具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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；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发明中的具体含义。

本实施例提供一种火炬系统，如图1至图9所示，该火炬系统包括燃料组件(图中未示出)和四个火炬子系统，每个火炬子系统均包括一个下筒体11和一个设置在下筒体11上的火炬头，下筒体11与输送火炬气的连接管道连通，每个火炬头均包括火炬筒体12和至少两个点火组件13，火炬气能够从下筒体11进入火炬筒体12，至少两个点火组件13沿火炬筒体12的外周均匀分布且点火组件13的火焰出口的中心轴线与火炬筒体12的中心轴线相交，每个点火组件13均包括长明灯131、高空点火器132及爆燃管133，长明灯131、高空点火器132及爆燃管133均与燃料组件连通，即燃料组件能够为长明灯131、高空点火器132及爆燃管133供给燃料，四个火炬子系统分别为用于燃烧富氢火炬气的富氢火炬子系统、用于燃烧富氨火炬气的富氨火炬子系统、用于燃烧湿酸性火炬气的湿酸性火炬子系统及用于燃烧干酸性火炬气的干酸性火炬子系统，四个火炬头分别为富氢火炬头100、富氨火炬头200、湿酸性火炬头300及干酸性火炬头400。

本实施例的火炬系统适用于生产氮肥的工厂，其中，富氢火炬子系统用于处理气化装置、变换装置及低温甲醇洗装置所排放的富氢火炬气，富氨火炬子系统用于处理低温甲醇洗装置、冷冻站及氨合成过程中所排放的富氨火炬气，湿酸性火炬子系统和干酸性火炬子系统用于处理变换装置和低温甲醇洗装置所排放的含有二氧化碳和硫化氢等酸性物质的酸性火炬气。

具体地，如图4所示，富氢火炬头100包括四个点火组件13，如图7所示，富氨火炬头200包括三个点火组件13，如图8和图9所示，湿酸性火炬头300和干酸性火炬头400均包括两个点火组件13。本实施例的富氢火炬头100的长明灯131和高空点火器132在火炬筒体12上对应的圆心角为10°，富氨气火炬头的长明灯131和高空点火器132在火炬筒体12上对应的圆心角为15°，湿酸性火炬头300的长明灯131和高空点火器132在火炬筒体12上对应的圆心角为25°，干酸性火炬头400的长明灯131和高空点火器132在火炬筒体12上对应的圆心角为30°。在其他实施例中，富氢火炬头100的长明灯131和高空点火器132在火炬筒体12上对的圆心角还可以为8°-12°中的其他角度，富氨气火炬头的长明灯131和高空点火器132在火炬筒体12上对应的圆心角还可以为12°-18°中的其他角度，湿酸性火炬头300的长明灯131和高空点火器132在火炬筒体12上对应的圆心角还可以为20°-30°中的其他角度，干酸性火炬头400的长明灯131和高空点火器132在火炬筒体12上对应的圆心角还可以为25°-35°中的其他角度，具体根据实际需要选定。

需要说明的是，图中的实线表示的管道与下筒体11相交时采用断开符号表示。本实施例的四个火炬筒体12均为亚音速型筒体，最高承受温度为1200℃，火炬筒体12的上半部分采用310不锈钢制成，下半部分采用304不锈钢制成。本实施例的富氢火炬子系统的火炬筒体12的内径为1200mm，处理富氢火炬气的最大流量为503t/h，最大设计背压不高于40kPa；富氨火炬子系统的火炬筒体12的内径为900mm，处理富氨火炬气的最大流量为209.6t/h，最大设计背压不高于50kPa；湿酸性火炬子系统的火炬筒体12的内径为400mm，处理湿酸性火炬气的最大流量为41.707t/h，最大设计背压不高于50kPa；干酸性火炬子系统的火炬筒体12的内径为300mm，处理干酸性火炬气的最大流量为18.03t/h，最大设计背压不高于30kPa。本实施例的燃料为天然气或者雾化油液，燃烧后的燃料能够点燃富氢火炬气，从而使富氢火炬气中的可燃气体得到彻底燃烧，实现对富氢火炬气的处理。在其他实施例中，不同的火炬子系统的火炬筒体12的内径、最大流量及最大背压并不限于本实施例的这种限定，具体根据实际需要设置。

