CN1959209B - 可燃废气的多级排放燃烧系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的可燃废气的多级排放燃烧系统包括排气子系统和燃烧子系统，还可以包括控制器，排气子系统包括排气总管和与排气总管连通的多根排气支管，排气支管的管路上设置有可控制的阀，燃烧子系统包括设置有多个燃烧器的燃烧炉，燃烧器和排气支管连接，燃烧子系统包括两座以上的燃烧炉，在燃烧炉中的多个燃烧器组成多级燃烧器，排气支管连接到一级燃烧器；在控制器中为各级燃烧器分别设置一预定的压力值，当排气总管的气压值大于预定的压力值时，控制器打开对应于所述燃烧器的多根支管上的阀；当气压值小于预定的压力值时，控制器关闭所述阀，由于该系统中的燃烧炉的数目不受限制，提高了可燃废气的排放燃烧系统的处理能力。

Description

可燃废气的多级排放燃烧系统及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种可燃废气的排放燃烧系统及其使用方法，特别地涉及一种可燃废气的多级排放燃烧系统及其使用方法。

背景技术

天然气、石油化工等企业的许多生产装置在生产过程中或事故状态下都会产生大量无法利用而必须排出的可燃废气。随着此类企业的生产规模的大型化，可燃废气的排量也随之增大。这些大排放量可燃气体一般的处理方式有以下几种：

一种是高点直接放空，即通过一定高度的烟囱将可燃气体直接放空，通过大气的扩散作用减轻可燃气体对周围环境的危害；但是由于对可燃气体没有采取任何处理措施，这种处理方式将直接污染大气环境，同时还具有安全隐患；随着对环保和安全的要求日益严格，已经很少采用这种处理方式；

另一种是高架火炬，即通过架设在高空的火炬头燃烧器对可燃气体进行燃烧处理，可以减轻环境污染，然而存在噪音大、热辐射强度大、冒黑烟、点火不易、光污染、检修维护困难等缺点；这是目前炼化企业已有火炬中采用最多的一种方式；

专利号为02265117.9、名称为“一种环保型尾气排放地面燃烧装置”的中国实用新型专利公开了一种可燃废气的排放燃烧系统，该系统包括一座燃烧炉，该燃烧炉采用了环设在燃烧炉本体外沿的防辐射消音屏，并且将燃烧器设置在地面，可以解决噪音、热辐射、点火不易等问题；然而这种燃烧方式由于只采用了一座燃烧炉处理可燃废气，其处理能力只能限制在每小时80吨以下。长期以来，为了提高可燃废气的排放燃烧系统的处理能力，本领域的技术人员习惯于采用增加燃烧炉内燃烧器的数目并增大燃烧炉直径的方式，随着企业的生产规模扩大，可燃废气排放量通常达到每小时几百吨甚至千余吨，根据这种系统模式设计的装置已不能满足处理大排量废气的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可燃废气的多级排放燃烧系统及其使用方法，用于处理各种范围内的大排放量可燃废气。

为了解决所述技术问题，本发明提供的可燃废气的多级排放燃烧系统，包括排气子系统和燃烧子系统，排气子系统包括排气总管和与排气总管连通的多根排气支管，排气支管的管路上还设置有可控制的阀，燃烧子系统包括设置有多个燃烧器的燃烧炉，燃烧器和排气支管连接，其特点是：燃烧子系统包括两座以上的所述燃烧炉，在燃烧炉中的多个燃烧器组成多级燃烧器，所述排气支管连接到所述多级燃烧器的一级燃烧器。

上述的多级排放燃烧系统，其进一步的特点是，还可以包括控制子系统，该控制子系统可以包括用于获取所述排气总管的气压的传感器以及用于控制设置在支管的管道上的阀的控制器。

上述的多级排放燃烧系统，其进一步的特点是，所述燃烧炉包括多个长明灯，所述多个长明灯与所述多级燃烧器的多个第一级燃烧器一一对应地设置，燃烧炉内的燃烧器均匀地分布，相邻的燃烧器能够彼此引燃，并且所述多个第一级燃烧器在所有燃烧器所占据的区域的外围均匀地布置。

上述的多级排放燃烧系统，其进一步的特点还包括，所述多个燃烧炉对应的多个防风消音墙为连体的消音墙。

上述的多级排放燃烧系统，其进一步的特点是，每根所述支管分别与独立的用于传送氮气的多根管连通，所述管道的管路中设置有第二阀。

上述的多级排放燃烧系统，其进一步的特点是，每座所述燃烧炉分别独立地设置有多根用于传送水蒸汽至所述燃烧器的管道，所述管道的管路中设置有第三阀。

本发明还提供了一种利用上述的多级排放燃烧系统处理可燃废气的方法，其特点是包括以下步骤，当废气进入排气总管时，利用传感器测得排气总管的气压值，控制器获得所述传感器所测得的气压值，所述控制器根据所述气压值控制每根支管上的阀的开和关。

