燃燒系統應用設計和試驗設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及尤其是石油化學工業中的燃燒系統領域，更具體地涉及一種燃燒系統應用設計和試驗設備。
【背景技術】
[0002]燃燒系統(例如加熱爐和火炬)是石油化學工業中的重要裝備。傳統上，人們可通過一些基本的設計準則和模型來設計燃燒系統。隨著經濟的發展和社會的進步，市場對于燃燒系統的原料和產品種類的需求趨于多樣化，對燃燒系統的環保要求也越來越高。鑒于燃燒系統的工藝復雜性，需要了解新設計的燃燒系統在實際工作條件下的工作狀況，以此來校驗或優化燃燒系統的設計，從而確保其滿足特定的客戶需求和規定的環境要求。
[0003]因此，有必要開發一種針對燃燒系統的各種不同應用和需求來設計和測試燃燒系統的設備。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的由此在于提供一種燃燒系統應用設計和試驗設備，其能夠按照客戶的應用需求模擬和測試燃燒系統在實際工作條件下的工作狀況，并根據測試結果來驗證或優化燃燒系統的設計，以確保其滿足特定的客戶需求和規定的環境要求。
[0005]根據本實用新型的燃燒系統應用設計和試驗設備包括:混氣系統，所述混氣系統構造成對至少兩種試驗燃料氣體進行混合并輸出至少一種混合燃料氣體；與所述混氣系統連接的至少一個爐子和/或與所述混氣系統連接的火炬試驗系統，所述爐子內配備有供工藝流體流通的管道和對所述管道內的工藝流體加熱的燃燒器，所述爐子構造成接收來自所述混氣系統的至少一種混合燃料氣體以供所述燃燒器燃燒而產生熱量，所述火炬試驗系統構造成接收來自所述混氣系統的至少一種混合燃料氣體以進行燃燒；與所述爐子和/或所述火炬試驗系統相關聯的工藝參數探查系統，所述工藝參數探查系統構造成檢測和/或采集所述爐子的和/或所述火炬試驗系統的至少一個工藝參數；和與所述工藝參數探查系統通信的控制系統，所述控制系統構造成從所述工藝參數探查系統接收所述爐子的至少一個工藝參數并根據該工藝參數來調整所述混氣系統和/或所述爐子的至少一個設計參數，和/或從所述工藝參數探查系統接收所述火炬試驗系統的至少一個工藝參數并根據該工藝參數來調整所述混氣系統和/或所述火炬試驗系統的至少一個設計參數。
[0006]有利地，所述混氣系統可包括對所述試驗燃料氣體的混合流量進行控制的流量測控裝置，和/或對所述混合燃料氣體的成分進行分析的在線分析裝置。
[0007]作為示例性的構型，所述爐子包括立式方箱爐和/或臥式方箱爐，而所述燃燒器包括頂燒式、底燒式、側燒式或輻射附墻式燃燒器。
[0008]所述工藝參數探查系統可包括配置在所述爐子內的壓力傳感器、溫度傳感器、燃燒產物采樣裝置和熱通量測量裝置中的至少一者。
[0009]有利地，在所述爐子上還可開設有觀察窗口，用以查看所述爐子的內部狀況，這也可視為所述爐子的一種工藝參數。
[0010]例如，所述火炬試驗系統的工藝參數包括火炬熱通量、火焰形貌、火焰鋒溫度分布和火炬煙氣成分中的至少一者。
[0011]有利地，所述火炬試驗系統包括火炬以及連接在所述混氣系統和所述火炬之間的火炬氣儲罐和火炬氣流量測控裝置。
[0012]在一個實施例中，所述設備包括所述爐子和所述火炬試驗系統兩者，并且所述爐子與所述火炬試驗系統可連接成使得所述爐子中的燃燒所產生的煙氣被輸送至所述火炬試驗系統進行進一步的燃燒。
[0013]根據本實用新型的上述一個或多個方面的燃燒系統應用設計和試驗設備，能利用混氣系統來精確地混合出不同客戶的各種燃燒系統應用所需的不同種類的混合燃料氣體，并供給至構型多樣的爐子和/或火炬來模擬實際工況下的各種燃燒過程，然后能利用工藝參數探查系統來監測和收集燃燒過程的關鍵測試數據，并根據這些數據來驗證和/或調整燃燒系統的設計，從而確保所設計的燃燒系統滿足特定的客戶需求和規定的環境要求。
【附圖說明】
[0014]圖1是根據本實用新型的燃燒系統應用設計和試驗設備的一種示例性構型的結構框圖。
[0015]圖2至4分別是根據本實用新型的燃燒系統應用設計和試驗設備中的三種示例性爐子的示意圖；
