中燃烧器所产生的火焰的方法，包括通过干扰过滤器来观察火焰，该干扰过滤器仅适于透过较窄波长范围的光线，其中波长范围所对应的波长是燃烧器发出的光线中比炉子的环境光线要强的波长。该方法尤其适用于观察石油裂化器中由天然气燃烧器所产生的火焰，并且优选的波长范围是钠的波长。

Description

观察燃烧器火焰的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种观测炉子中火焰的方法和装置，例如石油化工裂化反应器的热解间中的燃烧器火焰。
背景技术
在石油裂化器中，来自天然气的较大碳氢分子例如乙烷和丙烷，或者来自石油的更重液体例如石脑油和汽油被分裂成为更小的分子。通常通过这种手段来得到烯族烃例如乙烯，这些烯族烃本身就很有用处或者可以用在聚合加工中。
对于乙烷和丙烷，气体被加热到大约800℃以上，在该温度下分子中的点键断开产生出许多更小的分子。然后就可以分离出想要的产品。在裂化较重物质时也是使用相同的原理，但是由于分子大得多，因此将得到范围大得多的更小分子。虽然一些加工得到的烯族烃产量更小，但生产出了许多其它有用的副产品。
在一个典型的乙烷裂化工厂中，裂化发生在热解间中。在这里，乙烷被泵送通过位于炉子内的直径为100-150mm的管道的迷宫，在这里它被加热到大约800℃并且进行裂化。乙烷从不与热源直接接触，如果发生这种情况它就会被点燃，其后果是可怕的。
典型地，热解间包括多个与管道相邻设置的燃烧器，乙烷被泵送通过这些管道。燃烧器通过燃烧燃料例如天然气来将管道中的气体加热到所需温度。
为得到裂化器的最大热效率，从每个燃烧器产生的火焰都应当保持所需的尺寸和方向。这可以通过调节燃烧器的燃料供给量和/或通过调节提供给空气的燃料的比率和/或通过调节燃料喷射的方向来完成。
为了监测燃烧器火焰的尺寸和方向，操纵器按规律的间隔来观察火焰的情况，然后作出任何可能需要的调节。然而，热解间中的热会将裂化器的壁加热到大约1100℃。因此，辐射热从壁上发射出来并且造成明亮的背景，在这种背景下很难看清楚燃烧器火焰的情况。
在过去，克服这个问题的方式是，给火焰添加铜或者碳酸氢钠来得到在裂化器壁的明亮背景下仍然可见的颜色。然而为了做到这一点，必须将热解室打开然后将铜或碳酸氢钠投入火焰中。可以理解，在所讨论的操作温度下这是一个会导致很大不便和能量损失的复杂过程。
发明内容
本发明寻求提供一种观察炉子例如裂化器的热解室中的燃烧器火焰的方法，这种方法可以迅速而容易地实施，并且不需要损失炉子的热量。
申请人已经认识到，如果燃烧器火焰发出的光线或者该光线的一部分可以从炉内的背景辐射光线中分离，那么不需要使用复杂的解决办法例如往火焰中投放添加剂，就可以观察到该燃烧器火焰。
从第一个方面来看，本发明提供了一种观察炉子中燃烧器所产生的火焰的方法，包括通过干扰过滤器来观察火焰，该干扰过滤器仅适于透过较窄波长范围的光线，其中该波长范围所对应的波长是燃烧器火焰发出的光线中比炉子的环境光线要强的波长。
因此，干扰过滤器用来遮蔽大部分炉内的环境光线，从而可以清楚地看见燃烧器火焰。
可以理解，干扰过滤器的波长范围可以通过对燃烧器火焰实行光谱分析以找出其光谱中最高波长的方式来确定。
在本发明的一个优选实施例中，炉子是石油裂化器的热解间。当裂化器的壁被加热到很高的温度时，它们发出高强度的白光，该白光使得在正常情况下很难看见甚至根本不可能看见裂化器中的燃烧器火焰，在这种环境下该方法是尤其有利的。