上述的处理可燃废气的方法，其中，在控制器中为各级燃烧器分别设置一预定的压力值，当传感器所测得的气压值大于预定的压力值时，控制器打开对应于所述燃烧器的多根支管上的阀；当气压值小于预定的压力值时，控制器关闭所述阀。

上述的处理可燃废气的方法，其进一步的特点是，关闭支管上的阀后，控制器打开设置在用于传送氮气的多根管中的第二阀，从而氮气传送至所述支管，所述控制器在预定的时间后，关闭所述第二阀，通入氮气阀后支管的管道进行吹扫，置换残留在管道内的可燃废气，以防空气回灌后形成可燃混合气体，产生爆鸣现象。

上述的处理可燃废气的方法，其进一步的特点是，控制器在打开或关闭排气支管上的阀时相应地打开或关闭设置在用于传送水蒸汽的管道上的第三阀，水蒸汽通过设在燃烧器火嘴下方的环管喷入火焰，产生水煤气反应消除碳黑，同时还可卷吸空气进入火焰内部加强燃烧，达到消烟目的。

根据本发明的多级排放燃烧系统由于布置了多个可燃废气燃烧炉，燃烧炉内设有多个废气燃烧器，所有燃烧炉内的燃烧器按照本发明提供的方法统一协调分配，随着排气总管内的气压的增加，在控制器的作用下，支管上的阀依次打开，实现了分级燃烧，能够处理各种负荷范围内的大排放量可燃废气，由于燃烧炉的数目不受限制，提高了可燃废气的排放燃烧系统的处理能力。

下面结合附图和具体实施例对本发明的内容作进一步的说明。

附图说明

在附图中，相同的标号标示相同的部件；

图1是根据本发明的可燃废气的多级排放燃烧系统的实施例的示意图；

图2是本发明的系统包括的燃烧炉的结构的示意性剖面图。

具体实施方式

如图1所示，根据本发明的可燃废气的多级排放燃烧系统的实施例包括排气子系统100，和燃烧子系统200，其中燃烧子系统200包括4座燃烧炉201到204，每座燃烧炉1内设置有85台废气燃烧器5，可燃废气通过燃烧器5在燃烧炉内燃烧；其中的排气子系统100包括排气总管6和排气支管101到105、111到114、121到123以及131和132，所有排气支管与排气总管6连通，并与燃烧炉1中的燃烧器5管接，在所有的排气支管的管路上设置有可控制的阀7。燃烧器5可以根据排气量的情况被分成多个级，在本实施例中，85台燃烧器分成十四级，在燃烧炉201中的燃烧器包括五级，排气支管101到105分别与该五级燃烧器的进气管相通；同样地，在燃烧炉202中的燃烧器分成4级，排气支管111到114分别与该四级燃烧器的进气管相通，在燃烧炉203中的燃烧器分成三级，排气支管121到123分别与该三级燃烧器的进气管相通，在燃烧炉204中的燃烧器分成两级，排气支管131到132分别与该两级燃烧器的进气管相通。在设计本发明的系统时，决定所有燃烧炉和废气燃烧器5具体数量的最重要的因素是可燃废气的最大排放量，燃烧器5的级数、各级燃烧器5的具体数量根据排放总管的压力一流量曲线确定，以保证每个燃烧器都能够在一定负荷范围内良好工作，达到无烟燃烧。

为了本领域的普通技术人员能更好地理解本发明，在此给出燃烧炉201的结构的说明。如图2所示，燃烧炉201坐落在4根燃烧炉支柱3上。燃烧废气所需要的空气通过燃烧炉支柱3之间的间隙进入燃烧炉201内，燃烧后的烟气从燃烧炉201上方排出。在燃烧炉支柱3的外围设有防风墙2，其为钢筋混泥土结构。防风墙2内壁衬有陶瓷纤维毯。防风墙2可防止来自燃烧炉201底部的侧风对燃烧炉201内燃烧过程的影响，同时可以最大限度降低墙外热辐射和噪声。在该实施例中的每个可燃废气燃烧炉201都有一个圆筒型的炉膛，炉膛的高度一般均在8米以上，而不需要高过40米，炉膛的上端和下端为敞开式结构。废气燃烧器5布置在炉膛的下端，可燃废气通过排气子系统的排气支管101到105输送到废气燃烧器5，炉膛的直径就是根据废气燃烧器5的结构形式和数量来确定的，通常炉膛的直径在6米以上，13米以内。炉膛下端敞开作为燃烧所需要空气的进口，上端敞开作为燃烧后烟气的排出口。炉膛的壳体用碳钢制成。炉膛壳体的内壁采用了适当的隔热形式，这种隔热形式对本领域的一般技术人员是熟知的。在优选的方案中，壳体内衬材料为轻质耐火耐高温陶瓷纤维毯，陶瓷纤维毯通过双层不锈钢网和不锈钢螺杆固定，该陶瓷纤维毯的耐火度大于1790℃，可持续使用在1200℃的环境中，其不受下雨或燃烧炉温度急速变化的影响，同时其还具有良好的吸音降噪特性。

