專(zhuān)利名稱(chēng)：觀察燃燒器火焰的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種觀測(cè)爐子中火焰的方法和裝置，例如石油化工裂化反應(yīng)器的熱解間中的燃燒器火焰。
背景技術(shù)：
在石油裂化器中，來(lái)自天然氣的較大碳?xì)浞肿永缫彝楹捅椋蛘邅?lái)自石油的更重液體例如石腦油和汽油被分裂成為更小的分子。通常通過(guò)這種手段來(lái)得到烯族烴例如乙烯，這些烯族烴本身就很有用處或者可以用在聚合加工中。
對(duì)于乙烷和丙烷，氣體被加熱到大約800℃以上，在該溫度下分子中的點(diǎn)鍵斷開(kāi)產(chǎn)生出許多更小的分子。然后就可以分離出想要的產(chǎn)品。在裂化較重物質(zhì)時(shí)也是使用相同的原理，但是由于分子大得多，因此將得到范圍大得多的更小分子。雖然一些加工得到的烯族烴產(chǎn)量更小，但生產(chǎn)出了許多其它有用的副產(chǎn)品。
在一個(gè)典型的乙烷裂化工廠中，裂化發(fā)生在熱解間中。在這里，乙烷被泵送通過(guò)位于爐子內(nèi)的直徑為100-150mm的管道的迷宮，在這里它被加熱到大約800℃并且進(jìn)行裂化。乙烷從不與熱源直接接觸，如果發(fā)生這種情況它就會(huì)被點(diǎn)燃，其后果是可怕的。
典型地，熱解間包括多個(gè)與管道相鄰設(shè)置的燃燒器，乙烷被泵送通過(guò)這些管道。燃燒器通過(guò)燃燒燃料例如天然氣來(lái)將管道中的氣體加熱到所需溫度。
為得到裂化器的最大熱效率，從每個(gè)燃燒器產(chǎn)生的火焰都應(yīng)當(dāng)保持所需的尺寸和方向。這可以通過(guò)調(diào)節(jié)燃燒器的燃料供給量和/或通過(guò)調(diào)節(jié)提供給空氣的燃料的比率和/或通過(guò)調(diào)節(jié)燃料噴射的方向來(lái)完成。
為了監(jiān)測(cè)燃燒器火焰的尺寸和方向，操縱器按規(guī)律的間隔來(lái)觀察火焰的情況，然后作出任何可能需要的調(diào)節(jié)。然而，熱解間中的熱會(huì)將裂化器的壁加熱到大約1100℃。因此，輻射熱從壁上發(fā)射出來(lái)并且造成明亮的背景，在這種背景下很難看清楚燃燒器火焰的情況。
在過(guò)去，克服這個(gè)問(wèn)題的方式是，給火焰添加銅或者碳酸氫鈉來(lái)得到在裂化器壁的明亮背景下仍然可見(jiàn)的顏色。然而為了做到這一點(diǎn)，必須將熱解室打開(kāi)然后將銅或碳酸氫鈉投入火焰中?？梢岳斫?，在所討論的操作溫度下這是一個(gè)會(huì)導(dǎo)致很大不便和能量損失的復(fù)雜過(guò)程。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明尋求提供一種觀察爐子例如裂化器的熱解室中的燃燒器火焰的方法，這種方法可以迅速而容易地實(shí)施，并且不需要損失爐子的熱量。
申請(qǐng)人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，如果燃燒器火焰發(fā)出的光線(xiàn)或者該光線(xiàn)的一部分可以從爐內(nèi)的背景輻射光線(xiàn)中分離，那么不需要使用復(fù)雜的解決辦法例如往火焰中投放添加劑，就可以觀察到該燃燒器火焰。
從第一個(gè)方面來(lái)看，本發(fā)明提供了一種觀察爐子中燃燒器所產(chǎn)生的火焰的方法，包括通過(guò)干擾過(guò)濾器來(lái)觀察火焰，該干擾過(guò)濾器僅適于透過(guò)較窄波長(zhǎng)范圍的光線(xiàn)，其中該波長(zhǎng)范圍所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)是燃燒器火焰發(fā)出的光線(xiàn)中比爐子的環(huán)境光線(xiàn)要強(qiáng)的波長(zhǎng)。