典型地，在石油裂化器中燃烧的燃料为天然气，并且最典型的是氢气、甲烷和空气的混合物。测试已经表明这种燃料可以包含微量的钠。其原因还不为人知，但被认为是因为甲烷和天然气经常来自有盐存在的环境。因此在本发明方法的一个优选实施例中，所使用的过滤器是钠干扰过滤器，除了燃料中钠微量元素所发出的钠光外，该过滤器基本上过滤掉了所有的光线。
优选地，钠干扰过滤器具有近似为10nm的通带宽度，因此波长为0.584到0.594μm的光线可以穿过过滤器。更加优选地，通带宽度为2到5nm，并且仍是更加优选地，通带宽度为1nm，这样仅波长为0.589μm的光线可以穿过过滤器。
使用钠干扰过滤器是特别有利的，因为实际上在炉内的环境光线中没有钠波长的光线存在，因而使用这种方法可以非常清楚地看到燃烧器火焰。
使用钠干扰过滤器来观察炉子中的燃烧器火焰凭其本身被认为是具有新颖性和创造性的，因此，从另一个方面来看，本发明提供了一种观察炉子中燃烧器所产生的火焰的方法，包括通过干扰过滤器来观察火焰，该干扰过滤器仅适于透过钠波长的光线。
钠干扰过滤器可以采取任何形式，并且可以通过和已知系统中的一样在使用时打开的门来观察炉子中的燃烧器。然而优选地，在炉子的壁中设置窗口，通过该窗口可以观察燃烧器。这样的好处是炉子不必每次在观察燃烧器时都打开。因此炉子内的温度不会受到干扰，并且不会因按规律间隔开闭炉子而产生可使火焰动作变形的热流。
优选地，该窗口由石英制成，这是一种可以承受横穿过炉壁的温度梯度而同时又可以提供所需透明度的材料。
在一个优选实施例中，干扰过滤器可以设置成附着于炉子窗口上的面板。
仍是更加优选地，过滤器是在需要时可由使用者放置于窗口上或者拿开的面板。例如，过滤器可以绞接到炉壁上从而可以对其进行快速容易地调节。
在一个可选实施例中，提供一副眼镜或护目镜，该眼镜或护目镜包括设置在其每个镜片上的干扰过滤器。这样的好处是例如可以让使用者带着眼镜从一个炉子到下一个炉子的观察火焰。护目镜还具有另外的好处是它们同样可以与传统的炉子一起使用，在该传统的炉子中，当使用者想要看到炉子内部时没有密封的窗口而仅有打开的门可供进行观察。
仍是在本发明另外的优选实施例中，干扰过滤器可以设置在照相机中，该照相机布置在炉子内并且适于按规律的间隔给燃烧器拍照。然后来自照相机的信息被传输给操纵器，该操纵器可以从远处对燃烧器实施任何必要的调节。在需要相当多的员工在原地监视每个炉子运作的大规模精炼厂或相似规模的生产工厂中，这很显然是有利的。
理想的是给照相机设定程序，使其大约每10分钟给燃烧器拍照一次。
可以理解炉子通常包括多个燃烧器，并且在石油裂化器的情况下，可能会设置十个或更多的燃烧器。因此如果需要的话，可以给照相机设定程序，使其沿着一排燃烧器移动并且为各个燃烧器或燃烧器组拍摄数张图片。
从另一个方面来看，本发明提供了一种观察炉子中燃烧器所产生的火焰的装置，包括仅适于透过较窄波长范围的光线的干扰过滤器，其中该波长范围所对应的波长是燃烧器发出的光线中比炉子的环境光线要强的波长。
优选地，干扰过滤器为钠干扰过滤器。
设置钠干扰过滤器凭其本身被认为是具有新颖性和创造性的，因此从另一个方面来看，本发明提供了一种观察炉子中燃烧器所产生的火焰的装置，包括仅适于透过钠波长的光线的干扰过滤器。
在一个优选实施例中，该装置还包括设置在炉子壁中的窗口，通过该窗口可以观察燃烧器。
优选地，该窗口由石英制成。
在一个优选实施例中，干扰过滤器可以设置成附着于炉子密封窗口上的面板。
