一种宽范围值班火焰燃烧系统及其燃烧方法与流程

本发明涉及石油化工值班火焰，特别涉及一种宽范围值班火焰燃烧系统及其燃烧方法。

背景技术：

1、传统值班火焰燃烧系统在面对宽范围例如燃气压力波动(从10kpa至300kpa)、燃烧器内部压力波动(从负压到正压)、燃料组分波动(从低碳到高氢)、海拔高度变化、环境湿度变化等因素时，会发生难以稳定点火和燃烧的现象。

2、现有技术中如cn113237095a公开了一种点火装置、火焰检测方法、燃烧系统，其内设置主燃料管、副燃料管、点火棒等，并采用扩散燃烧的方式，利用燃烧器助燃风作为供给风进行燃烧。但是存在如下问题：(1)副燃料管需要借助其正上方安装的透气罩和v型稳焰器，才能使副燃料管的火焰稳定点燃。如果副燃料管相对v型稳焰器的位置发生偏移会造成副燃料管无法稳定点燃主燃料管，造成了点火装置内部结构的复杂，对安装也有精度的要求；(2)该点火装置由于只能依靠燃烧器内助燃风作为供给风，限制其使用场景；(3)燃气压力发生较大波动时，极容易发生脱火。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在提出一种宽范围值班火焰燃烧系统及其燃烧方法，以解决宽范围运行条件下，值班火焰难以稳定点火和燃烧的问题，以及值班火焰燃烧系统结构复杂的问题。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种宽范围值班火焰燃烧系统，包括值班燃烧室、点火器、火检装置、分流器和燃烧器，所述值班燃烧室的上端为开口端下端设置底座，所述点火器和火检装置位于值班燃烧室的内部，所述分流器为两端开口的空心结构，包括连通的气流进口部和气流出口部，所述气流进口部穿出底座，所述气流出口部位于值班燃烧室的内部，气流出口部设置主流孔和次流孔，且次流孔的面积小于主流孔的面积，总预混气通过气流进口部到达气流出口部处，大部分由主流孔喷出形成主流预混气，剩余的经由次流孔喷出形成次流预混气，次流预混气＜50％总预混气，主流预混气的喷射速度为10～65m/s。总预混气分流成主流预混气和次流预混气，少量的次流预混气在值班燃烧室内燃烧，并作为稳定火焰根部，点燃主流预混气形成射流预混火焰，强化燃烧。且主流预混气的喷射速度可达到10～65m/s，能使主流预混气在值班燃烧室的开口端外燃烧，避免值班燃烧室内部空间有限，当出现压力波动等因素改变时，容易发生不稳定燃烧。

4、进一步的，所述点火器的尾端和底座连接，所述火检装置的尾端和底座连接，所述底座设置安装孔，所述分流器穿过安装孔并和安装孔连接。底座用于对点火器、火检装置和分流器进行固定限位。火检装置用于检测值班火焰是否处于燃烧状态。

5、进一步的，所述值班火焰燃烧系统包括预混器和进气管道，所述预混器的一端和气流进口部连通，另一端和进气管道连通，燃气和助燃气经由进气管道进入预混器内混合形成总预混气。通过预混器对燃气和助燃气进行混合，实现先混合在燃烧，能根据燃气组分的不同设计合适的燃料当量比，进而保证燃烧稳定性。

6、进一步的，所述进气管道为同心套设的燃气管和空气管，所述燃气管、空气管均和预混器连通，所述空气管和预混器可拆卸连接。可根据具体场景选择空气管的安装或拆卸。

7、进一步的，所述燃气管设置压力传感器，用于检测燃气的压力，并反映主流预混气的喷射速度。

8、进一步的，所述气流出口部包括连通的主流孔壁和分流环壁，所述主流孔壁在主流孔壁和分流环壁的连接处朝向背离次流孔的方向延伸形成挡肩，所述分流环壁的外周设置次流孔，所述主流孔壁的内部形成主流孔。总预混气进入到分流器内，大部分通过主流孔喷出，少部分受到挡肩的阻隔作用，从位于分流环壁侧壁上的次流孔喷出，实现对总预混气的分流。

9、进一步的，所述分流器为空心圆柱形，气流进口部的直径为d1，主流孔的直径为d2，次流孔的直径为d3，开口端的直径为d4，1＜d1/d2＜2，6＜d1/d3＜10，d4/d1＞1.25。通过上述限定，进一步确保次流预混气流量＜50％总预混气，使仅有少部分气体形成次流预混气在值班燃烧室内燃烧。

10、进一步的，所述次流孔倾斜向上设置。倾斜向上设置能减少从次流孔流出的次流预混气直接高速碰撞值班燃烧室的内壁形成涡流，有利于稳焰，并将次流预混气向上引流至点火器处稳定引燃。