在每个燃烧炉的炉膛内布置的废气燃烧器5不是水平或倾斜安装在炉膛的壳体上，而是直接依靠与排气支管连接的进气管道垂直支撑。各级燃烧器5的具体布置，既要保证各级间火焰的传递，达到最快速、最可靠的火焰传播效果，同时又要考虑炉内燃烧时各个区域的热负荷相对平衡，因此所有的燃烧器5在同一水平面上，并且呈几何均匀布置，相邻的燃烧器5之间具有足以实现彼此引燃的间距；第一级燃烧器5通常布置在最外围，以便通过长明灯4进行点火，相应地，长明灯4要求布置在各燃烧炉内最先投入使用的燃烧器5即第一燃烧器5旁，保证及时可靠地点燃排放气。在优选的方案中，长明灯4还要求沿燃烧炉周围均布。长明灯4配设自动点火装置，即当长明灯4由于外界因素熄灭时，可自动将长明灯4重新点燃，或在需要的时候点燃长明灯4，以确保燃烧炉点火的绝对可靠。在优选的方案中，长明灯4保持常燃，以便任何时刻有可燃废气排放都能及时点燃，以确保系统的绝对安全。

可燃废气通过相应的排气支管输送到燃烧器5，燃烧后的热烟气在圆筒炉膛的拔风力作用下，从炉膛顶部敞口排出。燃烧炉内燃烧所需要的空气可以通过适当的形式送入炉膛内，例如通过风机鼓风。但是在优选的方案中，由于燃烧炉内热的烟气向上排出，在燃烧区域产生了负压，从而将燃烧炉设计成自然通风的结构。这样，将燃烧炉布置数个混凝土支柱上，这些支柱可以是方形的，也可以是圆形的，但是必须保证这些支柱有足够的间距，以便空气没有阻碍地源源不断地从炉膛底部敞口补充到炉膛内，保证废气燃烧器所需要的足够的空气量。进入炉膛参与燃烧后的过剩空气和烟气混合从而有效地降低烟气排出温度，极大减少烟气对周围环境的热辐射能力。

每个燃烧炉膛外围均设有圆形防风墙2，防风墙2采用钢筋混凝土结构，其高度至少应大于燃烧炉混凝土支柱3的高度。防风墙2内壁衬有陶瓷纤维毯。显然，防风墙2的内径应大于燃烧炉1的外径，并且要足够大，以保证空气可以从防风墙2和燃烧炉之间的环形空间进入炉膛底部。防风墙2可防止燃烧炉1底部侧风对炉内燃烧过程的影响，同时可以最大限度降低墙外热辐射和噪声。各燃烧炉1之间的防辐射消音墙2可以单独设置，也可以连体设置，其优选方案是相邻的燃烧炉1之间的防辐射消音墙2呈8字形浇筑。

在多级燃烧系统中，来自生产装置的可燃废气进入排气总管6前设置液体分离罐和水封罐。液体分离罐用来分离可燃废气中夹带的具有一定直径的液滴，水封罐用来保护上游管道和生产装置的安全。为适应不同工况和废气流量变化的要求，根据本发明的多级排放燃烧系统还可以包括控制子系统，该控制子系统包括用于获取排气总管6的气压值的传感器(未示出)，以及用于控制设置在各个支管的管道上的阀的控制器(未示出)。

当废气进入排气总管6时，利用传感器测得排气总管6的气压值，控制器获得传感器所测得的气压值，控制器根据所述气压值控制每根支管上的阀7的开和关。

在控制器中为各级燃烧器分别设置一预定的压力值，当排气总管中的气压值大于所述预定的压力值时，控制器打开对应于该级燃烧器的排气支管上的阀；当所述气压值小于所述预定的压力值时，所述控制器关闭所述阀。在本实施例中，控制器首先打开对应于第一级燃烧器5的排气支管上的阀7，随着气压的升高，对应于各级燃烧器5的阀7依次打开，对应于第十四级燃烧器5的阀7最后打开，即当废气总管6上压力逐渐升高时，各级燃烧器5对应的阀7依次投入使用的顺序为：废气排放一开通101支管一开通111支管一开通102支管一开通112支管一开通103支管一开通113支管一开通104支管一开通105支管一开通114支管一开通121支管一开通122支管一开通131支管一开通123支管一开通132支管，当废气总管6上压力逐渐降低时，各级燃烧器依次关闭的顺序相反。在此应当注意到，对燃烧器5的分级不是基于一座燃烧炉内的燃烧器来划分的，而是将360个燃烧器5做为一个整体来划分，划分的方式可以有多种选择，较佳地，燃烧器5的分级能够使得大多数的燃烧炉都会参与废气的处理，比如说，在该实施例中，与101支管相接的第一级燃烧器在燃烧炉201内，与111支管相管接的第二燃烧器在燃烧炉202内。还应当注意到，对应于第一级燃烧器的支管101上设置的阀7可以是常开的。