因此，干擾過(guò)濾器用來(lái)遮蔽大部分爐內(nèi)的環(huán)境光線(xiàn)，從而可以清楚地看見(jiàn)燃燒器火焰。
可以理解，干擾過(guò)濾器的波長(zhǎng)范圍可以通過(guò)對(duì)燃燒器火焰實(shí)行光譜分析以找出其光譜中最高波長(zhǎng)的方式來(lái)確定。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，爐子是石油裂化器的熱解間。當(dāng)裂化器的壁被加熱到很高的溫度時(shí)，它們發(fā)出高強(qiáng)度的白光，該白光使得在正常情況下很難看見(jiàn)甚至根本不可能看見(jiàn)裂化器中的燃燒器火焰，在這種環(huán)境下該方法是尤其有利的。
典型地，在石油裂化器中燃燒的燃料為天然氣，并且最典型的是氫氣、甲烷和空氣的混合物。測(cè)試已經(jīng)表明這種燃料可以包含微量的鈉。其原因還不為人知，但被認(rèn)為是因?yàn)榧淄楹吞烊粴饨?jīng)常來(lái)自有鹽存在的環(huán)境。因此在本發(fā)明方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所使用的過(guò)濾器是鈉干擾過(guò)濾器，除了燃料中鈉微量元素所發(fā)出的鈉光外，該過(guò)濾器基本上過(guò)濾掉了所有的光線(xiàn)。
優(yōu)選地，鈉干擾過(guò)濾器具有近似為10nm的通帶寬度，因此波長(zhǎng)為0.584到0.594μm的光線(xiàn)可以穿過(guò)過(guò)濾器。更加優(yōu)選地，通帶寬度為2到5nm，并且仍是更加優(yōu)選地，通帶寬度為1nm，這樣僅波長(zhǎng)為0.589μm的光線(xiàn)可以穿過(guò)過(guò)濾器。
使用鈉干擾過(guò)濾器是特別有利的，因?yàn)閷?shí)際上在爐內(nèi)的環(huán)境光線(xiàn)中沒(méi)有鈉波長(zhǎng)的光線(xiàn)存在，因而使用這種方法可以非常清楚地看到燃燒器火焰。
使用鈉干擾過(guò)濾器來(lái)觀察爐子中的燃燒器火焰憑其本身被認(rèn)為是具有新穎性和創(chuàng)造性的，因此，從另一個(gè)方面來(lái)看，本發(fā)明提供了一種觀察爐子中燃燒器所產(chǎn)生的火焰的方法，包括通過(guò)干擾過(guò)濾器來(lái)觀察火焰，該干擾過(guò)濾器僅適于透過(guò)鈉波長(zhǎng)的光線(xiàn)。
鈉干擾過(guò)濾器可以采取任何形式，并且可以通過(guò)和已知系統(tǒng)中的一樣在使用時(shí)打開(kāi)的門(mén)來(lái)觀察爐子中的燃燒器。然而優(yōu)選地，在爐子的壁中設(shè)置窗口，通過(guò)該窗口可以觀察燃燒器。這樣的好處是爐子不必每次在觀察燃燒器時(shí)都打開(kāi)。因此爐子內(nèi)的溫度不會(huì)受到干擾，并且不會(huì)因按規(guī)律間隔開(kāi)閉爐子而產(chǎn)生可使火焰動(dòng)作變形的熱流。
優(yōu)選地，該窗口由石英制成，這是一種可以承受橫穿過(guò)爐壁的溫度梯度而同時(shí)又可以提供所需透明度的材料。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，干擾過(guò)濾器可以設(shè)置成附著于爐子窗口上的面板。
仍是更加優(yōu)選地，過(guò)濾器是在需要時(shí)可由使用者放置于窗口上或者拿開(kāi)的面板。例如，過(guò)濾器可以絞接到爐壁上從而可以對(duì)其進(jìn)行快速容易地調(diào)節(jié)。
