CN102721042B - 一种地面火炬及其稳燃方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地面火炬及其稳燃方法，其结构包括筒体、观火孔、燃烧器、柱形基础及控制部分，所述筒体安装在柱形基础上，筒体的侧壁上环形分布有多个观火孔，燃烧器分为多级并布置在筒体的内部。本发明可解决当前地面火炬存在的燃尽率低、分级燃烧切换不稳定，燃烧器制造成本高等问题，可大大改善火炬气的燃烧效果、提高燃尽率，消除分级燃烧切换过程中的不安全因素，并且还有降低投资等优点。
Description
技术领域
本发明涉及燃烧设备技术领域，具体地说是一种地面火炬及其稳燃方法。
背景技术
目前公开的地面火炬技术中主要是封闭式地面火炬和开放式地面火炬两种，在这两种技术中均采用多个燃烧器，根据用户使用情况可知，燃烧器上的喷孔直径一般为5～8毫米。其次，这些燃烧器在布置上采用平面布置，并且使用分级燃烧的形式，即：通过压力检测元件检测到火炬气压力升高到设定值后，联锁开启二级或三级燃烧器进行燃烧。
目前的技术在使用中存在如下问题：
①燃烧器喷孔较大，不易于空气混合，延长了燃尽时间，导致烟气排出筒体后存在燃烧不完全，燃烧效率低的问题；
②火炬控制系统打开另外一级燃烧器的条件是火炬气压力升高到设定值，例如控制系统自动打开二级燃烧器是火炬气压力达到二级燃烧器的设定值，这是控制系统自动打开二级燃烧器的阀门。如果这时一级火炬因烧坏等原因产生一个较大的漏洞，则火炬气压力无法提高到设定值，那么本应由两级燃烧器完成的燃烧任务却仍有一级燃烧器去燃烧，其结果必将造成严重的事故；
③火炬控制系统打开另外一级燃烧器的条件是火炬气压力升高到设定值，例如控制系统自动打开二级燃烧器是火炬气压力达到二级燃烧器的设定值，二级燃烧器实现着火的条件是喷孔喷出的气体扩散到一级燃烧器的明火处，而此时一级燃烧器压力较高，火焰上移，因此二级燃烧器喷出的气体扩散高度要增加，未燃气体量增加，当接触到明火时将发生爆燃现象，影响火炬系统的稳定性和安全性；
④燃烧器零部件多、结构复杂，造价高。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种有利于充分燃烧，安全性高，制造成本低的地面火炬。
本发明的目的之二在于提供一种有利于充分燃烧，安全性高，制造成本低的地面火炬的稳燃方法。
本发明的目的之一是这样实现的：一种地面火炬，包括筒体、观火孔、燃烧器、柱形基础及控制部分，所述筒体安装在柱形基础上，筒体的侧壁上环形分布有多个观火孔，燃烧器分为多级并布置在筒体的内部。
所述的燃烧器包括一级燃烧器、二级燃烧器和三级燃烧器，燃烧器的布置采用“V”字型对称布置，中间为一级燃烧器，向外依次对称布置二级燃烧器和三级燃烧器；二级燃烧器位于一级燃烧器的上方，三级燃烧器位于二级燃烧器的上方，相邻的两级燃烧器的高度差为0.1～0.3米。
所述的燃烧器包括燃烧器头部，燃烧器头部的中心处为一个五通结构，五通结构中心的底部为进气管，五通结构的其余四个开口均设有支管，所述支管与一矩形盘管相连通；所述支管和矩形盘管上均匀的设有缝隙，所述缝隙间断设置，缝隙的宽度为0.4～1.0毫米，每个燃烧器上缝隙的总长度大于支管和矩形盘管长度总和的一半；支管和矩形盘管的横截面均为椭圆形，椭圆的长轴为纵轴，所述缝隙设在椭圆长轴的顶端。
所述柱形基础的外部设有挡风墙。
所述挡风墙的外侧设有爬梯。
