一种LNG接收站用低氮地面火炬装置的制作方法

一种lng接收站用低氮地面火炬装置
技术领域
1.本实用新型涉及一种废气处理技术，尤其是一种天然气火炬废气燃烧技术，具体地说是一种lng接收站用低氮地面火炬装置。
技术背景
2.随着国家对环保的日益重视，近年来lng行业得到了快速发展，在lng接收站日常运行过程中，lng船卸料、气化、运输、倒罐等操作均会产生大量的可燃气体，这些气体具有温度低、压力高、组分轻等特点。
3.对于lng气化产生的天然气，其燃烧产物中主要的污染成分为nox，随着国家对污染物排放的限制越来越严格，适用于lng行业的地面火炬系统除了需满足稳定燃烧的要求外，还需满足低氮排放的要求。
4.本实用新型是从lng接收站可燃气体的低温、高压、组分轻的特点出发，同时考虑低氮排放，提出了一种lng接收站用低氮地面火炬装置。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是针对lng气化产生的燃气具有温度低、压力相对其他火炬气较高、组分较轻，燃烧难度大，污染严重的问题，同时考虑低氮燃烧的需求，设计一种lng接收站用低氮地面火炬装置。
6.本实用新型的技术方案是：
7.一种lng接收站用低氮地面火炬装置，其特征在于，它包括筒体1，防风墙2和lng低氮燃烧器3， 筒体1位于防风墙2中并抬高一定高度作为进风通道，即筒体1的下部设有自然风进风通道，lng低氮燃烧器3在筒体1底部中空环形空间内布置，lng低氮燃烧器3受控于燃烧器分级控制系统。
8.所述的lng低氮燃烧器3的燃气入口管4顶部设置3～8个燃烧器枝杈5，燃烧器枝杈5上开燃气喷孔6，燃气喷孔分2～3排，各排孔大小方向不同，空气/蒸汽入口管8连接有环管9，环管9上开空气/蒸汽喷孔10，环管9与燃气入口管4之间通过连接板11固定；环管9位于燃烧器枝杈5的下部。
9.所述的燃气喷孔6分为第一排燃气喷孔6a和第二排燃气喷孔6b布置在每个燃烧器枝杈5上，其中第一排燃气喷孔6a孔较大，直径范围为4～9mm，孔轴向方向与竖直方向呈0
°
～20
°
夹角，第二排燃气喷孔6b孔较小，直径范围为2.5～5mm，孔轴线方向与竖直方向成10
°
～30
°
夹角。
10.部分燃烧器枝杈5上既开有第一排燃气喷孔6a和第二排燃气喷孔6b，其根部还开有稳焰孔7，燃气压力≥15kpa时，稳焰孔7起到稳定火焰的作用，使得火焰不脱火从而保证火炬气的燃尽率。
11.另外加设压缩空气或蒸汽强化lng低氮燃烧器3内部燃烧供风，压缩空气或蒸汽通过空气/蒸汽入口管8进入环管9，环管9上设置若干组空气/蒸汽喷孔10，空气/蒸汽喷孔10
直径范围2～4mm，靠近燃气喷孔6设置，水平距离不超过60mm。
12.所述的lng低氮燃烧器3由燃烧器分级控制系统分级分别开启，其中第一级设置2～8套燃烧器，第二级设4～16套燃烧器，第三级设置8～24套燃烧器，其余各级根据地面火炬处理量相应设置，其中第二～三级级内和级间相邻燃烧器正对且相邻的燃烧器枝杈5端部设置1～3个传焰孔12，保证地面火炬废气能够及时点燃得到及时充分处理；从而使地面火炬系统整体氮氧化物排放量≤25ppm。
13.本实用新型的有益效果是：
14.本实用新型地面火炬系统燃烧器在筒体内部中空环形空间布置，有效增加了筒体中心和边沿配风，使总体燃烧温度降低，进一步减少了nox的排放，同时延长了系统的寿命。
15.本实用新型适用于lng行业火炬燃气温度低、压力高、组分轻的特点，也可用于处理其他不易冒烟的轻组分地面火炬废气。
附图说明
16.图1 本实用新型所述的lng接收站用低氮地面火炬装置结构示意图；
17.图2 本实用新型所述的lng专用低氮燃烧器的结构示意图；
18.图3 本实用新型lng接收站用低氮地面火炬装置工作原理图；
19.图4 本实用新型相邻燃烧器之间传焰孔布置图。
20.其中：1-筒体；2-防风墙；3-lng低氮燃烧器；4-燃气入口管；5-燃烧器枝杈；6-燃气喷孔；7-稳焰孔；8-空气/蒸汽入口管；9-环管；10-空气/蒸汽喷孔；11-连接板；12-传焰孔。
21.每个燃烧器枝杈5上有两排燃气喷孔，6a为第一排燃气喷孔，6b为第二排燃气喷孔， 6a和6b的孔径大小不同。
具体实施方式
22.下面结构附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
23.实施例1。
24.地面火炬系统的燃烧器布置在筒体底部，所以往往会因为中心区域燃烧器配风不足，在燃烧过程中产生大量nox，同时，筒体内部由于配风不足还会造成筒内温度过高，影响系统的使用寿命。