11、进一步的，所述预混器的下端设置燃气阀门，所述燃气阀门打开时进气管道和预混器连通，所述燃气阀门关闭时进气管道和预混器断开。

12、本发明还提出一种宽范围值班火焰燃烧系统的燃烧方法，应用于上述的宽范围值班火焰燃烧系统，所述值班火焰燃烧系统还包括信号处理模块，所述燃烧方法包括如下步骤：

13、s1.点火器进行点火；

14、s2.燃气阀门开启，调整燃气的进气压力为10～300kpa，

15、s3.燃气通过燃气管进入预混器，空气通过空气管进入预混器，或者，燃气通过燃气管进入预混器，燃烧器内部的助燃气体进入预混器；

16、s4.预混器内的总预混气通过分流器分流形成主流预混气和次流预混气，主流预混气由主流孔喷出，次流预混气由次流孔喷出；

17、s5.点火器点燃次流预混气，次流预混气在值班燃烧室内稳定着火，并点燃主流预混气，高速主流预混气形成射流火焰在开口端外燃烧；

18、s6.点火器反馈信号给信号处理模块，启动火检装置；

19、s7.火检装置判断是否检测到值班燃烧室的火焰信号，若是，则判定值班燃烧室具有引燃火焰；若否，则执行步骤s8；

20、s8.点火器再次进行点火，记录点火次数n，判断点火次数n是否≥2，若是，执行步骤s9，若否，返回步骤s7；

21、s9.燃气阀门关闭。

22、相对于现有技术，本发明所述的一种宽范围值班火焰燃烧系统及其燃烧方法具有以下优势：

23、(1)总预混气分流成主流预混气和次流预混气，少量的次流预混气在值班燃烧室内燃烧，并作为稳定火焰根部，点燃主流预混气形成射流预混火焰，强化燃烧。且主流预混气的喷射速度可达到10～65m/s，能使主流预混气在值班燃烧室的开口端外燃烧，避免值班燃烧室内部空间有限，当出现压力波动等因素改变时，容易发生不稳定燃烧。

24、(2)总预混气进入到分流器内，大部分通过主流孔喷出，少部分受到挡肩的阻隔作用，从位于分流环壁侧壁上的次流孔喷出，实现对总预混气的分流。

25、(3)所述进气管道为同心套设的燃气管和空气管，所述燃气管、空气管均和预混器连通，所述空气管和预混器可拆卸连接。可根据具体场景选择空气管的安装或拆卸。

1.一种宽范围值班火焰燃烧系统，其特征在于，包括值班燃烧室(1)、点火器(2)、火检装置(3)、分流器(4)和燃烧器(9)，所述值班燃烧室(1)的上端为开口端(11)下端设置底座(5)，所述点火器(2)和火检装置(3)位于值班燃烧室(1)的内部，所述分流器(4)为两端开口的空心结构，包括连通的气流进口部(41)和气流出口部(42)，所述气流进口部(41)穿出底座(5)，所述气流出口部(42)位于值班燃烧室(1)的内部，气流出口部(42)设置主流孔(43)和次流孔(44)，且次流孔(44)的面积小于主流孔(43)的面积，总预混气通过气流进口部(41)到达气流出口部(42)处，大部分由主流孔(43)喷出形成主流预混气，剩余的经由次流孔(44)喷出形成次流预混气，次流预混气＜50％总预混气，主流预混气的喷射速度为10～65m/s。

2.根据权利要求1所述的宽范围值班火焰燃烧系统，其特征在于，所述点火器(2)的尾端和底座(5)连接，所述火检装置(3)的尾端和底座(5)连接，所述底座(5)设置安装孔(51)，所述分流器(4)穿过安装孔(51)并和安装孔(51)连接。

3.根据权利要求1所述的宽范围值班火焰燃烧系统，其特征在于，所述值班火焰燃烧系统包括预混器(6)和进气管道，所述预混器(6)的一端和气流进口部(41)连通，另一端和进气管道连通，燃气和助燃气经由进气管道进入预混器(6)内混合形成总预混气。

4.根据权利要求3所述的宽范围值班火焰燃烧系统，其特征在于，所述进气管道为同心套设的燃气管(7)和空气管(8)，所述燃气管(7)、空气管(8)均和预混器(6)连通，所述空气管(8)和预混器(6)可拆卸连接。

5.根据权利要求4所述的宽范围值班火焰燃烧系统，其特征在于，所述燃气管(7)设置压力传感器，用于检测燃气的压力，并间接反映主流预混气的喷射速度。

6.根据权利要求1所述的宽范围值班火焰燃烧系统，其特征在于，所述气流出口部(42)包括连通的主流孔壁(421)和分流环壁(422)，所述主流孔壁(421)在主流孔壁(421)和分流环壁(422)的连接处朝向背离次流孔(44)的方向延伸形成挡肩(423)，所述分流环壁(422)的外周设置次流孔(44)，所述主流孔壁(421)的内部形成主流孔(43)。

7.根据权利要求1所述的宽范围值班火焰燃烧系统，其特征在于，所述分流器(4)为空心圆柱形，气流进口部(41)的直径为d1，主流孔(43)的直径为d2，次流孔(44)的直径为d3，开口端(11)的直径为d4，1＜d1/d2＜2，6＜d1/d3＜10，d4/d1＞1.25。

8.根据权利要求1所述的宽范围值班火焰燃烧系统，其特征在于，所述次流孔(44)倾斜向上设置。

9.根据权利要求3所述的宽范围值班火焰燃烧系统，其特征在于，所述预混器(6)的下端设置燃气阀门，所述燃气阀门打开时进气管道和预混器(6)连通，所述燃气阀门关闭时进气管道和预混器(6)断开。

10.一种宽范围值班火焰燃烧系统的燃烧方法，其特征在于，应用于权利要求1～9任一项所述的宽范围值班火焰燃烧系统，所述值班火焰燃烧系统还包括信号处理模块，所述燃烧方法包括如下步骤：