在一個(gè)可選實(shí)施例中，提供一副眼鏡或護(hù)目鏡，該眼鏡或護(hù)目鏡包括設(shè)置在其每個(gè)鏡片上的干擾過(guò)濾器。這樣的好處是例如可以讓使用者帶著眼鏡從一個(gè)爐子到下一個(gè)爐子的觀察火焰。護(hù)目鏡還具有另外的好處是它們同樣可以與傳統(tǒng)的爐子一起使用，在該傳統(tǒng)的爐子中，當(dāng)使用者想要看到爐子內(nèi)部時(shí)沒(méi)有密封的窗口而僅有打開(kāi)的門(mén)可供進(jìn)行觀察。
仍是在本發(fā)明另外的優(yōu)選實(shí)施例中，干擾過(guò)濾器可以設(shè)置在照相機(jī)中，該照相機(jī)布置在爐子內(nèi)并且適于按規(guī)律的間隔給燃燒器拍照。然后來(lái)自照相機(jī)的信息被傳輸給操縱器，該操縱器可以從遠(yuǎn)處對(duì)燃燒器實(shí)施任何必要的調(diào)節(jié)。在需要相當(dāng)多的員工在原地監(jiān)視每個(gè)爐子運(yùn)作的大規(guī)模精煉廠或相似規(guī)模的生產(chǎn)工廠中，這很顯然是有利的。
理想的是給照相機(jī)設(shè)定程序，使其大約每10分鐘給燃燒器拍照一次。
可以理解爐子通常包括多個(gè)燃燒器，并且在石油裂化器的情況下，可能會(huì)設(shè)置十個(gè)或更多的燃燒器。因此如果需要的話(huà)，可以給照相機(jī)設(shè)定程序，使其沿著一排燃燒器移動(dòng)并且為各個(gè)燃燒器或燃燒器組拍攝數(shù)張圖片。
從另一個(gè)方面來(lái)看，本發(fā)明提供了一種觀察爐子中燃燒器所產(chǎn)生的火焰的裝置，包括僅適于透過(guò)較窄波長(zhǎng)范圍的光線(xiàn)的干擾過(guò)濾器，其中該波長(zhǎng)范圍所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)是燃燒器發(fā)出的光線(xiàn)中比爐子的環(huán)境光線(xiàn)要強(qiáng)的波長(zhǎng)。
優(yōu)選地，干擾過(guò)濾器為鈉干擾過(guò)濾器。
設(shè)置鈉干擾過(guò)濾器憑其本身被認(rèn)為是具有新穎性和創(chuàng)造性的，因此從另一個(gè)方面來(lái)看，本發(fā)明提供了一種觀察爐子中燃燒器所產(chǎn)生的火焰的裝置，包括僅適于透過(guò)鈉波長(zhǎng)的光線(xiàn)的干擾過(guò)濾器。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該裝置還包括設(shè)置在爐子壁中的窗口，通過(guò)該窗口可以觀察燃燒器。
優(yōu)選地，該窗口由石英制成。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，干擾過(guò)濾器可以設(shè)置成附著于爐子密封窗口上的面板。
仍是更加優(yōu)選地，過(guò)濾器是在需要時(shí)可以由使用者放置于窗口上或者拿開(kāi)的面板。例如，干擾過(guò)濾器可以絞接到爐壁上從而可以對(duì)其進(jìn)行快速容易地調(diào)節(jié)。
在窗口上設(shè)置面板憑其本身被認(rèn)為是具有新穎性和創(chuàng)造性的，并且從另一個(gè)方面來(lái)看，本發(fā)明提供了一種爐子，包括裝在其壁內(nèi)的燃燒器以及設(shè)置在爐子壁中的窗口，其中干擾過(guò)濾器設(shè)置在窗口之中或者之上，該干擾過(guò)濾器僅適于透過(guò)較窄波長(zhǎng)范圍的光線(xiàn)。
在一個(gè)可選實(shí)施例中，該裝置包括一副眼鏡或者護(hù)目鏡，該眼鏡或者護(hù)目鏡包括設(shè)置在其每個(gè)鏡片上的干擾過(guò)濾器。