[0016]圖5和6分別是根據本實用新型的燃燒系統應用設計和試驗設備中的火炬試驗系統的一種示例性構型的結構框圖和示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面參照附圖對本實用新型的實施例進行詳細說明。
[0018]圖1示意性地示出根據本實用新型一個實施例的燃燒系統應用設計和試驗設備100的總體結構。設備100主要包括混氣系統1、至少一個爐子2和/或一火炬試驗系統5、工藝參數探查系統3和控制系統4。
[0019]混氣系統I構造成對至少兩種試驗燃料氣體進行混合并輸出至少一種混合燃料氣體。所述試驗燃料氣體可為按照客戶的應用需求所選擇的任何種類的燃料氣體，包括而不限于在圖1的實施例中示出的氫、天然氣、丙烷、二氧化碳和氮中的兩種或更多種。各種試驗燃料氣體以預定的流量、壓力和溫度輸入至混氣系統I。混氣系統I尤其可包括對試驗燃料氣體的混合流量進行控制的流量測控裝置U。在圖1所示的實施例中，混合系統I輸出了兩種混合燃料氣體A和B，它們分別可包括混合種類和混合比例不同的多種試驗燃燒氣體。混氣系統I還可包括在線分析裝置12，在線分析裝置12能對所述混合燃料氣體的成分進行實時和精確的分析。包括流量測控裝置11和在線分析裝置12的混合系統I能實現對各種試驗燃料氣體的精確混合，以模擬出不同客戶的多種燃燒系統應用所需的不同種類的混合燃料氣體。
[0020]混氣系統I可例如經由管路連接到至少一個爐子2，以將從混合系統I輸出的至少一種混合燃料氣體輸送給爐子2。爐子2可例如為石油化工領域常見的管式加熱爐，在爐子內配備有供工藝流體流通的管道(未示出)和對管道內的工藝流體加熱的燃燒器(以圖1中的火焰示意性地示出)。具體說來，爐子2構造成接收來自混氣系統I的混合燃料氣體以供燃燒器燃燒而產生熱量，所產生的熱量通過輻射和對流傳遞給管道，進而經由管道壁傳遞給管道內的工藝流體，以達到加熱工藝流體的目的。在被加熱到特定溫度的情況下，管道內的工藝流體能發生各種化學和/或物理反應，從而生成期望的產物。應當指出，為了使燃燒器燃燒，除了燃料氣體之外，還要向燃燒器供給優選為富氧的助燃空氣。助燃空氣在被引入爐子2之前可被預熱，以提高爐子的燃燒和傳熱效率。此外，為了確保燃燒器的安全操作，可向燃燒器單獨供給一路天然氣以保證燃燒器長明燈的穩定工作。另外，爐子2可與給水系統21連接，以向爐子通入冷水以及從爐子輸出熱水，從而為爐子實現必要的冷卻和熱量回收。爐子2中的燃燒所產生的煙氣可從煙囪22例如排向大氣或被收集作進一步處理。
[0021]所述至少一個爐子2的具體構型可包括，例如而不限于，立式方箱爐和/或臥式方箱爐，而所述燃燒器可例如包括頂燒式、底燒式、側燒式或輻射附墻式燃燒器。不同構型的爐子2與不同構型的燃燒器的結合能夠用來進行各種不同的應用模擬。圖2-4分別示出了不同的爐子和燃燒器的三種示例性的組合。在圖2中，爐子為立式方箱爐，燃燒器的燃燒取向為頂燒和底燒，其可優選地應用于諸如低Nox重整/裂解、焦化、除焦(De-coker)、原油常壓/真空蒸餾等操作的應用模擬。在圖3中，爐子為臥式方箱爐，燃燒器的燃燒取向為側燒，其可優選地應用于例如催化脫氫工藝和催化重整工藝(包括但不限于UOP公司的Oleflex?和Platforming?)的應用模擬。在圖4中，爐子為立式方箱爐，燃燒器的燃燒取向為輻射附墻式，其可優選地應用于例如各種常規裂解或重整的應用模擬。在一個實施例中，燃燒系統應用設計和試驗設備100可恰好包括圖2-4所示類型的上述三種爐子。當然，爐子2不限于上述的形狀和取向，而是可采用本領域中已知的任意其它構型(例如，圓筒型)。另外，這些爐子的通風形式可為自然通風或強制通風。
[0022]設備100還包括與爐子2相關聯的工藝參數探查系統3，其構造成檢測和/或采集爐子2的至少一個工藝參數。工藝參數探查系統3可例如包括配置在爐子內的壓力傳感器、溫度傳感器、燃燒產物采樣裝置和熱通量測量裝置(如紅外相機)中的一者或多者。壓力傳感器和溫度傳感器可在爐子內沿各個方向固定在各個位置，而燃燒產物采