溫室效應氣體高溫裂解裝置的製作方法

2023-12-01 14:55:51

專利名稱：溫室效應氣體高溫裂解裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及減排環保領域，尤其涉及溫室效應氣體高溫裂解裝置。
背景技術：
隨著能源開發與應用技術的迅速發展，目前在節能和減排方面對於包括甲烷在內的溫室效應氣體(簡稱溫室氣體)的高溫裂解燃燒裝置提出了越來越高的要求。包括甲烷(CH4)，氧化亞氮(N20)，氫氟碳化物(HFCs)等在內的溫室氣體通常來源於有機物的厭氧反應過程、氟化工業原料生產、化肥農藥生產、脂肪酸生產、硝酸生產等工業生產中的副產品，如果將其直接排放，則會對大氣造成嚴重汙染，加劇地球溫室效應。因此可通過專門回收裝置回收，輸送至高溫裂解燃燒裝置中進行裂解。現有的溫室氣體高溫裂解裝置中，火炬通常包括點火器和燃燒器等，這些部件都設置在管道末端，可燃氣體通過管道輸送至火炬後直接燃燒。然而，火焰的燃燒狀況與氣體流量等參數直接相關，例如，氣體流量變化劇烈時，火焰有可能熄滅，導致溫室氣體直接對空排放或者無法完全燃燒裂解而汙染氣體，若氣體流量過小，有可能發生回火，脫火現象。

實用新型內容本實用新型要解決的主要技術問題是，提供一種提高火焰燃燒穩定性、減排環保的溫室效應氣體高溫裂解裝置。為解決上述技術問題，本實用新型提供一種溫室效應氣體高溫裂解裝置，包括火炬、可燃氣體管道和溫室氣體管道，所述可燃氣體管道和溫室氣體管道都具有進氣端和輸氣端，且所述可燃氣體管道和溫室氣體管道的輸氣端都通向所述火炬，還包括可燃氣體調節閥、流量檢測儀和工控機，所述流量檢測儀和可燃氣體調節閥沿可燃氣體的流向依次安裝在所述可燃氣體管道的進氣端和輸氣端之間，且都與所述工控機信號連接。進一步地，所述火炬包括穩焰燃燒器以及用於對所述穩焰燃燒器中的火焰進行檢測的火焰監測器，所述火焰監測器與所述工控機信號連接。進一步地，還包括溫室氣體調節閥，所述溫室氣體調節閥安裝在所述溫室氣體管道的進氣端和輸氣端之間，且與所述工控機信號連接。所述溫室氣體調節閥可為電動蝶閥。還包括連接在所述可燃氣體管道與火炬之間的引火管道，所述引火管道中設置電磁閥，所述火炬還包括點火器、以及通過所述點火器引燃所述穩焰燃燒器中的火焰的引火燃燒器，所述電磁閥還與所述工控機信號連接。所述可燃氣體管道中還包括管道阻火器，所述穩焰燃燒器通過所述管道阻火器與所述可燃氣體管道的輸氣端相連。優選地，所述流量檢測儀與可燃氣體調節閥之間還設置壓力變送器和溫度變送器，所述壓力變送器和溫度變送器都與所述工控機信號連接。所述可燃氣體調節閥可為電動蝶閥。[0013]所述可燃氣體可為天然氣或甲烷。所述點火器可為半導體電子點火器。進一步地，所述火炬的底部還設置多個活頁式進氣窗，所述火炬上還設置避雷針以及設備防雷模塊，所述設備防雷模塊串接在設備線路中。本實用新型的有益效果是本實用新型通過監控可燃氣體管道中天然氣或甲烷等可燃氣體的流量，對可燃氣體調節閥的開度進行有效控制，穩定可燃氣體管道輸出端的氣體流量和壓力，從而促使可燃氣體穩定燃燒，溫室氣體完全裂解，能夠有效減少溫室氣體排放，降低排煙損失，提高環保性能和整體熱效率，還能夠避免因可燃氣體中所含雜質等原因導致的火焰不穩定、結焦、堵塞現象，避免回火、脫火現象。進一步地，本實用新型通過檢測火焰燃燒狀況，通過工控機控制溫室氣體調節閥的開關，在火焰燃燒時開啟，在火焰熄滅時關閉，避免溫室氣體直接對空排放而對環境造成的影響。

