一种综合火炬系统的制作方法

本发明涉及安全环保领域，具体涉及一种综合火炬系统。

背景技术：

在石油开采的过程中会产生部分可燃气体，称为石油伴生气。伴生气的压力一般在1-2psi(6.894-13.788kpa)之间，主要成分是甲烷，通常含有大量的乙烷和碳氢重组分。通过多年技术发展，我国油田伴生气的回收率已大幅提升，但仍有个别油田或少量区块因各种原因未能实现密闭集输，诸如一些边远零散井、新开井、试采井、无管线井、小断块油田套压过高的井等，因为套管气较贫、气量小且分散、周边依托条件差，因而难以回收利用。

此外，由于受到油田区块、地层结构等因素的影响，伴生气的产量和压力波动较大，并且伴生气不稳定，时而有，时而没有，属于间歇性的排放。这就给伴生气的充分利用带来了困难。因此不得已存在许多放空或点火炬的情况。

测井过程中会产生大量难以利用的废气，如果直接排放到空气中会造成大量污染，因此一般采用燃烧的方式对放喷气进行处理。试油测试过程中采用地面测试计量技术获取地产量、压力、温度等数据，为油气田的进一步开发与利用提供有力依据，目前采用燃烧池放喷燃烧是油田采取的最普遍的方式，采用燃烧池来燃烧地层产出的天然气，但采用这种方式进行放喷燃烧会产生噪声污染和严重的热辐射，对周边环境产生较大影响。

综上可知，在油气田开发生产时期多个阶段产生难以利用的放喷气，需要进行燃烧处理，然而放喷气的流量和压力波动较大，常属于间歇性排放，且油气田多数处于山区边缘地带，用电等配套设施不完善，因此研发一种安全可靠、噪音及光污染较小、燃料气适应性强、便于成橇安装的放喷气燃烧处理装置具有重要意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种综合火炬系统，该火柜系统能够有效地燃烧处理油气田开发生产阶段产生的难以利用的废气，结构新颖。

本发明为了实现上述目的，采用的技术解决方案是：

一种综合火炬系统，包括火柜机构、输送机构和控制机构，火柜机构包括火柜筒，火柜筒内设有地面燃烧器、地面点火器、地面火焰监测器和高压喷嘴，火柜筒的上方设有高架点火器和高架火焰监测器；输送机构包括第一主气管，第一主气管上设有压力表和阻火器，第一主气管上连通有低压气管和高压气管，低压气管与地面燃烧器相连，高压气管与高压喷嘴相连，控制机构包括控制机柜。

优选的，所述火柜筒包括外筒体，外筒体的内壁上覆盖有陶瓷纤维板，外筒体的下部的外壁上开设有多个第一通风孔，低压气管穿过外筒体和陶瓷纤维板与设在第一通风孔上方的地面燃烧器相连。

优选的，所述地面点火器通过第一支杆与地面燃烧器上端的陶瓷纤维板相连，地面火焰监测器通过第二支杆与地面点火器上端的陶瓷纤维板相连。

优选的，所述控制机柜上连接有太阳能发电机构，太阳能发电机构包括太阳能电池板、变电箱和蓄电池，太阳能电池板通过线路连接变电箱，变电箱通过线路连接蓄电池，变电箱通过线路连接控制机柜。

优选的，所述高压喷嘴位于地面火焰监测器的上方，高压喷嘴上方的外筒体内设置有高架火炬多孔燃烧器，外筒体的上端设置有稳焰环。

优选的，所述外筒体的上部的外壁上连接有第一支撑架，第一支撑架上设置有第三支杆和第四支杆；

高架点火器位于高架火炬多孔燃烧器的上方并且与第三支杆相连；高架火焰监测器位于高架点火器的上方并且与第四支杆相连。

优选的，所述低压气管上设置有第一气管控制组件，第一气管控制组件包括第一低压截止阀、第一低压电磁阀和第二低压截止阀，第一低压截止阀、第一低压电磁阀和第二低压截止阀均连通在低压气管上；

第一低压电磁阀位于第一低压截止阀和第二低压截止阀之间，第一低压电磁阀通过电线与控制机柜相连。

优选的，所述高压气管上设置有第二气管控制组件，第二气管控制组件包括第一高压截止阀、第一高压电磁阀和第二高压截止阀，第一高压截止阀、第一高压电磁阀和第二高压截止阀均连通在高压气管上；

