一种火炬气无烟燃烧系统和方法与流程

本发明涉及火炬气消烟，具体涉及一种火炬气无烟燃烧系统和方法。

背景技术：

1、本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然构成现有技术。

2、高架火炬是炼化企业的安全设施，高空火炬是由自控系统、点火系统、直立上升管道组成，使得火焰在顶端远程自动点火燃烧，远离地面，因此不致于伤害到人员和工厂。当工厂出现异常工况，可通过高架火炬排放可燃气体。

3、某些重组分排放气体燃烧会产生黑烟。大型炼化企业由于装置较多，工艺流程复杂，通常开停车需要较长时间，高架火炬排放开停工气体，会有黑烟不断出现，污染了环境，造成不好的社会影响。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服高架火炬排放开停工气体会有黑烟不断出现的缺陷，从而提供一种火炬气无烟燃烧系统和方法。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、一种火炬气无烟燃烧系统，包括：

4、火炬气总管，用于向地面火炬燃烧系统或高架火炬燃烧系统供给火炬气；

5、高架火炬燃烧系统，用于将大流量的火炬气进行燃烧处理；

6、地面火炬燃烧系统，用于将小流量的火炬气进行燃烧处理；

7、水封阀组，设置在高架火炬燃烧系统上，内部充装有水封；

8、控制系统，基于火炬气流量/或压力状态控制水封阀组内的水封高度进行变化，进而控制火炬气总管背压，在火炬气总管火炬气流量和/或压力小于设定值时控制火炬气引入地面火炬燃烧系统，在火炬气总管火炬气流量和/或压力大于设定值时控制火炬气引入高架火炬燃烧系统。

9、进一步优化技术方案，所述水封阀组包括：

10、水封阀组罐体，内部设置为空腔状；

11、补水组件，与水封阀组罐体相连接，用于向水封阀组罐体内注入水封；

12、排水组件，与水封阀组罐体相连接，用于将水封阀组罐体内的水封外排。

13、进一步优化技术方案，所述排水组件包括：

14、排水主管，与水封阀组罐体相连通；

15、至少一根排水支管，与排水主管相连通，所述排水支管上设置有泄水阀门，所述泄水阀门的受控端连接于控制系统的输出端。

16、进一步优化技术方案，所述高架火炬燃烧系统包括第一输气管道以及依次设置在第一输气管道上的第一分液罐、第一水封罐和高架火炬；

17、所述第一输气管道与火炬气总管相连通；

18、所述第一分液罐与第一输气管道的出气端连通，用于进行气相与液相的分离，并将气相排出；

19、所述第一水封罐与第一分液罐的出气端相连通，用于防止回火；

20、所述高架火炬与第一水封罐的出气端相连通。

21、进一步优化技术方案，所述水封阀组设置在第一分液罐的出气端与第一水封罐的进气端之间。

22、进一步优化技术方案，所述地面火炬燃烧系统包括第二输气管道以及依次设置在第二输气管道上的第二分液罐、第二水封罐和地面火炬；

23、所述第二输气管道与火炬气总管相连通；

24、所述第二分液罐与第二输气管道的出气端连通，用于进行气相与液相的分离，并将气相排出；

25、所述第二水封罐与第二分液罐的出气端相连通，用于防止回火；

26、所述地面火炬与第二水封罐的出气端相连通。

27、进一步优化技术方案，所述火炬气总管上设置有用于检测火炬气总管压力状况的第一压力表；所述第二输气管道上设置有用于检测管道压力状况的第二压力表以及用于控制第二输气管道通断的支线阀门；所述第一压力表和第二压力表的输出端分别连接于控制系统的输入端，所述支线阀门的受控端连接于控制系统的输出端。

28、进一步优化技术方案，所述地面火炬配置多套燃烧器，用于将火炬气分散成多股小排量的火炬气；各所述燃烧器按照压力等级划分为高压力等级燃烧器和低压力等级燃烧器，所述低压力等级燃烧器配置有蒸汽辅助消烟装置；

29、所述第二水封罐与地面火炬之间的第二输气管道上设置有分级控制系统，所述分级控制系统用于基于第二输气管道上的压力状况控制第二输气管道与相应压力等级的燃烧器连通。

30、一种火炬气无烟燃烧方法，所述方法基于所述的火炬气无烟燃烧系统进行，所述方法基于工厂工作状态控制水封阀组内的水封高度进行变化，包括以下步骤：

31、当工厂开停工时，火炬气排放流量和/或压力小于设定值，控制水封阀组内的水封高度升高，通过水封将高架火炬燃烧系统阻断，使火炬气总管与地面火炬燃烧系统连通并将火炬气引入至地面火炬燃烧系统；

32、当火炬气排放流量和/或压力大于设定值且火炬气排放量超过地面火炬燃烧系统处理能力时，控制火炬气总管与地面火炬燃烧系统不连通，控制水封阀组的水封高度降低，火炬气总管的火炬气冲破低水封排放至高架火炬燃烧系统。

33、进一步优化技术方案，所述地面火炬燃烧系统对引入的火炬气进行分级控制：

34、对第二输气管道上的压力状况进行检测，并将压力状况检测信息反馈至分级控制系统，所述分级控制系统基于第二输气管道上的压力状况控制第二输气管道与相应压力等级的燃烧器连通；