仍是更加优选地，过滤器是在需要时可以由使用者放置于窗口上或者拿开的面板。例如，干扰过滤器可以绞接到炉壁上从而可以对其进行快速容易地调节。
在窗口上设置面板凭其本身被认为是具有新颖性和创造性的，并且从另一个方面来看，本发明提供了一种炉子，包括装在其壁内的燃烧器以及设置在炉子壁中的窗口，其中干扰过滤器设置在窗口之中或者之上，该干扰过滤器仅适于透过较窄波长范围的光线。
在一个可选实施例中，该装置包括一副眼镜或者护目镜，该眼镜或者护目镜包括设置在其每个镜片上的干扰过滤器。
设置这种护目镜凭其本身同样也被认为是具有新颖性和创造性的，因而从另一个方面来看，本发明提供了一种眼镜，包括其每个镜片上都设置有干扰过滤器的眼镜，其中该干扰过滤器仅适于透过较窄波长范围的光线。
在本发明的另一个可选实施例中，该装置包括其中设置有干扰过滤器的照相机，其中该照相机布置在炉子内并且适于按规律的间隔给燃烧器拍照。然后来自照相机的信息被传输给操纵器，该操纵器可以从远处对燃烧器实施任何必要的调节。
理想的是给照相机设定程序，使其大约每10分钟给燃烧器拍照一次。
可以理解炉子通常包括多个燃烧器，并且在石油裂化器的情况下，可能会设置十个或更多的燃烧器。因此如果需要的话，可以给照相机设定程序，使其沿着一排燃烧器移动并且为各个燃烧器或燃烧器组拍照。
附图说明
现在将仅通过例子并且参照附图来描述本发明的优选实施例，在这些附图中：
图1示意性地示出了石油裂化器的热解间；以及
图2示出了本发明一个实施例的一副护目镜。
具体实施方式
如图1所示，石油裂化器包括热解间1，在该热解间中石油被加热以实施裂化过程。热解间包括许多管道或管3，在使用中石油将流经这些管子。燃烧器5设置在热解间的底部7中，并且另外的燃烧器9也同样设置在后壁11中。燃烧器5、9燃烧通过管道网(未示出)提供给它们的氢气、空气和甲烷的混合物。
燃烧器每个都产生出无遮盖火焰13，必须对火焰的尺寸和方向进行控制来保证石油管3的均匀受热。为了监测火焰13的尺寸和方向，石英窗口15设置在热解间的壁中。该窗口被密封，从而热解间内燃烧器火焰的温度和稳定度都不会受到来自窗口的空气流的影响。
如图2所示，在观察火焰13时提供了护目镜17给使用者戴上。如图所示，钠干扰过滤器19设置在护目镜的每个镜片上。钠干扰过滤器具有近似为1nm的通带，从而仅仅波长为0.589μm的光线可以穿过该过滤器。因此，当戴上护目镜的使用者通过窗口15观察燃烧器5、9的火焰13时，仅燃烧器火焰中的由钠微量元素发出的光线可以被看到，而由白热发光的热解间壁发出的环境光线都被过滤掉。因此，使用者可以清楚地看见火焰，并从而可以确定是否需要对它们的尺寸和/或方向进行一些调节。
任何燃烧器火焰所需要的调节都是通过调节单个燃烧器的燃料供给量和/或通过调节供给燃烧器的空气和燃料的比率和/或通过调节单个燃烧器发射的燃料的喷射方向来实施的。
可以理解，上面描述的本发明实施例仅仅是其优选实施例。因此在不脱离所要求的本发明范围内，可以对其进行许多变化。例如，设置的干扰过滤器可以具有不同波长的通带，例如可以对应于燃烧器火焰中其它微量元素的波长。此外，干扰过滤器可以不设置在上述的护目镜上，而是自己设置在朝着炉子的窗口之中或之上，或者设置在布置于炉内的照相机中。
因此可以理解，上面的描述仅仅是通过例子给出的，其目的并不是用来对本发明进行限制。

Claims (29)

1、一种观察炉子中燃烧器所产生的火焰的方法，包括通过干扰过滤器来观察火焰，该干扰过滤器仅适于透过较窄波长范围的光线，其中该波长范围所对应的波长是燃烧器发出的光线中比炉子的环境光线要强的波长。
