本发明专利技术提供了一种操作火炬总成的方法。如果确定将主蒸汽喷射到燃烧区域是实现无烟操作所必需的，主蒸汽通过蒸汽喷射器组件喷射到燃烧区域中。如果确定蒸汽不是必需的，替代气体通过蒸汽喷射器组件排放到燃烧区域中。在一个实施例中，所述替代气体被加热。在另一个实施例中，如果确定蒸汽是必需的，计算蒸汽的最大可允许流速，并且调节蒸汽的流速以实现无烟操作和避免蒸汽的流速超过蒸汽的最大可允许流速。本发明专利技术还提供了一种火炬总成。
【技术实现步骤摘要】
废气火炬总成常常位于生产设施、精炼厂、石油加工厂等(统称为“设施”)中以处理由于通风要求、停产、翻倒和/或紧急状况所释放的易燃气流。这种火炬总成通常需要适应废气成分在宽范围上变化且以非常大的极限调节比操作(从最大应急流速到吹扫流速) 的废气，并且不需维修地延长时间周期。
技术介绍
典型的单点火炬总成包括从地面向上可延伸几英尺到几百英尺的火炬竖管 (flare riser)，和安装在燃烧竖管(例如，在竖直火炬中，在顶部)上的火炬头。所述火炬头通常包括一个或多个用于点燃排出气的点火器。根据特殊的火炬头设计和可获得的气压，一些火炬包括例如蒸汽喷射器或鼓风机的抑烟设备。废气能够在设施运行期间的任意时间释放。因此，能够在废气流动的整个周期中立即起燃的集成点燃系统是关键。集成点燃系统包括至少一个点火器，至少一个点火器发火机构和至少一个点火器火焰监视器。引燃气体必须通常总是供给到火炬点火器。由于各种工艺和/或管理的考虑，有时将多种其它气体添加到释放的废气流中。 有时添加到释放的废气流中的其他气体的实例包括吹扫气(例如，天燃气或氮气)和富集燃料气体的气体(例如，天燃气或丙烷)。到达火炬头入口的气流称为“排出气”，无论它仅包括释放的废气或释放的废气连同添加到释放的废气中的其他气体。排出气连同所有其他气体和水汽出现在火炬头的刚刚下游的大气中，不包括空气，但包括在火炬头添加的蒸汽和火炬总成的点火器所排放的燃料气体，称为“火炬气”。吹扫气常常添加到所释放的废气流中(或否则添加到火炬总成中，如果废气流不是由设备在当时释放的)以便维持正气体流动通过火炬总成并且防止空气和可能的其他气体回流到火炬总成中。富集燃料气体有时添加到废气流中以帮助保证达到所需要的排出气的最小净热值。关于火炬的美围当前管理条例(例如40C. F. R. § 60. 18的管理条例)规定排出气的净热值不少于每标准立方英尺(scf) 300英国热量单位(Btu’ s)。火炬所有者和美国环境保护署(the “EPA”)之间的特定同意令可规定排出气的净热值必须甚至高于 300BtU/SCf。释放使用富集燃料气体以及使用的富集燃料的量取决于废气流的成分，废气流的流速和关于火炬操作的适用管理条例。多数气体火炬需要以相对无烟的方式进行操作。这通过保证排出气在相对短的时间内掺和足够量的空气以充分氧化火焰中形成的烟尘颗粒来实现。在气压低的应用中，单独排出气流的动量可能不足以提供无烟操作。在这种应用中必需添加辅助介质以实现无烟操作。辅助介质可用来提供必需的推动力以从火炬装置周围吸收环境空气。有用的辅助介质的实例包括蒸汽和空气。在选择抑烟介质时必须考虑包括当地成本和可获得性等的许多因素。用于增加低压气体动量的最普通的辅助介质是蒸汽，蒸汽通常利用与火炬头相关联的一组或更多组喷嘴喷入。除增加动量和吸收空气外，蒸汽还稀释气体，并且参与燃烧过程中所包括的化学反应，它们都有助于抑烟。在一个简单的蒸汽辅助系统中，几个蒸汽喷射器从安装在火炬头出口附近的蒸汽歧管或环延伸。蒸汽喷射器将蒸汽射流引导到邻近火炬头的燃烧区域中。一个或更多个阀(其能够远距离控制或自动控制)调整流到火炬头的蒸汽。蒸汽射流从周围大气中吸入空气，并且喷射到具有高能级湍流的排放的排出气中。这些射流可能还进行聚集、包含和导向离开火炬头的气体。这阻止风使火焰压低到火炬头周围。喷射的蒸汽、引出的空气和排出气结合形成混合物，帮助排出气以不具有可见烟雾的方式燃烧。已经研发了其他蒸汽辅助系统，并且成功地应用于更复杂的燃烧系统。多数蒸汽辅助的火炬需要最小量的蒸汽流动以保持从控制阀到火炬头的蒸汽管线温暖并且准备进行应用且使与蒸汽管线中的冷凝液有关的问题最小。还有，最小量的蒸汽流动保持歧管和火炬头附近或火炬头上的其他蒸汽喷射部分冷却，这有助于防止到那里的热损坏(例如，在低流动火焰附着于蒸汽设备上的情况)。火炬总成在严寒条件中的操作产生必须克服的附加问题。例如，当蒸汽通过火炬总成在低流速处排放以便当火炬处于待用状态时冷却蒸汽设备或者以辅助低体积燃烧现象(low volume flaring event)，冷冻温度可能导致蒸汽凝结且在火炬头周围或火炬头上形成冰。还有，在从蒸汽源到火炬总成的蒸汽管线中可能发生冷凝。在某些情形下，蒸汽管线非常长，并且尽管使用了隔热件，但仍易于冷凝。