本实施例提供的火炬系统的四个火炬子系统能够分别对富氢火炬气、富氨火炬气、湿酸性火炬气及干酸性火炬气进行处理，每个火炬子系统的长明灯131均配有一个高空点火器132和爆燃管133，一旦长明灯131熄灭导致火炬气燃烧不稳定时，通过高空点火器132或者爆燃管133可以直接引燃长明灯131，从而使得火炬筒体12内的火炬气稳定燃烧。

如图5所示，本实施例的高空点火器132包括点火器内管1321和点火器外管1322，点火器内管1321与燃料组件连通，点火器内管1321沿火炬筒体12的轴向设有若干个依次分布的第一连通孔，点火器外管1322套设在点火器内管1321上且两者围成与第一连通孔连通的混合腔，点火器外管1322沿火炬筒体12的轴向设有若干个依次分布的第二连通孔13220，第二连通孔13220连通外界和混合腔。

具体地，高空点火器132采用定向内传焰的点火方式进行点火，也就是说，高空点火器132点火时，高空点火器132内的火焰由底部向上传播，该火焰能够引燃长明灯131内的燃料，进而点燃火炬筒体12内的火炬气。

由于富氢火炬气和湿酸性火炬气的热值较低，而富氨火炬气的热值虽然较高，但部分工况下纯氨气的自燃点较高，且氨气分子很难分解，不能以靠自身的氧化热来维持燃，因此，如图4、图7及图8所示，富氢火炬子系统、富氨火炬子系统及湿酸性火炬子系统均还包括固定在火炬筒体12上的伴烧组件14，伴烧组件14包括第一伴烧管141和第二伴烧管142，第一伴烧管141沿火炬筒体12的轴向延伸，第一伴烧管141的一端与燃料组件连通，第一伴烧管141的另一端与第二伴烧管142连通，第二伴烧管142沿火炬筒体12的外周设置，第二伴烧管142的上端设有若干个伴烧孔1420。该伴烧组件14内的燃料的流量根据实际燃烧情况进行控制，若是燃烧状况较好，经伴烧组件14排出的燃料的流量可以适当调小一些；若是燃烧状况较差，经伴烧组件14排出的燃料的流量可以适当增大一些，使得富氢火炬气得到充分燃烧。

如图4及图6至图9所示，每个火炬头均还包括破风圈15，每个破风圈15均包括多个沿火炬筒体12的外周间隔分布的破风板151，破风板151固定在火炬筒体12的外侧且沿火炬筒体12的轴向延伸，破风板151的上端朝向靠近火炬筒体12的中心轴线的方向倾斜。增设的破风圈15不但能够降低火焰的偏斜程度,使富氢火炬头100的燃烧更加稳定,从而能够延长富氢火炬头100的使用寿命,同时,还能够避免大风造成的火焰倒卷或熄灭，保证火炬在各种状态下正常燃烧，防止大风天气下在火炬头外壁产生负压，引起火焰倒翻，烧坏火炬头和塔架最上层平台设施，此外，还能够保证火炬头火焰的稳定性，提高放空气的处理效果。

如图1、图2及图4至图9所示，本实施例的每个火炬头均还包括设置在火炬筒体12内的流体封16，流体封16的材质为304不锈钢，采用倒松塔结构，每个流体封16均位于火炬筒体12的下部且包括若干个沿火炬筒体12的轴向间隔分布的喇叭筒，每个喇叭筒的大口端均位于其小口端的下方，沿火炬筒体12的轴向由下至上，喇叭筒的小口端的直径依次增大。