此外，如图1所示，每个燃烧炉1均配有水蒸汽消烟控制系统9，在打开或关闭各级燃烧器5的同时，相应打开或关闭该级的水蒸汽调节阀10；在本发明中，根据可燃废气的特性，确定是否需要采用蒸汽助燃和消烟，一般而言，重组分或不饱和烃类需要采用蒸汽消烟，当某一级燃烧器投入运行时，自动打开对应的蒸汽调节阀10，蒸汽通过设在燃烧器火嘴下方的环管喷入火焰，产生水煤气反应消除碳黑，同时还可卷吸空气进入火焰内部加强燃烧，达到消烟目的。每个燃烧炉还均配有氮气吹扫系统11，关闭各级废气切断阀7后，打开相应的氮气控制阀12，氮气进入相应的支管吹扫，置换一段时间后关闭，通入氮气对废气控制阀后管道进行吹扫，置换残留在管道内的可燃气体，以防空气回灌后形成可燃混合气体，产生爆鸣现象。对于第一级燃烧器常通的多级燃烧排放系统，氮气还保持一小股经常流量通入第一级燃烧器对应的支管中，同样用来防止空气的倒流，废气控制阀的关回讯作为控制信号传送至控制器，控制器接收关回讯后打开阀12。在每根排气支路上还设置有包括防爆膜8的旁路，通过使用防爆膜旁路以确保安全。

应当注意到所述的实施例应在所有方面仅考虑成示例性的而不是限制性的。本发明的范围因此由本申请的权利要求来限定，而不是前面的说明内容，在权利要求书的等价的意义和范围内的所有变化都将包含于这个范围。

Claims (7)

1.一种可燃废气的多级排放燃烧系统，包括排气子系统和燃烧子系统，所述排气子系统包括排气总管和与排气总管连通的多根排气支管，所述多根排气支管的管路上还设置有可控制的阀，所述燃烧子系统包括设置有多个燃烧器的燃烧炉，所述燃烧器和所述多根排气支管连接，其特征在于，所述燃烧子系统包括两座以上的所述燃烧炉，在所述燃烧炉中的多个燃烧器组成多级燃烧器，所述多根排气支管分别连接到所述多级燃烧器的各级燃烧器，所述多根排气支管的每根排气支管分别与用于传送氮气的独立的多根管中的一根管连通，所述独立的多根管的管路中分别设置有第二阀。

2.如权利要求1所述的多级排放燃烧系统，其特征在于，还包括控制子系统，所述控制子系统包括用于获取所述排气总管的气压值的传感器以及用于控制设置在各个所述排气支管的管道上的阀的控制器。

3.如权利要求1所述的多级排放燃烧系统，其特征在于，所述燃烧炉包括多个长明灯，所述多个长明灯与所述多级燃烧器的多个第一级燃烧器一一对应地设置，所述燃烧炉内的所有所述燃烧器均匀地分布，相邻的所述燃烧器保持能够彼此引燃的间隙，并且所述多个第一级燃烧器在所有所述燃烧器所占据的区域的外围均匀地布置。

4.如权利要求1所述的多级排放燃烧系统，其特征在于，多个所述燃烧炉对应的多个防风消音墙为连体的消音墙。

5.如权利要求1所述的多级排放燃烧系统，其特征在于，每座所述燃烧炉分别独立地设置有多根用于传送水蒸汽至所述燃烧器的管道，所述管道的管路中设置有第三阀。

6.一种利用如权利要求1所述的多级排放燃烧系统处理可燃废气的方法，其特征在于，当废气进入排气总管时，利用传感器测得排气总管的气压值；通过控制器获得所述传感器所测得的气压值；所述控制器根据所述气压值控制每根排气支管上的阀的开和关，关闭排气支管上的阀后，所述控制器打开设置在用于传送氮气的多根管中的第二阀，从而氮气传送至所述排气支管，所述控制器在预定的时间后，关闭所述第二阀。

7.如权利要求6所述的处理可燃废气的方法，其特征在于，每座所述燃烧炉分别独立地设置有多根用于传送水蒸汽至所述燃烧器的管道，所述管道的管路中设置有第三阀，所述控制器在打开或关闭排气支管上的阀时相应地打开或关闭设置在用于传送水蒸汽的管道上的第三阀。

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