35、当第二输气管道与低压力等级燃烧器连通时，火炬气传输至低压力等级燃烧器并通过蒸汽辅助消烟；

36、当第二输气管道与高压力等级燃烧器连通时，火炬气传输至高压力等级燃烧器并利用火炬气本身具有的压力能量对火炬气进行燃烧。

37、本发明技术方案，具有如下优点：

38、1.本发明提供的一种火炬气无烟燃烧系统，通过增设地面火炬燃烧系统和水封阀组，将工厂开停工期间的火炬气引至地面火炬燃烧系统进行处理，通过地面火炬燃烧系统对火炬气进行充分燃烧，避免了高架火炬燃烧系统的燃烧不充分的现象，且消除黑烟的产生，实现了开停车火炬气的无烟燃烧。

39、在通往高架火炬的线路上设置一套可以调节火炬管网压力的水封阀组，根据需要，通过水封阀组水封高度的变化改变火炬气总管背压，将火炬气引入高架火炬或引至背压更低的地面火炬。

40、2.本发明提供的一种火炬气无烟燃烧系统，火炬气总管将火炬气通过第一输气管道输入至第一分液罐进行气液分离，火炬气中液体沉降下来并滞留在分液罐中，第一分液罐上设置的排气孔将气体排出。从第一分液罐排出的气体可进入至第一水封罐，通过第一水封罐实现可燃气体的隔离和排放。同时，第一水封罐的设置还起到了防止可燃气体逆流的作用，并能够防止火焰的回火。

41、3.本发明提供的一种火炬气无烟燃烧系统，水封阀组设置在第一分液罐的出气端与第一水封罐的进气端之间。对火炬气进行气液分离后，水封阀组使火炬气通过或对火炬气进行阻挡。并且设置的水封阀组设置在第一水封罐前端，水封阀组在通过火炬气时，第一水封罐同样能够起到防止可燃气体逆流及防止回火的作用。

42、4.本发明提供的一种火炬气无烟燃烧系统，火炬气总管将火炬气通过第二输气管道输入至第二分液罐进行气液分离，火炬气中液体沉降下来并滞留在分液罐中，第二分液罐上设置的排气孔将气体排出。从第二分液罐排出的气体可进入至第二水封罐，通过第二水封罐实现可燃气体的隔离和排放。同时，第二水封罐的设置还起到了防止可燃气体逆流的作用，并能够防止火焰的回火。

43、5.本发明提供的一种火炬气无烟燃烧系统，当火炬气排放量在地面火炬的处理范围内，水封阀组的水封侧处于充水状态，通过高水封将火炬气阻挡，无法进入高架火炬，从而进入地面火炬，同时火炬气总管至地面火炬的支线阀门处于开启状态；当火炬气排放量超过地面火炬处理能力时，火炬气总管的流量或者压力升高，联锁打开水封阀组的泄水阀门，水封阀组的水封液面因为降低而封堵火炬气能力减弱，火炬气冲破低水封排放至高架火炬，同时关闭至地面火炬的支线阀门，防止地面火炬出现超量排放。

44、火炬气的排放量是通过安装在火炬气总管上的流量表和第一压力表测量获得的，进入地面火炬的支线阀门和水封阀组的泄水阀门的联锁信号取自火炬总管的流量和压力。当第一压力表的压力p1达到设定数值或流量表的流量q1达到设定数值时，判断装置有大排放情况，并且已经超过地面火炬的处理能力，联锁开启第一泄水阀门和/或第二泄水阀门，并关闭支线阀门。

45、6.本发明提供的一种火炬气无烟燃烧系统，地面火炬配置多套燃烧器，用于将火炬气分散成多股小排量的火炬气，大大增大了火炬气与空气的接触面积，降低了火炬可燃气体的富裕度，可燃气体燃烧较为充分。

46、7.本发明提供的一种火炬气无烟燃烧系统，第二水封罐与地面火炬之间的第二输气管道上设置有分级控制系统。各燃烧器按照压力等级划分为高压力等级燃烧器和低压力等级燃烧器，低压力等级燃烧器配置有蒸汽辅助消烟装置。分级控制系统用于基于第二输气管道上的压力状况控制第二输气管道与相应压力等级的燃烧器连通。压力等级级数较低的燃烧器配置蒸汽辅助消烟，强化了蒸汽消烟能力。较高压力等级的火炬燃烧器利用火炬气本身具有的压力能量而不需要蒸汽辅助，从而降低了蒸汽的消耗。并且本发明基于第二输气管道的压力状况对不同压力等级的火炬气进行分级处理，在第二输气管道上的压力发生变化时，可通过分级控制系统控制相对应的燃烧器打开或关闭，进而可针对火炬气的压力状况采用不同的策略，保证了火炬气的充分燃烧。

47、8.本发明提供的一种火炬气无烟燃烧方法，通过地面火炬来解决开停工期间的黑烟问题的做法，是基于地面火炬容易充分燃烧火炬气的优势。基于地面火炬适合宜用于处理开停工及正常生产时排放的可燃性气体，不宜用于处理紧急事故下排放可燃性气体的特点，在排放量超过地面火炬处理能力的情况下，通过仪表检测手段，联锁开启泄水阀门，降低水封高度，将火炬气引导至高架火炬燃烧处理。