設(shè)置這種護(hù)目鏡憑其本身同樣也被認(rèn)為是具有新穎性和創(chuàng)造性的，因而從另一個(gè)方面來(lái)看，本發(fā)明提供了一種眼鏡，包括其每個(gè)鏡片上都設(shè)置有干擾過(guò)濾器的眼鏡，其中該干擾過(guò)濾器僅適于透過(guò)較窄波長(zhǎng)范圍的光線(xiàn)。
在本發(fā)明的另一個(gè)可選實(shí)施例中，該裝置包括其中設(shè)置有干擾過(guò)濾器的照相機(jī)，其中該照相機(jī)布置在爐子內(nèi)并且適于按規(guī)律的間隔給燃燒器拍照。然后來(lái)自照相機(jī)的信息被傳輸給操縱器，該操縱器可以從遠(yuǎn)處對(duì)燃燒器實(shí)施任何必要的調(diào)節(jié)。
理想的是給照相機(jī)設(shè)定程序，使其大約每10分鐘給燃燒器拍照一次。
可以理解爐子通常包括多個(gè)燃燒器，并且在石油裂化器的情況下，可能會(huì)設(shè)置十個(gè)或更多的燃燒器。因此如果需要的話(huà)，可以給照相機(jī)設(shè)定程序，使其沿著一排燃燒器移動(dòng)并且為各個(gè)燃燒器或燃燒器組拍照。


現(xiàn)在將僅通過(guò)例子并且參照附圖來(lái)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在這些附圖中圖1示意性地示出了石油裂化器的熱解間；以及圖2示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一副護(hù)目鏡。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，石油裂化器包括熱解間1，在該熱解間中石油被加熱以實(shí)施裂化過(guò)程。熱解間包括許多管道或管3，在使用中石油將流經(jīng)這些管子。燃燒器5設(shè)置在熱解間的底部7中，并且另外的燃燒器9也同樣設(shè)置在后壁11中。燃燒器5、9燃燒通過(guò)管道網(wǎng)(未示出)提供給它們的氫氣、空氣和甲烷的混合物。
燃燒器每個(gè)都產(chǎn)生出無(wú)遮蓋火焰13，必須對(duì)火焰的尺寸和方向進(jìn)行控制來(lái)保證石油管3的均勻受熱。為了監(jiān)測(cè)火焰13的尺寸和方向，石英窗口15設(shè)置在熱解間的壁中。該窗口被密封，從而熱解間內(nèi)燃燒器火焰的溫度和穩(wěn)定度都不會(huì)受到來(lái)自窗口的空氣流的影響。
如圖2所示，在觀察火焰13時(shí)提供了護(hù)目鏡17給使用者戴上。如圖所示，鈉干擾過(guò)濾器19設(shè)置在護(hù)目鏡的每個(gè)鏡片上。鈉干擾過(guò)濾器具有近似為1nm的通帶，從而僅僅波長(zhǎng)為0.589μm的光線(xiàn)可以穿過(guò)該過(guò)濾器。因此，當(dāng)戴上護(hù)目鏡的使用者通過(guò)窗口15觀察燃燒器5、9的火焰13時(shí)，僅燃燒器火焰中的由鈉微量元素發(fā)出的光線(xiàn)可以被看到，而由白熱發(fā)光的熱解間壁發(fā)出的環(huán)境光線(xiàn)都被過(guò)濾掉。因此，使用者可以清楚地看見(jiàn)火焰，并從而可以確定是否需要對(duì)它們的尺寸和/或方向進(jìn)行一些調(diào)節(jié)。
任何燃燒器火焰所需要的調(diào)節(jié)都是通過(guò)調(diào)節(jié)單個(gè)燃燒器的燃料供給量和/或通過(guò)調(diào)節(jié)供給燃燒器的空氣和燃料的比率和/或通過(guò)調(diào)節(jié)單個(gè)燃燒器發(fā)射的燃料的噴射方向來(lái)實(shí)施的。