本发明的目的之二是这样实现的：一种地面火炬的稳燃方法，采用分布式控制系统进行控制，气流量信号和压力信号为分布式控制系统的信号源并采用逻辑或的形式作为开启二级燃烧器控制阀和三级燃烧器控制阀的控制措施。
本发明与现有技术相比，具有以下突出的有益效果：
1、由于将喷孔由圆孔改为缝隙，使得火炬气与空气的接触面积增大，保障了火炬气的燃烧，解决燃烧不充分的问题。以喷孔直径为6毫米和缝隙宽度为0.5毫米计算，本着流通面积相等的原则，在火炬气喷出处本发明燃烧器喷出的火炬气接触到的空气面积是圆孔型的6.05倍。其次，将现有技术中圆形支管改为椭圆形，降低管子宽度，减少空气流通阻力，更有利于充分燃烧。
2、将二级燃烧器和三级燃烧器抬到适当高度后，使得当开启二级燃烧器或三级燃烧器时一级燃烧器火焰或二级燃烧器火焰能及时的将火炬气点燃，防止爆燃现象的发生，保证火炬系统的安全稳定运行。
3、燃烧器采用了一个五通结构，四个支管和一个矩形盘管，缝隙采用激光切割加工，无需制作非标件，使得燃烧器的价格大为下降，经计算，以同样排放量的燃烧器对比，本发明的燃烧器制造成本仅为现有技术的三分之二。
4、将火炬气流量信号和压力信号采用逻辑或的形式作为开启二级或三级燃烧器的控制措施，解决当低一级燃烧器因损坏发生漏洞无法提高压力而出现的安全隐患，安全性更高。
附图说明
图1为本发明地面火炬的外形图；
图2为本发明燃烧器的主视图；
图3为本发明燃烧器的俯视图；
图4为图3的A-A剖面图；
图5为现有燃烧器支管的结构示意图；
图6为本发明燃烧器的布置图；
图7为本发明地面火炬稳燃措施的控制逻辑图。
图中：1筒体，2观火孔，3燃烧器，31一级燃烧器，32二级燃烧器，33三级燃烧器，4挡风墙，5柱形基础，6燃烧器头部，7进气管，8五通结构，9支管，10矩形盘管，11缝隙，12二级燃烧器控制阀，13三级燃烧器控制阀。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步的描述：
一种地面火炬，包括筒体1、观火孔2、燃烧器3、柱形基础5及控制部分，所述筒体1安装在柱形基础5上，筒体1的侧壁上环形分布有多个观火孔2，燃烧器3分为多级并布置在筒体1的内部。
所述的燃烧器3包括一级燃烧器31、二级燃烧器32和三级燃烧器33，燃烧器3的布置采用“V”字型对称布置，中间为一级燃烧器31，向外依次对称布置二级燃烧器32和三级燃烧器33；二级燃烧器32位于一级燃烧器31的上方，三级燃烧器33位于二级燃烧器32的上方，相邻的两级燃烧器的高度差为0.1～0.3米。将二级燃烧器32和三级燃烧器33抬到适当高度后，使得当开启二级燃烧器32或三级燃烧器33时一级燃烧器31火焰或二级燃烧器32火焰能及时的将火炬气点燃，防止爆燃现象的发生，保证火炬系统的安全稳定运行。
所述的燃烧器3包括燃烧器头部6，燃烧器头部6的中心处为一个五通结构8，五通结构8中心的底部为进气管7，五通结构8的其余四个开口均设有支管9，所述支管9与一矩形盘管10相连通；所述支管9和矩形盘管10上均匀的设有缝隙11，所述缝隙11间断设置，缝隙11的宽度为0.4～1.0毫米，每个燃烧器3上缝隙的总长度大于支管9和矩形盘管10长度总和的一半；支管9和矩形盘管10的横截面均为椭圆形，椭圆的长轴为纵轴，所述缝隙11设在椭圆长轴的顶端。将现有技术中如图5所示的圆形支管改为如图4所示的椭圆形，降低管子宽度，减少空气流通阻力，更有利于充分燃烧。
为了保证燃烧的稳定性，提高使用的安全性，所述柱形基础5的外部设有挡风墙4。
为了使用的方便，可根据需要在挡风墙的外侧设置用于观火的爬梯（图中未示出）。
