一种直燃式点火燃烧系统的制作方法

1.本实用新型涉及放空火炬点火技术领域，具体而言，涉及一种直燃式点火燃烧系统。


背景技术：

2.现今油气田井场站放空火炬的点火普遍采用燃料气点燃高空引火燃烧器再由引火燃烧器引燃火炬头或长明灯的方式点火。
3.现有的燃烧系统往往需要在地面设置大量的控制阀门和阀组，同时还要检测燃料气的压力和流量，消耗的燃气量十分大；而且有些井站没有燃料气的供给条件，通常是采用取放空气作为点火燃料气，此种方式的点火成功率不高。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种直燃式点火燃烧系统，其无需单独配备提供燃料气的燃料气系统，大大降低了投入的成本。
5.本实用新型的实施例通过以下技术方案实现：
6.一种直燃式点火燃烧系统，包括放空燃烧器、气体检测装置、火焰检测装置、控制装置、控制终端以及用于点燃所述放空燃烧器内的放空气体的点火装置；所述气体检测装置、所述火焰检测装置、所述控制终端和所述点火装置分别与所述控制装置通信连接；
7.所述放空燃烧器包括：
8.放空气体通道，用于供放空气体流通，以及；
9.引流通道，用于将外部空气引入所述放空气体通道内，以及；
10.燃烧器喷嘴，设于所述放空气体通道内部，并用于将所述放空气体通道内的放空气体喷出。
11.可选的，所述放空气体通道内部设有截面调节装置，所述截面调节装置用于调节所述放空气体通道内部的截面大小。
12.可选的，还包括报警装置，所述报警装置与所述控制装置通信连接。
13.可选的，所述控制终端包括本地客户端和远程监控终端，所述本地客户端与所述控制装置有线通信连接，所述远程监控终端与所述控制装置无线通信连接。
14.可选的，所述控制装置包括防爆控制箱以及设于所述防爆控制箱内部的控制器，所述点火装置、所述气体检测装置、所述火焰检测装置和所述控制终端分别于所述控制器通信连接。
15.可选的，所述点火装置包括高压发生器、高压点火电缆和点火枪，所述高压发生器与所述控制装置通信连接，所述高压发生器与所述点火枪之间通过所述高压点火电缆连接，所述点火枪的点火口位于所述放空燃烧器出口的下方。
16.可选的，还包括手动点火遥控器，所述手动点火遥控器与所述点火装置通信连接。
17.可选的，所述气体检测装置为流量开关或流量计。
18.可选的，所述火焰检测装置为紫外火焰监测器、紫红外型火焰监测器或k型铠装热电偶。
19.本实用新型实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
20.本实用新型设计合理，其通过改进放空燃烧器的结构，增设引流通道将外部空气引入放空燃烧器内部与放空气体通道内的放空气体混合，从而使得点火燃烧系统无需再单独配备提供燃料气的燃料气系统，在降低点火燃烧系统实际投入的成本的基础上，大大提高了点火燃烧系统的实用性。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
22.图1为本实用新型实施例提供的点火燃烧系统的结构框图；
23.图2为图1中a处放空燃烧器的局部放大图；
24.图3为本实用新型实施例提供的点火燃烧系统的电学原理框图。
25.图标：1
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放空燃烧器，101
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放空气体通道，102
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引流通道，103
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燃烧器喷嘴，104
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燃烧器主体，105
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锥形罩体，106
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截面调节装置，2
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气体检测装置，3
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火焰检测装置，4
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防爆控制箱，5
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控制器，6
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高压发生器，7
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高压点火电缆，8
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点火枪，9
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本地客户端，10