可以理解，上面描述的本發(fā)明實(shí)施例僅僅是其優(yōu)選實(shí)施例。因此在不脫離所要求的本發(fā)明范圍內(nèi)，可以對(duì)其進(jìn)行許多變化。例如，設(shè)置的干擾過(guò)濾器可以具有不同波長(zhǎng)的通帶，例如可以對(duì)應(yīng)于燃燒器火焰中其它微量元素的波長(zhǎng)。此外，干擾過(guò)濾器可以不設(shè)置在上述的護(hù)目鏡上，而是自己設(shè)置在朝著爐子的窗口之中或之上，或者設(shè)置在布置于爐內(nèi)的照相機(jī)中。
因此可以理解，上面的描述僅僅是通過(guò)例子給出的，其目的并不是用來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制。
權(quán)利要求
1.一種觀察爐子中燃燒器所產(chǎn)生的火焰的方法，包括通過(guò)干擾過(guò)濾器來(lái)觀察火焰，該干擾過(guò)濾器僅適于透過(guò)較窄波長(zhǎng)范圍的光線(xiàn)，其中該波長(zhǎng)范圍所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)是燃燒器發(fā)出的光線(xiàn)中比爐子的環(huán)境光線(xiàn)要強(qiáng)的波長(zhǎng)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中過(guò)濾器為鈉干擾過(guò)濾器。
3.一種觀察爐子中燃燒器所產(chǎn)生的火焰的方法，包括通過(guò)干擾過(guò)濾器來(lái)觀察火焰，該干擾過(guò)濾器僅適于透過(guò)鈉波長(zhǎng)的光線(xiàn)。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其中爐子是石油裂化器的熱解間。
5.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中燃燒器燃燒的燃料是天然氣。
6.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中燃燒器燃燒的燃料是氫氣、甲烷和空氣的混合物。
7.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中在爐子的壁中設(shè)置窗口，通過(guò)該窗口可以觀察燃燒器。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其中窗口由石英制成。
9.如權(quán)利要求7或8所述的方法，其中干擾過(guò)濾器被設(shè)置成附著于爐子窗口上的面板。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中面板被絞接到爐子上，從而該面板在需要時(shí)可以由使用者放置于窗口上或者拿開(kāi)。
11.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中提供一副在其每個(gè)鏡片上都具有干擾過(guò)濾器的眼鏡或護(hù)目鏡。
12.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中干擾過(guò)濾器設(shè)置在照相機(jī)中，該照相機(jī)布置在爐子內(nèi)并且適于按規(guī)律的間隔給燃燒器拍照。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中來(lái)自照相機(jī)的信息被傳輸給操縱器，該操縱器從遠(yuǎn)處對(duì)燃燒器實(shí)施任何必要的調(diào)節(jié)。
14.如權(quán)利要求12或13所述的方法，其中給照相機(jī)設(shè)定程序，使其大約每10分鐘給燃燒器拍照一次。
15.如權(quán)利要求12到14任一項(xiàng)所述的方法，其中給照相機(jī)設(shè)定程序，使其沿著一排燃燒器移動(dòng)并且依次為一個(gè)或多個(gè)燃燒器組拍照。