如图7所示，一种地面火炬的稳燃方法，采用分布式控制系统进行控制，火炬气流量信号和火炬气压力信号为分布式控制系统的信号源并采用逻辑或的形式作为开启二级燃烧器控制阀12和三级燃烧器控制阀13的控制措施。图7中，DCS代表分布式控制系统，P代表火炬气压力信号，F代表火炬气流量信号。
制作时，将圆形管压制成如图4所示的椭圆形截面，截取四段作为支管9；作为支管9的管子需要一端留有一定长度截面仍保持为圆形的条件，以满足下一步的焊接的需要；
将这四段支管9与五通结构8进行焊接，焊接后再与矩形盘管10进行组焊。将组焊好的燃烧器头部6与进气管7进行焊接，构成了单个的燃烧器；
将该燃烧器整体进行去应力退火后利用激光切割的工艺加工需要的缝隙11，且该缝隙为间断的，如图3所示。
做好柱形基础5、将筒体1安装在该基础上；
将单个燃烧器按照相对高度要求（如图6所示）分级装入到火炬筒体1内；
制作挡风墙4，个别情况下可根据需要在挡风墙4上设置用于观火使用爬梯。
使用时，火炬气从进气管7进入燃烧器头部6，流经各个支管9以及矩形盘管10，最后由缝隙11喷出进行燃烧。
本发明一种地面火炬的稳燃方法的工作过程为：将火炬气流量信号和火炬气压力信号通过逻辑或的关系引入到开启二级燃烧器控制阀12及三级燃烧器控制阀13的控制中。在具体的实施中，当一级燃烧器正常的情况下，压力的升高伴随着流量的增大，当两者中的某一个达到设定的数值后则开启二级或三级燃烧器控制阀，避免一级火炬在故障状态下本应由两级燃烧器完成的燃烧任务却仍由一级燃烧器去燃烧，保障火炬系统安全稳定运行，防止事故的发生。
以上所述，只是用图解说明本发明的一些原理，本说明书并非是要将本发明局限在所示所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。
除说明书所述技术特征外，其余技术特征均为本领域技术人员已知技术。
Claims (5)
1.一种地面火炬，其特征是，包括筒体、观火孔、燃烧器、柱形基础及控制部分，所述筒体安装在柱形基础上，筒体的侧壁上环形分布有多个观火孔，燃烧器分为多级并布置在筒体的内部；所述的燃烧器包括一级燃烧器、二级燃烧器和三级燃烧器，燃烧器的布置采用“V”字型对称布置，中间为一级燃烧器，向外依次对称布置二级燃烧器和三级燃烧器；二级燃烧器位于一级燃烧器的上方，三级燃烧器位于二级燃烧器的上方，相邻的两级燃烧器的高度差为0.1～0.3米。
2.根据权利要求1所述的一种地面火炬，其特征是，所述的燃烧器包括燃烧器头部，燃烧器头部的中心处为一个五通结构，五通结构中心的底部为进气管，五通结构的其余四个开口均设有支管，所述支管与一矩形盘管相连通；所述支管和矩形盘管上均匀的设有缝隙，所述缝隙间断设置，缝隙的宽度为0.4～1.0毫米，每个燃烧器上缝隙的总长度大于支管和矩形盘管长度总和的一半；支管和矩形盘管的横截面均为椭圆形，椭圆的长轴为纵轴，所述缝隙设在椭圆长轴的顶端。
3.根据权利要求1或2所述的一种地面火炬，其特征是，所述柱形基础的外部设有挡风墙。
4.根据权利要求3所述的一种地面火炬，其特征是，所述挡风墙的外侧设有爬梯。
5.根据权利要求4所述的一种地面火炬的稳燃方法，其特征是，采用分布式控制系统进行控制，气流量信号和压力信号为分布式控制系统的信号源并采用逻辑或的形式作为开启二级燃烧器控制阀和三级燃烧器控制阀的控制措施。
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