第一高压电磁阀位于第一高压截止阀和第二高压截止阀之间，第一高压电磁阀通过电线与控制机柜相连。

优选的，所述压力表连接在阻火器前方的第一主气管上，第一主气管的进气口出设置进气连接头，压力表通过线路与控制机柜相连。

优选的，所述外筒体呈圆筒状，外筒体的下端设置有筒体稳定底座。

本发明的有益效果是：

目前企业对生产过程中难以回收利用的废气的处理方式多数为直接放空，然而随着国家对环保要求日益提高，对气体排放的日趋关注，采用燃烧法处理难以回收利用的废气成为趋势。本发明提供一种综合火炬系统，能够有效地燃烧处理油气田开发生产阶段产生的难以利用的废气，相比现有技术本发明具有以下优点：一是通过密闭燃烧的方式消除油井排放的废气、储罐废气、套管气、泵和气动仪表废气等，燃烧噪音及光污染小，燃尽率高、有效减少vocs排放、安全环保。所有排放至大气或者送至低压火炬的废气，均可采用本发明进行燃烧处理，能够适应废气流量、压力波动，根据处理量可使用单个火炬系统也可多个火炬系统并用。本发明中的控制机构采用可选择的太阳能供电系统，可以解决边远地区用电等配套设施不完善、缺少电源地区的点火问题。

附图说明

为了清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是综合火炬系统整体结构示意图。

图2是输送机构和控制机构连接结构示意图。

图3是控制机构整体结构示意图。

图4是输送机构和控制结构连接示意图。

图5是火柜筒结构示意图。

图6是输送机构结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

实施例1

结合图1至图6，一种综合火炬系统，包括火柜机构1、输送机构2和控制机构3。火柜机构1包括火柜筒11，火柜筒11的中部内设有地面燃烧器12、地面点火器13和地面火焰监测器14，火柜筒11的上部内设有高压喷嘴15，火柜筒11的上方设置有高架点火器16和高架火焰监测器17。

输送机构2包括第一主气管21，第一主气管21上设有压力表22和阻火器23，第一主气管21的出气口上连有低压气管24和高压气管25，低压气管24上设有第一气管控制组件26，低压气管24的出气口与地面燃烧器12相连。高压气管25上设有第二气管控制组件27，高压气管25的出气口与高压喷嘴15相连。

控制机构3包括控制机柜31，控制机柜31上连接有太阳能发电机构32，控制机柜31通过线路连接地面点火器13、地面火焰监测器14、高架点火器16、高架火焰监测器17、第一气管控制组件26和第二气管控制组件27，控制机柜还与压力表22相连接。

火柜筒11包括外筒体111，外筒体111的内壁上覆盖有陶瓷纤维板112，外筒体111的下部的外壁上开设有多个第一通风孔113，低压气管24穿过外筒体111和陶瓷纤维板112与设在第一通风孔113上方的地面燃烧器12相连。

地面点火器13通过第一支杆131与地面燃烧器13上端的陶瓷纤维板112相连，地面火焰监测器14通过第二支杆141与地面点火器13上端的陶瓷纤维板112相连。

太阳能发电机构32包括太阳能电池板321、变电箱322和蓄电池323，太阳能电池板321通过线路连接变电322箱，变电箱322通过线路连接蓄电池323，变电箱322通过线路连接控制机柜31。

高压喷嘴15位于地面火焰监测器14的上方，高压喷嘴15上方的外筒体111内设置有高架火炬多孔燃烧器18，外筒体111的上端设置有稳焰环19。

外筒体111的上部的外壁上连接有第一支撑架114，第一支撑架114上设置有第三支杆115和第四支杆116。

高架点火器16位于高架火炬多孔燃烧器18的上方并且与第三支杆115相连。高架火焰监测器17位于高架点火器16的上方并且与第四支杆116相连。

第一气管控制组件26包括第一低压截止阀261、第一低压电磁阀262和第二低压截止阀263，第一低压截止阀261、第一低压电磁阀262和第二低压截止阀263均连通在低压气管24上。

第一低压电磁阀262位于第一低压截止阀261和第二低压截止阀263之间，第一低压电磁阀262通过电线与控制机柜31相连。

第二气管控制组件27包括第一高压截止阀271、第一高压电磁阀272和第二高压截止阀273，第一高压截止阀271、第一高压电磁阀272和第二高压截止阀273均连通在高压气管25上。