如图3所示，本实施例的每个火炬子系统均还包括分液罐21，火炬气通过分液罐21和下筒体11进入火炬筒体12，分液罐21能够将火炬气中含有的液体和气体分离，使得进入下筒体11内的火炬气中不含有液滴，分液罐21上设有压力传感器22和压力调节件23，压力传感器22用于检测分液罐21内的火炬气的压力，压力调节件23被配置为调节火炬气的压力，本实施例的压力调节件23为压力调节阀。

进一步地，如图3所示，分液罐21内设有第一液位传感器41，第一液位传感器41用于实时检测分液罐21内的液位。为了及时将分液罐21内的液体泵出，如图3所示，每个分液罐21均配有两个水泵42，火炬系统正常运行时，一个水泵42处于运行状态，另一个水泵42备用，一旦一个水泵42发生损坏，可以启动另一个水泵42，使得该火炬系统无需停机。

如图3所示，每个分液罐21的进口处均设有供氮总管3，火炬系统还包括能够与每个供氮总管3连通的氮气组件，氮气组件提供的氮气能够依次流经每个火炬子系统的供氮总管3、分液罐21及下筒体11后进入火炬筒体12，该火炬子系统在高温放空工况下，管网降温产生负压，火炬子系统存在倒吸空气的风险，此时补氮组件能够向火炬筒体12内补充氮气，从而增加火炬筒体12内的气压，防止倒吸空气，氮气组件提供的氮气还能够直接进入下筒体11的下部与火炬气混合，防止火炬气向下倒流，保证火炬气由下至上的流动刚度。

如图3所示，本实施例的富氢火炬子系统还包括水封罐24，水封罐24位于分液罐21和下筒体11之间，水封罐24被配置为液位等于或者小于第一液位时自动补水，还被配置为液位达到第二液位时停止补水，其中，第二液位高于第一液位，水封罐24能够起到防止火焰向分液罐21蔓延的作用。为了防止外界环境温度过低而使得水封罐24发生冰冻，水封罐24的外部采用蒸汽进行伴热并采用保温层进保温，避免了水封罐24内的液体发生冰冻的现象的发生。具体地，如图3所示，水封罐24内设有第二液位传感器43和自动开关阀44，一旦第二液位传感器43检测到的水封罐24内的液位等于或者小于第一液位，此时自动开关阀44开启，水封罐24内的水位上升，直至第二液位传感器43检测到水封罐24内的液位达到第二液位，自动开关阀44关闭，水封罐24内的水位不再上升。

如图1所示，本实施例的富氨火炬子系统、湿酸性火炬子系统及干酸性火炬子系统均包括阻火器25，阻火器25设置在连接管道上，每个下筒体11均对应至少一个阻火器25。具体地，富氨火炬子系统、湿酸性火炬子系统及干酸性火炬子系统的下筒体11分别与两个阻火器25对应设置，实际运行时一个阻火器25起作用，当一个阻火器25发生故障时，使用另一个阻火器25，以保证火炬子系统能够正常运行。

如图4至图9所示，本实施例的每个火炬子系统均还包括若干个设置在火炬筒体12的顶部的内壁上的稳焰块17，每个稳焰块17上均贯穿设有稳焰孔170。稳焰块17能够起到稳定火焰的目的，当火炬气的排放量小于火炬头允许的最小燃烧速度时，在一定程度上保证火焰的连续性，从而保证燃烧的稳定性，在火炬气的排放量达到最大时，防止由于附壁效应导致空气顺着火炬筒体12的壁面下窜，进而避免脱火现象的发生，保证火炬子系统在各种工况下均能够稳定运行。其中，稳焰孔170、长明灯131的出口、高空点火器132的出口及爆燃管133的出口在同一水平面上，能够进一步保证燃烧的稳定性。进一步地，富氢火炬子系统和富氨火炬子系统内的稳焰块17均为S型稳焰块，而湿酸性火炬子系统及干酸性火炬子系统内的稳焰块17均为倒U型稳焰块。