25.为了解决上述题，本实用新型提出如下实施方案。参见图1，一种lng接收站用低氮地面火炬装置，它包括筒体1，防风墙2和lng低氮燃烧器3， 筒体1位于防风墙2中并抬高一定高度作为进风通道，即筒体1的下部设有自然风进风通道，lng低氮燃烧器3在筒体1底部中空环形空间内布置，lng低氮燃烧器3受控于燃烧器分级控制系统。筒体1内燃烧器在筒体内中空环形空间布置即中心区域1～5m空间不布置燃烧器，靠近壁面处1～3m内也不布置燃烧器），该方式可以使筒体1内中心区域配风增加，解决了传统地面火炬系统中心缺氧的问题，使得燃烧更完全，降低nox的排放，同时靠近壁面处不布置燃烧器，充足的空气冷却了筒体1内燃烧温度，延长了系统寿命。
26.本实用新型除了采用中空的燃烧器布置方式外，还采用了lng低氮燃烧器3。参见图2，lng低氮燃烧器3外径尺寸320mm～550mm，燃气经过燃气入口管4进入各燃烧器枝杈5，燃烧器枝杈5沿周向均布，枝杈数量3～8个，燃烧器枝杈5上沿径向开两排燃气喷孔6。燃气
喷孔6分为燃气喷孔6a和燃气喷孔6b，其中第一排燃气喷孔6a孔较大，直径范围为4～9mm，孔轴向方向与竖直方向呈0
°
～20
°
夹角，第二排燃气喷孔6b孔较小，直径范围为2.5～5mm，孔轴线方向与竖直方向成10
°
～30
°
夹角。大部分燃气由燃气喷孔6a喷出，少部分燃气通过孔径较小的燃气喷孔6b喷出，使火炬气呈现明显的分级燃烧从而缩小局部高温区，另外lng废气从喷孔6喷出可卷吸大量周围空气参与燃烧，降低燃烧温度从而降低氮氧化物排放。部分燃烧器枝杈5上既开有燃气喷孔6a、6b，还开有稳焰孔7，燃气压力较高时（≥15kpa），稳焰孔7可以起到稳定火焰的作用，使得火焰不脱火从而保证火炬气的燃尽率。
27.本实用新型进一步的，本实用新型另外加设压缩空气或蒸汽强化燃烧器内部燃烧供风。压缩空气或蒸汽通过空气/蒸汽入口管8进入环管9，环管9上设置若干组空气/蒸汽喷孔10，压缩空气或蒸汽通过喷孔10高速喷射入火焰内部可以缓解内部空气不足的问题，显著增加湍流扰动使空气与燃气混合更均匀，进一步降低火焰温度和高温区范围大小，降低氮氧化物在高温区的停留时间，从而进一步大幅降低氮氧化物生成和排放量。空气/蒸汽喷孔10直径范围2～4mm，靠近燃气喷孔6设置，水平距离不超过60mm。所述环管9与燃气入口管4通过连接板11固定。
28.进一步的，专用燃烧器3由燃烧器分级控制系统分级分别开启，其中第一级设置2～8套燃烧器，第二级设4～16套燃烧器，第三级设置8～24套燃烧器，其余各级根据地面火炬处理量相应设置，其中第2～3级级内和级间相邻燃烧器正对的枝杈5设置1～3个传焰孔，保证地面火炬废气能够及时点燃得到及时充分处理。
29.以上技术方案保证了本实用新型lng接收站用低氮地面火炬装置整体氮氧化物排放量≤25ppm。
30.实施例2
31.如图3所示，某lng接收站用低氮地面火炬装置筒体内共设有20套lng低氮燃烧器3，编号1～20，其中1～4号为第一级，5～8号为第二级，9～20号为第三级（处理量较大时，可以设置更多燃烧器和更多级数），除第一级外（第一级常开）每级支管上游分别设有一个开关阀，开关阀由分级控制系统控制。上游排放的燃气进入总管后首先进入第一级进行燃烧，同时分级控制系统实时检测第一级支管的压力，若压力较大，则分级控制系统判定该股燃气超出了第一级的处理能力，随即分级控制系统自动打开第二级开关阀，此时由第一级和第二级同时处理该股燃气，若此时分级控制系统检测到压力仍然较大，则打开第三级开关阀。同时，如果该火炬系统在运行过程中，分级控制系统检测到支管内压力突然降低，则分级控制系统依次关闭（从第三级到第二级）开关阀。级内和级间相邻燃烧器布置时使带传焰孔12的枝杈尽量相对，如图4所示，这样布置的好处是，当其中一套燃烧器点燃时，其火焰可以通过传焰孔将相邻的燃烧器也点燃，提高了整套系统点火的可靠性，一般而言，一个lng低氮燃烧器3要使二个燃烧器枝杈5均布置传焰孔12以满足级内相邻燃烧器枝杈5之间的点燃，以及级间相邻燃烧器枝杈5的点燃。
32.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，对于本领域的技术人员来说可以有多种更改和变化。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰等，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
33.本实用新型未涉及部分与现有技术相同或可采用相同技术加以实现。