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远程监控终端，11
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报警装置，12
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手动点火遥控器。
具体实施方式
26.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
27.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
29.在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
30.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸
连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
31.实施例
32.请参照图1、图2和图3，一种直燃式点火燃烧系统，包括放空燃烧器 1；用于检测进入放空燃烧器1内的放空气体的量，并输出放空气体信号的气体检测装置2；用于检测放空燃烧器1内的火焰，并输出火焰信号的火焰检测装置3；用于接收气体检测装置2输出的放空气体信号以及火焰检测装置3输出的火焰信号，并控制点火装置进行点火的控制装置；用于向控制装置发送控制指令的控制终端以及用于点燃放空燃烧器1内混合后的放空气体的点火装置。上述气体检测装置2可优选为检测精度高的流量开关或流量计，流量开关或流量计直接检测放空气体的流量以判断放空燃烧器1 内的放空气体含量；而火焰检测装置3优选为紫外火焰监测器、紫红外型火焰监测器或k型铠装热电偶。
33.为了解决现有技术中存在的问题，本实施例对放空燃烧器1的结构进行改进。
34.具体的，所述放空燃烧器1包括：用于供放空气体流通的放空气体通道101、用于将外部空气引入所述放空气体通道101的引流通道102以及设于放空气体通道101内部上方，并用于将放空气体通道101内的放空气体喷出的燃烧器喷嘴103。
35.本实施例中放空气体通道101为贯穿燃烧器主体104的通道，而放空气体通过管路从靠近燃烧器主体104底部的位置处引入放空气体通道101 内，引流通道102设置在燃烧器主体104的中上部，其能够实现将外部空气引入放空气体通道101内部并与燃烧器喷嘴103喷出的放空气体混合，与空气中的氧气混合后的放空气体再由点火枪8点燃。其中，本实施例的引流通道102由套设在燃烧器主体104外部的锥形罩体105构成，其中锥形罩体105内部与燃烧器主体104外壁形成的间隙即为引流通道102，且引流通道102的出口位于燃烧器喷嘴103的上方，实现由引流通道102进入的外部空气在燃烧器喷嘴103处于放空气体通道101内的放空气体混合，再经点火枪8点燃，提高点火效果。同时，采用锥形罩体105构造引流通道102还能避免气体引流通道102的进口处流出。
36.需要说明的是，在实际实施时应尽可能的使得放空燃烧器1出口流动气体的马赫数≯0.2。这样可保证空气中的氧在燃烧时能够充分燃烧而不冒黑烟。同时由于温度较高，过剩空气少，燃烧时产生的no也低。
37.同时，放空气体通道101内部设有截面调节装置106，截面调节装置 106用于调节放空气体通道101内部的截面大小，本实施例的截面调节装置106设置在引流通道102与放空气体通道101连通处的下方，从而实现根据需要调节放空气体通道101内与外部空气混合的放空气体的量，使得放空气体通道101内的放空气体能够与外部空气充分混合，保证后续放空气体的燃烧效果。截面调节装置106同样属于现有技术中的装置，在此不做过多赘述。
38.本实施例通过改进放空燃烧器1的结构，增设引流通道102将外部空气引入放空燃烧器1内部与放空气体通道101内的放空气体混合，从而使得点火燃烧系统无需再单独配备提供燃料气的燃料气系统，在降低点火燃烧系统实际投入的成本的基础上，大大提高了点火燃烧系统的实用性。
39.控制装置包括防爆控制箱4以及设于防爆控制箱4内部的控制器5，点火装置、气体检测装置2、火焰检测装置3和控制终端分别于控制器5通信连接。其中，防爆控制箱4为全密
封设计的箱体，其防爆等级为exd i i bt4gb，防护等级为i p65，从而实现增强控制装置的防爆等级，提高控制系统的安全性；控制器5采用西门子s7
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200smartsr30型plc控制器5。同时，防爆控制箱4上设置有向控制器5发送点火控制指令的操作面板，操作面板上包括向控制发送指令的自动点火按钮和手动点火按钮，可直接通过防爆控制箱4上的操作面板向控制器5发送自动点火指令，也可以通过操作面板发送手动点火指令。
40.点火装置包括高压发生器6、高压点火电缆7和点火枪8，点火枪8采用专用高温高压发弧点火枪8，高压发生器6与控制装置中的控制器5通信连接，高压发生器6与点火枪8之间通过高压点火电缆7连接，点火枪8 的点火口位于放空燃烧器1出口的下方。通过向高压发生器6发送相应的点火指令，此时电流从高压发生器6的点火线圈中的初级电路通过，点火线圈将点火能量以磁场的形式储存起来；当初级电路被切断时，次级线圈中产生很高的感应电动势，并经专用高压点火电缆7直接送至专用高温高压发弧点火枪8，点火枪8产生电弧实现点燃由放空燃烧器1中燃烧器喷嘴 103喷出的与空气混合后的放空气体。同时，将点火枪8的点火位置设置于放空燃烧器1的燃料器的喷嘴下方，可提高点火成功率，同时使得点火枪8 远离放空燃烧器1的高温区域以提高点火枪8的使用寿命。