圖1為本實用新型一種實施例溫室效應氣體高溫裂解裝置的結構示意圖；圖2為本實用新型一種實施例溫室效應氣體高溫裂解裝置中的火炬結構示意圖；圖3為本實用新型一種實施例溫室效應氣體高溫裂解裝置的氣體流向和控制信號走向圖；圖4為本實用新型一種實施例溫室效應氣體高溫裂解裝置的點火流程圖。
具體實施方式
下面通過具體實施方式
結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。如圖1所示，本實用新型一種實施例的溫室效應氣體高溫裂解裝置包括火炬20、 可燃氣體管道10、溫室氣體管道40、引火管道30、可燃氣體調節閥16、溫室氣體調節閥41， 流量檢測儀13、和工控機等。其中，可燃氣體管道10具有進氣端11和輸氣端12，溫室氣體管道40也具有進氣端和輸氣端，二者的輸氣端都通往火炬20，甲烷或天然氣等可燃氣體可從可燃氣體管道 10的進氣端11進入可燃氣體管道10，並從輸氣端12輸出而在火炬20中燃燒，包括甲烷 (CH4)，氧化亞氮(N20)，氫氟碳化物(HFCs)等在內的溫室氣體可從溫室氣體管道40的進氣端進入溫室氣體管道40，並從輸氣端輸出而在火炬20中裂解。流量檢測儀13和可燃氣體調節閥16沿可燃氣體的流向依次安裝在可燃氣體管道10的進氣端11和輸氣端12之間， 且都與工控機信號連接；溫室氣體調節閥41安裝在溫室氣體管道40的進氣端和輸氣端之間，且同樣與工控機信號連接。溫室氣體調節閥41和可燃氣體調節閥16可都採用電動蝶閥。具體地，流量檢測儀13用於檢測可燃氣體的氣體流量，並將檢測結果發送至工控機。通常情況下，流量檢測儀13默認檢測標況(標準大氣壓和一定溫度下)固定氣體組分的氣體流量，然而實際應用中，氣體的溫度、氣壓等外界因素並非總是處於標況下，且這些外界因素的變化往往使得每次檢測的氣體流量存在一定誤差，這樣在一定程度上影響了用戶對於氣體流量的精確測定。因此本實施方式在流量檢測儀13與可燃氣體調節閥16之間還設置壓力變送器14和溫度變送器15，優選地，流量檢測儀13、壓力變送器14和溫度變送器15可沿可燃氣體管道10中可燃氣體的流向依次排列，壓力變送器14和溫度變送器15 都與工控機信號連接，分別用於檢測和顯示可燃氣體管道10中可燃氣體的壓力和溫度，並將其提供給工控機，以便工控機利用流量積算儀進行補償運算後，將流量檢測儀13檢測的標況氣體流量轉換成實際工況下的氣體流量，以便用戶準確測定。引火管道30連接在可燃氣體管道10與火炬20之間，其中設置電磁閥31，如圖2 所示，火炬20包括穩焰燃燒器23、點火器25、引火燃燒器24和火焰監測器26等部分，結合圖3所示溫室效應氣體高溫裂解裝置的氣體流向和控制信號走向圖，火焰監測器26與工控機相連，用於對穩焰燃燒器23中的火焰的燃燒狀態進行檢測，弓丨火燃燒器24用於通過點火器25引燃穩焰燃燒器23中的火焰，電磁閥31還與工控機信號連接。工控機可採用單片機、PLC等控制單元，不僅可用於通過電磁閥31控制火炬20的點火，而且可接收流量檢測儀13的檢測結果，並根據需要調節可燃氣體調節閥16的開度， 以及接收火焰監測器26的檢測結果，並根據需要重新點火或調整溫室氣體調節閥41的開閉。可燃氣體調節閥16主要用於根據工控機的指令調節開度，尤其是根據可燃氣體的流量大小控制可燃氣體管道10中可燃氣體的流量和壓力等狀態，使其保持相對穩定；溫室氣體調節閥41主要根據工控機的指令，在火焰熄滅時關閉，在火焰燃燒時開啟。