2、如权利要求1所述的方法，其中过滤器为钠干扰过滤器。
3、一种观察炉子中燃烧器所产生的火焰的方法，包括通过干扰过滤器来观察火焰，该干扰过滤器仅适于透过钠波长的光线。
4、如权利要求1、2或3所述的方法，其中炉子是石油裂化器的热解间。
5、如前面任一项权利要求所述的方法，其中燃烧器燃烧的燃料是天然气。
6、如前面任一项权利要求所述的方法，其中燃烧器燃烧的燃料是氢气、甲烷和空气的混合物。
7、如前面任一项权利要求所述的方法，其中在炉子的壁中设置窗口，通过该窗口可以观察燃烧器。
8、如权利要求6所述的方法，其中窗口由石英制成。
9、如权利要求7或8所述的方法，其中干扰过滤器被设置成附着于炉子窗口上的面板。
10、如权利要求9所述的方法，其中面板被绞接到炉子上，从而该面板在需要时可以由使用者放置于窗口上或者拿开。
11、如前面任一项权利要求所述的方法，其中提供一副在其每个镜片上都具有干扰过滤器的眼镜或护目镜。
12、如前面任一项权利要求所述的方法，其中干扰过滤器设置在照相机中，该照相机布置在炉子内并且适于按规律的间隔给燃烧器拍照。
13、如权利要求12所述的方法，其中来自照相机的信息被传输给操纵器，该操纵器从远处对燃烧器实施任何必要的调节。
14、如权利要求12或13所述的方法，其中给照相机设定程序，使其大约每10分钟给燃烧器拍照一次。
15、如权利要求12到14任一项所述的方法，其中给照相机设定程序，使其沿着一排燃烧器移动并且依次为一个或多个燃烧器组拍照。
16、一种观察炉子中燃烧器所产生的火焰的装置，包括仅适于透过较窄波长范围的光线的干扰过滤器，其中该波长范围所对应的波长是燃烧器火焰发出的光线中比炉子的环境光线要强的波长。
17、如权利要求16所述的装置，其中干扰过滤器为钠干扰过滤器。
18、一种观察炉子中燃烧器所产生的火焰的装置，包括仅适于透过钠波长的光线的干扰过滤器。
19、如权利要求16、17或18所述的装置，其中在炉子的壁中设置窗口，通过该窗口可以观察燃烧器。
20、如权利要求19所述的装置，其中窗口由石英制成。
21、如权利要求19或20所述的装置，其中干扰过滤器被设置成附着于炉子窗口上的面板。
22、如权利要求20或21所述的装置，其中过滤器是在需要时可以由使用者放置于窗口上或者拿开的面板。
23、如权利要求16到22任一项所述的装置，其中该装置包括一副眼镜或护目镜，该眼镜或护目镜包括设置在其每个镜片上的干扰过滤器。
24、如权利要求16到23任一项所述的装置，其中该装置包括其中设置有干扰过滤器的照相机，其中该照相机布置在炉子内并且适于按规律的间隔给燃烧器拍照。
25、如权利要求24所述的装置，包括将来自照相机的信息传输给操纵器的装置，以及从远处对燃烧器实施任何必要调节的装置。
26、如权利要求24或25所述的装置，其中给照相机设定程序，使其大约每10分钟给燃烧器拍照一次。
27、如权利要求24到26任一项所述的装置，其中给照相机设定程序，使其沿着一排燃烧器移动并且依次为一个或多个燃烧器组拍照。
28、一种炉子，包括装在其壁内的燃烧器以及设置在炉子壁中的窗口，其中干扰过滤器设置在窗口之中或者之上，该干扰过滤器仅适于透过较窄波长范围的光线。
29、一种眼镜，包括设置于其每个镜片上的干扰过滤器，其中该干扰过滤器仅适于透过较窄波长范围的光线。
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