冷凝水能够喷洒在火炬头，最终在火炬头和相关联设备周围或在火炬头和相关联设备中结冰。排出气排放口周围或排出气排放口上形成冰，例如能够导致排放口堵塞和其他严重问题。当送到火炬头的排出气的流速和/冷凝变化时，抑烟所需要的蒸汽量改变。基于通过操作员在控制室观看来自监视火炬的照相机的视频图像的定期观察，许多工厂调整蒸汽需要量。通过提高流到火炬的蒸汽流速可能校准冒烟状态。然而，当排出气流动开始消失时，火炬火焰可能在操作员看来继续“清洁”，这可能在操作员减小蒸汽流动之前经过一些时间。结果，这种烟气控制方法倾向于导致火炬过注蒸汽，而这又导致过度的噪音和不必需的蒸汽消耗，低破坏和去除效率，或甚至使主火焰全部熄灭。太多的蒸汽能够引起火炬总成排放的蒸汽的流速与火炬总成排放的排出气的流速的比(“蒸汽/排出气比”)变得太高，这又使燃烧区域中的火炬气的净热值降低到不能维持燃烧的点。当排出气流速处于低水平时，这可能特别是一个问题。当火炬总成处于待用状态且只有最少吹扫气通过炉身(Stack)时，这也可能是一个问题。使蒸汽/排出气比超过某特定水平，且使火炬气的净热值变得太低可能违反一个或更多个关于火炬总成的管理条例。多种因素影响火炬的破坏性去除效率(DRE)，包括环境条件、排出气流速和成分、 排出气离开速度、蒸汽流速、蒸汽离开速度、蒸汽所吸收的空气量、蒸汽和所吸收的空气与排出气混合的质量和速度以及火炬头的设计。结果，难以规定保证高DRE且防止过注蒸汽的简单的操作参数。火炬卖方常常需要最小的待用蒸汽流速以便，例如保持蒸汽管线温暖和防止蒸汽喷射器组件和有关设备的热损失。蒸汽流速不能减小到火炬卖方所推荐的最小待用速率， 而不冒产生例如上述问题的风险。而且，蒸汽的低速率可能不足以实现无烟操作，这可能也违反了关于可见排出物的适用管理条例，并且在多数应用中是不期望的。由于低离开速度和所导致在调节蒸汽速率处的蒸汽的低空气吸收速率，与当蒸汽以音速喷射时所需要的蒸10汽/排出气相比，这需要更高的蒸汽/排出气比以实现火炬的无烟操作。在某些情形下，无论如何调整蒸汽流速，适用管理条例所合法地限定的冒烟和过注蒸汽不能在常规蒸汽辅助火炬中同时避免。提高吹扫气的流速(与降低蒸汽流速相反)可能有助于遵守适用管理条例，但可能禁止增加的吹扫气的成本。增加的吹扫气可能还有助于与温室效应有关的气体的二氧化碳的高排放。这使蒸汽辅助的火炬的所有者产生了关于火炬操作的困境。火炬总成的主要目的在于破坏和控制潜在的有害化合物，例如硫化合物、一氧化碳和未燃烧的碳氢化合物。结果，通过各种政府机构管理和监视火炬总成的操作。所适用的特别条例取决于火炬总成的特别定位。在美国，例如，火炬总成的操作由EPA管理和监视。 美国的火炬管理条例包括联邦法规法典(CFR)中的管理条例和例如EPA的管理机构与设备主所达成的和解协议(例如，同意令)。州和地方管理条例本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种操作火炬总成的方法，所述火炬总成接收流速变化的废气流，传导排出气流到火炬头，排放所述排出气流通过所述火炬头进入大气中的燃烧区域，排放主蒸汽通过蒸汽喷射器组件进入所述燃烧区域并且在燃烧区域燃烧火炬气，包括：ａ．提供替代气体源；ｂ．提供主蒸汽源；ｃ．接收所述废气流；ｄ．确定所述排出气流的流速；ｅ．将所述排出气流通过所述火炬头排放到燃烧区域中；ｆ．在燃烧区域中点燃和燃烧火炬气；ｇ．确定将主蒸汽喷射到燃烧区域中是否是实现无烟操作所必需的；ｈ．如果在步骤（ｇ）中确定将主蒸汽喷射到燃烧区域中是实现无烟操作所必需的，执行下述步骤：ｉ．如果替代气体正在通过蒸汽喷射器组件排放到所述燃烧区域中，关闭通过蒸汽喷射器组件流入燃烧区域中的替代气体的流动；ｉｉ．将主蒸汽通过蒸汽喷射器组件排放到燃烧区域中；ｉｉｉ．确定通过蒸汽喷射器组件排放到燃烧区域中的主蒸汽的流速，ｉｖ．调节通过蒸汽喷射器组件进入燃烧区域中的所述主蒸汽的流速以实现无烟操作；以及ｉ．如果在步骤（ｇ）中确定主蒸汽喷射到燃烧区域不是实现无烟操作所必需的，执行下述步骤：ｉ．如果主蒸汽正在通过蒸汽喷射器组件排放到燃烧区域中，关闭通过蒸汽喷射器组件流入燃烧区域中的主蒸汽的流动；ｉｉ．将替代气体通过蒸汽喷射器组件排放到燃烧区域中；以及ｉｉｉ．在将所述替代气体通过所述蒸汽喷射器组件排放到燃烧区域之前，加热所述替代气体。...
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：洪建辉，J·C·富兰克林，D·L·诺特，Z·L·科德什，S·J·福克斯，
申请(专利权)人：约翰新科公司，
类型：发明
国别省市：US
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。