電磁閥31連接在流量檢測儀13與引火燃燒器24之間，能夠根據工控機的指令導通引火迴路30，從而使引火燃燒器24通過點火器25引燃穩焰燃燒器23中的火焰，指令完成後自動關閉。工控機還可在火焰監測器26檢測到火焰熄滅時控制引火管道30重新點火。可燃氣體管道10中還包括管道阻火器17，火炬20中的穩焰燃燒器23通過管道阻火器17與可燃氣體管道10的輸氣端12相連。管道阻火器17又名防火器，作用是防止火焰竄入可燃氣體管道10內或阻止火焰在火炬20與可燃氣體管道10間蔓延，保證氣體安全燃燒。穩焰燃燒器23通過管道阻火器17與可燃氣體管道10的輸氣端12相連。點火器25優選使用半導體電子點火器，採用半導體電火轉換原理實現高能量、高可靠性的點火，具有防爆型結構和高壓可遠距離傳輸功能，點火電極不怕積炭積水，可在惡劣的環境中可靠放電工作。引火燃燒器24具有很強的抗風和抗汙染能力，能夠適用於多種應用場景。 本實施方式的火炬20整體結構呈圓柱形，內壁敷設一定厚度石棉瓦材料，能夠有效防火隔熱，燃燒空氣靠火炬塔體的抽吸作用提供，流量由火炬底部四周設置的活頁式進氣窗22的開度調節，通過調節進氣窗活頁的開度，控制進風量的大小，從而控制燃燒的溫度使整個溫室效應氣體高溫裂解裝置具備自動調節燃氣流量、手動調節進氣窗的雙重火焰溫度調節功能，更加有利於氣體穩定、充分地燃燒。火炬20上還設置避雷針21及設備防雷模塊，設備防雷模塊為單獨模塊，串接在每臺設備的線路中，在感應到線路上的高壓後能夠瞬間把線路和「地」聯通，洩放雷電流，防止雷擊損毀設備，因此更加安全可靠。圖3中實線為氣體流向，虛線為控制信號走向。點火過程中，甲烷或天然氣等可燃氣體依次流經流量檢測儀、電磁閥後到達引火燃燒器，並通過點火器使穩焰燃燒器點火，接著電磁閥關閉。正常燃燒過程中，可燃氣體依次流經流量檢測儀、可燃氣體調節閥和管道阻火器到達穩焰燃燒器進行燃燒，溫室氣體流經溫室氣體調節閥到達火炬中進行裂解，流量檢測儀檢測可燃氣體的氣體流量並將檢測結果反饋至工控機中，以便其調節可燃氣體調節閥的開度；同時，火焰檢測儀檢測火焰燃燒狀況並將檢測結果反饋至工控機中，以便根據火焰燃燒狀況調節溫室氣體調節閥的開關，並在火焰熄滅的狀況下重新點火，例如當工控機監測到火焰熄滅時，可控制全套系統自動停機。工控機控制兩個氣體調節閥關閉，火炬內殘留的天然氣(或甲烷)自動排空，10分鐘後，點火程序可自動重啟從而有效防範再次點火時發生危險。如圖4所示，本實施例溫室效應氣體高溫裂解裝置的點火流程包括以下步驟工控機向電磁閥發送點火指令，使位於引火管道的電磁閥開啟，同時分別位於可燃氣體管道和溫室氣體管道的溫室氣體調節閥和溫室氣體調節閥都自動開啟；半導體電子點火器啟動，引火燃燒器點火，從而引燃穩焰燃燒器中的火焰並開始利用主管道輸送的氣體穩定燃燒；火焰監測器檢測火焰燃燒狀況，並將檢測結果反饋至工控機，一旦出現火焰熄滅的情況，工控機立刻重複以上流程重新點火，如果火焰並未熄滅則繼續正常燃燒。本實用新型主要通過監控可燃氣體管道中可燃氣體的流量，對可燃氣體調節閥的開度進行有效控制，另外通過監控火焰的燃燒狀況，對溫室氣體調節閥的開關進行有效控制，從而能夠使可燃氣體管道輸出端的氣體流量和壓力穩定，促使溫室氣體穩定燃燒並完全裂解。本實用新型能夠有效減少溫室氣體排放，降低排煙損失，提高環保性能和整體熱效率，進一步地，本實用新型還能夠避免因可燃氣體中所含雜質等原因導致的火焰不穩定、結焦、堵塞現象，避免回火、脫火現象。