41.控制终端包括本地客户端9和远程监控终端10，本地客户端9与控制装置的控制器5有线通信连接，远程监控终端10与控制装置的控制器5无线通信连接。该本地客户端9和远程监控终端10均设有能够实现向控制器 5发送自动点火指令自动点火按钮，同时本地客户端9和远程监控终端10 也设有手动点火按钮，通过手动点火按钮能实现向控制器5发送手动点火指令。
42.本实施例中，远程监控终端10采用rwmp远程无线监控管理终端，作为远程辅助点火及远程调度监控软件平台，集成了现场点火、系统身份识别、质量监控、远程辅助点火及远程调度监控、定位管理(资产定位、设备查找)等多种功能组件；实现对石油天然气场站排放点火、点火现场、现场的点火过程远程监控及控制：记录点火事件、实现点火现场的远程点火控制、实时监控现场点火装置的工作状态；能够实现远程无线网络化监控现场点火系统的各组件工作状态、设备的质量状态、点火事件、资产的监控及定位管理和远程网络协助现场的点火；同时预留rs485接口和无源干接点接口。
43.本实施例中，本地客户端9可通过rs485通信电缆线连接到控制器5 的rs485通讯接口上，并和控制器5进行modbus通讯，通讯数据包括：本地客户端9向控制器5发出的操作命令包括：手动点火、启动/停止自动点火、故障复位等。控制器5向本地客户端9实时上传的信号包括：自动点火状态信号、点火状态信号、着火状态信号、点火故障信号等。
44.远程监控终端10主要通过无线模块连接到控制器5内的无线模块上，并和控制器5进行无线通信；也可与控制器5的rs485和无源干接点进行连接；无线通讯数据包括：远程监控终端10向控制器5发出的操作命令包括：手动点火、启动/停止自动点火、故障复位等。控制器5向远程监控终端10实时上传的信号包括：自动点火状态信号、点火状态信号、着火状态信号、点火故障信号等。
45.同时，本实施例的点火燃烧系统还包括报警装置11，报警装置11与控制装置的控制器5通信连接，报警装置11能够根据点火情况实时发出警报提醒工作人员及时进行维护或改变点火方式。
46.此外，本实施例中的还包括手动点火遥控器12，手动点火遥控器12与点火装置的
高压发生器6通信连接，手动点火遥控器12用于当控制装置中的控制器5失效时能够实施强制点火，实现不经过控制器5直接向高压发生器6发送点火指令；即在手动点火遥控器12上设置手动强制点火按钮，手动点火遥控器12的手动强制点火信号通过无线的形式直接发送给高压发生器6，实现手动强制点火。
47.需要说明的是，对于为整个点火燃烧系统的电气元件提供电能的电源属于现有技术，在此不做过多赘述。
48.本实施例的点火燃烧系统包括全自动点火、手动点火和手动强制点火三种点火模式，其具体的工作流程如下：
49.全自动点火：首先为了提高整个点火燃烧系统的安全性能，在控制器5 内设定单次可连续点火的次数，通常设定为3至5次，本实施例预设为3 次；开始点火时，可通过现场的防爆控制箱4、本地客户端9或远程监控终端10三种途径向控制器5发送自动点火指令；即按下防爆控制箱4、本地客户端9或远程监控终端10上设置的自动点火按钮，此时，控制器5向气体检测装置2和火焰检测装置3发送指令，利用气体检测装置2检测放空燃烧器1的放空气体排放量，利用火焰检测装置3检测此时放空燃烧器1 内有无火焰燃烧，随后控制器5根据气体检测装置2和火焰检测装置3传输的放空气体信号和火焰信号判断是否需要点火；若检测到放空气体排放量与预先设置在控制器5内的放空气体排放量相等，且此时放空燃烧器1 内无火焰燃烧，说明需要点火，随即控制器5向点火装置的高压发生器6 发送点火指令，此时高压发生器6工作配合点火枪8产生高压电弧实现点火；基于设定了单次可连续点火的次数，当第一次点火失败后，重复上述步骤，进行第二次点火，当第二次仍点火失败再进行第三次点火；当第三次仍点火失败后，立即停止点火，此时控制器5控制报警装置11发出警报，以提醒相关工作人员进行维护或采用手动点火、手动强制点火的方式进行点火。
50.手动点火：实施手动点火时，同样可通过现场的防爆控制箱4、本地客户端9或远程监控终端10三种途径向控制器5发送手动点火指令，当按下防爆控制箱4、本地客户端9或远程监控终端10上设置的手动点火按钮后，控制器5立即控制高压发生器6工作，以配合点火枪8实现点火，当松开手动点火按钮后，立即停止点火；这种点火方式能够实现由人为的控制点火时间，提高点火成功率。为了提高手动点火时的安全性，避免人为长时间按动手动点火按钮，可预先在控制器5内设定单次手动点火的最长时间，即达到最长点火时间后，即使继续按着手动点火按钮，系统也会立即停止点火。
51.手动强制点火：此种点火方式应用于当上述控制装置的控制器5失效时使用，该点火方式在点火时直接按动手动点火遥控器12上的手动强制点火按钮，以直接通过无线传输的方式向点火装置的高压发生器6发送点火指令，而无需经过控制器5，从而提高整个点火燃烧系统的实用性，实现点火方式的多样化。
52.以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。