如图2所示，每个火炬头上均设有温度传感器26和报警组件(图中未示出)，温度传感器26与报警组件电连接，报警组件被配置为温度传感器26检测的火焰温度达到或者高于预设温度时报警。

每个火炬头的顶部均设有火焰探测器(图中未示出)，火焰探测器检测到火炬筒体12或者长明灯131内的火焰熄灭时，爆燃管133和高空点火器132中的一个能够点燃火炬气。

优选地，本实施例的火炬系统还包括控制模块(图中未示出)，控制模块与火焰探测器电连接，一旦控制模块接收到火焰探测模块探测的火焰熄灭的信号，控制模块控制高空点火器132执行点火动作，从而将长明灯131或者火炬气点燃。本实施例的控制模块可以是一个单独的单片机，也可以是分布的多块单片机构成，单片机中可以运行控制程序，进而控制火焰探测器实现其功能。

优选地，该火炬系统还包括控制室点火按钮(图中未示出)和现场点火开关(图中未示出)，控制室点火按钮设置在控制室的电脑上，现场点火开关设置在火炬气处理现场，一旦火炬筒体12或者长明灯131内的火焰熄灭，点击控制室点火按钮，就能够实现对高空点火器132的手动点火，或者在现场按下现场点火开关，就能够实现对爆燃管133的手动点火，最终使得长明灯131内的燃料燃烧，进而使得火炬筒体12内的火炬气燃烧。

进一步地，如图1所示，本实施例的火炬系统内通入仪表空气、天然气、油液、低压蒸汽、氮气、富氢火炬气、富氨火炬气、湿酸性火炬气、干酸湿性火炬气。具体地，仪表空气进入界区经过界区总阀后分为两部分，一部分接入地面爆燃系统，为密闭爆燃点火提供助燃气源，一部分为所有气动阀门提供气源。油液经过气化器51气化后送入燃料气缓冲罐52，天然气则直接进入燃料气缓冲罐52。燃料气缓冲罐52内的燃料分为四部分，一部分燃料接入地面爆燃系统，为爆燃管133点火提供燃料，一部分燃料为所有的长明灯131提供燃烧气源，一部分燃料为所有高空点火器132提供点火气源，一部分燃料为所有火炬筒体12内的火炬气提供伴烧或掺烧燃料。蒸汽进入界区经过界区总阀后分为两部分，一部分为气化器51提供热源，使得油液气化为雾状的油液，一部分为分液罐21、水封罐24和水系统管路及夹套管提供伴热热源。氮气进入界区经过界区总阀后分别为富氢火炬子系统、富氨火炬子系统、湿酸性火炬子系统、干酸性火炬子系统的下筒体11内的火炬气混合，增加火炬气的流动刚度，氮气还能够依次流经每个火炬子系统的供氮总管3和分液罐21及下筒体11后进入火炬筒体12，当火炬子系统在高温放空工况下，能够向火炬筒体12内补充氮气，能够增加火炬筒体12内的气压，防止倒吸空气。水进入界区后后分为两部分，一部分为富氢火炬子系统的水封罐24提供密封水，另一部分接入蒸汽凝液管道混合器用以消除蒸汽凝液管的振动。

如图1所示，本实施例的火炬系统流出的有含氢凝液、含氨凝液、湿酸气凝液、干酸气凝液及蒸汽凝液，其中含氢凝液为从富氢火炬子系统的分液罐21内引出的液体，含氨凝液为从富氨火炬子系统的分液罐21内引出的液体，湿酸气凝液为从湿酸性火炬子系统的分液罐21内引出的液体，干酸气凝液为从干酸湿性火炬子系统的分液罐21内引出的液体，蒸汽凝液为蒸汽液化后的液体。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。