以上內容是結合具體的實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限於這些說明。對於本實用新型所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬於本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種溫室效應氣體高溫裂解裝置，包括火炬、可燃氣體管道和溫室氣體管道，所述可燃氣體管道和溫室氣體管道都具有進氣端和輸氣端，且所述可燃氣體管道和溫室氣體管道的輸氣端都通向所述火炬，其特徵在於，還包括可燃氣體調節閥、流量檢測儀和工控機，所述流量檢測儀和可燃氣體調節閥沿可燃氣體的流向依次安裝在所述可燃氣體管道的進氣端和輸氣端之間，且都與所述工控機信號連接。
2.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述火炬包括穩焰燃燒器以及用於對所述穩焰燃燒器中的火焰進行檢測的火焰監測器，所述火焰監測器與所述工控機信號連接。
3.如權利要求2所述的裝置，其特徵在於，還包括溫室氣體調節閥，所述溫室氣體調節閥安裝在所述溫室氣體管道的進氣端和輸氣端之間，且與所述工控機信號連接。
4.如權利要求3所述的裝置，其特徵在於，所述溫室氣體調節閥和可燃氣體調節閥為電動蝶閥。
5.如權利要求2至4中任一項所述的裝置，其特徵在於，還包括連接在所述可燃氣體管道與火炬之間的引火管道，所述引火管道中設置電磁閥，所述火炬還包括點火器、以及通過所述點火器引燃所述穩焰燃燒器中的火焰的引火燃燒器，所述電磁閥還與所述工控機信號連接。
6.如權利要求2至4中任一項所述的裝置，其特徵在於，所述可燃氣體管道中還包括管道阻火器，所述穩焰燃燒器通過所述管道阻火器與所述可燃氣體管道的輸氣端相連。
7.如權利要求1至4中任一項所述的裝置，其特徵在於，所述流量檢測儀與可燃氣體調節閥之間還設置壓力變送器和溫度變送器，所述壓力變送器和溫度變送器都與所述工控機信號連接。
8.如權利要求5所述的裝置，其特徵在於，所述點火器為半導體電子點火器。
9.如權利要求1至4中任一項所述的裝置，其特徵在於，所述火炬的底部還設置多個活頁式進氣窗。
10.如權利要求1至4中任一項所述的裝置，其特徵在於，所述火炬上還設置避雷針以及設備防雷模塊，所述設備防雷模塊串接在設備線路中。
專利摘要本實用新型公開了一種溫室效應氣體高溫裂解裝置，包括火炬、可燃氣體管道和溫室氣體管道，可燃氣體管道和溫室氣體管道都具有進氣端和輸氣端，且可燃氣體管道和溫室氣體管道的輸氣端都通向火炬，還包括可燃氣體調節閥、流量檢測儀和工控機，所述流量檢測儀和可燃氣體調節閥沿可燃氣體的流向依次安裝在所述可燃氣體管道的進氣端和輸氣端之間，且都與所述工控機信號連接。本實用新型通過監控氣體管道中的氣體流量，對可燃氣體調節閥的開度進行有效控制，還通過監控火焰的燃燒狀況，對溫室氣體調節閥的開關進行有效控制，從而促使溫室氣體穩定燃燒並完全裂解，能夠有效減少溫室氣體排放，降低排煙損失，提高環保性能和整體熱效率。
文檔編號F23D14/82GK202171252SQ20112021023
公開日2012年3月21日 申請日期2011年6月21日 優先權日2011年6月21日
發明者餘元旗, 冉波, 謝人浩 申請人:深圳相控科技股份有限公司