第一高压电磁阀272位于第一高压截止阀271和第二高压截止阀273之间，第一高压电磁阀272通过电线与控制机柜31相连。

压力表22连接在阻火器23前方的第一主气管21上，第一主气管21的进气口出设置进气连接头，压力表22通过线路与控制机柜31相连。外筒体111呈圆筒状，外筒体的下端设置有筒体稳定底座117。

实施例2

以油田开发生产阶段产生的伴生气燃烧处理为例对综合火炬系统进行说明，某一综合火炬系统的火柜筒11的直径为0.8m、筒体高度为6.5m，低压气管的工作压力为0.6kpa-15kpa，处理量可达600m³/d；高压气管的工作压力为0-800kpa，处理量可达48000m³/d。

正常生产情况下油田产生的伴生气基本通过低压气管进入地面燃烧器12在火柜筒11内部燃烧，火焰不冒出火柜筒11，实现在筒体内部的密闭燃烧，高架火炬处于备用状态。

当事故紧急工况下排放的废气量超出地面燃烧器12的燃烧的负荷要求时，保持地面燃烧器的燃烧状态，同时第一高压电磁阀272打开，使得紧急工况下部分废气在地面火炬内部封闭燃烧的同时，另部分废气在火柜筒11的上部内的高架火炬多孔燃烧器18中燃烧。

实施例3

正常生产情况下难以利用废气排入废气管线首先经过压力表22，压力表22检测到压力升高信号即有废气排入，此时压力表22将压力信号传输给控制机柜31。在控制机柜31内对压力进行判断。

当压力为0.6kpa-15kpa时即满足地面火炬燃烧负荷，则控制机柜31传输信号迅速开启第一低压电磁阀262及地面点火器13，废气先后经过阻火器23、第一低压截止阀261、第一低压电磁阀262、第二低压截止阀263进入地面燃烧器12后带压喷射而出，由地面点火器13点燃，地面火焰监测器14检测到火焰后关闭地面点火器13。

废气在火柜筒11内部密闭燃烧，火焰不冒出火柜筒11，因而热辐射较小。其中，地面燃烧器12采用多点式喷射式燃烧器，废气带压高速从燃烧器喷射口喷射而出，引射的空气从通风口处进入筒体内部实现地面燃烧器的扩散燃烧，通过优化燃烧器喷射孔的孔径及间距将火焰分割成多个小火苗可以有效降低火焰高度，减少燃烧室尺寸。

实施例4

事故工况下瞬间大量废气进入废气管道时。废气管道上的压力表22检测到压力变化信号，压力表22的压力信号传输给控制机柜31。在控制机柜31内对压力进行判断，当压力＞15kpa且有上升趋势时表明废气排放量超出地面火炬燃烧负荷要求，保持地面燃烧器的燃烧状态同时由控制机柜31输出控制信号开启第一高压电磁阀272。

大量废气经过第一高压截止阀271、第一高压电磁阀272和第二高压截止阀273后由高压喷嘴15喷射而出，喷射出的废气由筒体内部的地面燃烧器12燃烧火焰引燃，火焰经过高架火炬多孔燃烧器18被割成多个小火苗，高架火炬多孔燃烧器18有效降低火焰高度。

实施例5

高架火焰监测器17用于监测高压喷嘴废气燃烧状态。若第一高压电磁阀272开启而未检测到高架火炬燃烧即高压喷嘴15喷射出的废气未被地面燃烧器12引燃，则由控制机柜31传输信号迅速开启高架点火器16，高压喷嘴15喷射出的废气经过高架火炬多孔燃烧器18后被高架点火器16点燃。

高架火焰监测器17检测到火焰燃烧后即关闭高架点火器16。在此事故工况下一部分废气在地面火炬内部通过低压地面燃烧器12密闭处理的同时，其余废气在高架火炬多孔燃烧器18内进行燃烧处理。高架火炬多孔燃烧器18采用孔口上下贯穿的耐高温燃烧头，通过优化喷射孔口孔径及间距将火焰分割成多个小火苗可有效降低火焰高度，减少热辐射。

实施例6

本发明综合火炬系统的用电可由太阳能供电系统提供，太阳能电池板321吸收光后即产生电流，太阳能电池板321与变电箱322相连接，通过变电箱322内的调压装置可实现对控制机柜31的稳定供电，同时变电箱322内的充电控制器与蓄电池323相连接，实现对蓄电池323的充电，从而解决边远地区缺少电源的点火问题。

在发明的描述中，需要理解的是，术语、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”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，因此不能理解为对发明的限制。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

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