16.一種觀察爐子中燃燒器所產(chǎn)生的火焰的裝置，包括僅適于透過(guò)較窄波長(zhǎng)范圍的光線(xiàn)的干擾過(guò)濾器，其中該波長(zhǎng)范圍所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)是燃燒器火焰發(fā)出的光線(xiàn)中比爐子的環(huán)境光線(xiàn)要強(qiáng)的波長(zhǎng)。
17.如權(quán)利要求16所述的裝置，其中干擾過(guò)濾器為鈉干擾過(guò)濾器。
18.一種觀察爐子中燃燒器所產(chǎn)生的火焰的裝置，包括僅適于透過(guò)鈉波長(zhǎng)的光線(xiàn)的干擾過(guò)濾器。
19.如權(quán)利要求16、17或18所述的裝置，其中在爐子的壁中設(shè)置窗口，通過(guò)該窗口可以觀察燃燒器。
20.如權(quán)利要求19所述的裝置，其中窗口由石英制成。
21.如權(quán)利要求19或20所述的裝置，其中干擾過(guò)濾器被設(shè)置成附著于爐子窗口上的面板。
22.如權(quán)利要求20或21所述的裝置，其中過(guò)濾器是在需要時(shí)可以由使用者放置于窗口上或者拿開(kāi)的面板。
23.如權(quán)利要求16到22任一項(xiàng)所述的裝置，其中該裝置包括一副眼鏡或護(hù)目鏡，該眼鏡或護(hù)目鏡包括設(shè)置在其每個(gè)鏡片上的干擾過(guò)濾器。
24.如權(quán)利要求16到23任一項(xiàng)所述的裝置，其中該裝置包括其中設(shè)置有干擾過(guò)濾器的照相機(jī)，其中該照相機(jī)布置在爐子內(nèi)并且適于按規(guī)律的間隔給燃燒器拍照。
25.如權(quán)利要求24所述的裝置，包括將來(lái)自照相機(jī)的信息傳輸給操縱器的裝置，以及從遠(yuǎn)處對(duì)燃燒器實(shí)施任何必要調(diào)節(jié)的裝置。
26.如權(quán)利要求24或25所述的裝置，其中給照相機(jī)設(shè)定程序，使其大約每10分鐘給燃燒器拍照一次。
27.如權(quán)利要求24到26任一項(xiàng)所述的裝置，其中給照相機(jī)設(shè)定程序，使其沿著一排燃燒器移動(dòng)并且依次為一個(gè)或多個(gè)燃燒器組拍照。
28.一種爐子，包括裝在其壁內(nèi)的燃燒器以及設(shè)置在爐子壁中的窗口，其中干擾過(guò)濾器設(shè)置在窗口之中或者之上，該干擾過(guò)濾器僅適于透過(guò)較窄波長(zhǎng)范圍的光線(xiàn)。
29.一種眼鏡，包括設(shè)置于其每個(gè)鏡片上的干擾過(guò)濾器，其中該干擾過(guò)濾器僅適于透過(guò)較窄波長(zhǎng)范圍的光線(xiàn)。
全文摘要
提供了一種觀察爐子中燃燒器所產(chǎn)生的火焰的方法，包括通過(guò)干擾過(guò)濾器來(lái)觀察火焰，該干擾過(guò)濾器僅適于透過(guò)較窄波長(zhǎng)范圍的光線(xiàn)，其中波長(zhǎng)范圍所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)是燃燒器發(fā)出的光線(xiàn)中比爐子的環(huán)境光線(xiàn)要強(qiáng)的波長(zhǎng)。該方法尤其適用于觀察石油裂化器中由天然氣燃燒器所產(chǎn)生的火焰，并且優(yōu)選的波長(zhǎng)范圍是鈉的波長(zhǎng)。
文檔編號(hào)A61F9/02GK1628244SQ02829010
公開(kāi)日2005年6月15日 申請(qǐng)日期2002年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月11日
發(fā)明者埃米爾·埃德溫, 托爾·阿尼森 申請(qǐng)人:博里利斯技術(shù)公司