改进可燃气体燃烧的装置 本发明涉及一种用于使一种可燃气体和一种助燃剂处于最佳燃烧比例的装置，特别是使含烃的低压可燃气体得到无烟燃烧。
现有技术
人们知道，要燃烧的气体的流量与燃烧所需的空气流量之间的比例在任何时刻都应大于或等于化学剂量比，使燃烧器能够完全自主操作，不需要补充外界空气。人们还知道，一种含烃气体的燃烧，例如炼油厂或油气田燃烧含有硫化氢的残余气或含烃气态排放物，要得到最佳燃烧，必须满足三个主要条件，专业中通常称为“3T”。
实际上，如果燃烧所需的空气量不足，并且3T，即火焰的温度(Temperature)、燃烧前空气和气体的混合时间(Temps)和加在混合物上的紊流度(Turbulence)得不到满足，则这些气体或气态排放物的不完全燃烧会放出令人恶心的气味，特别是主要由未燃烧的烃类组成的浓密的黑烟，同时对环境产生损害。
这种不完全燃烧，特别是在燃烧地点出现黑烟的主要原因是空气量不足，不利于没有未燃烧烃类的完全燃烧。实际上，当燃烧气体的流量较大，并且这些可燃气体的供气压力非常低时，商业上具备的燃烧器一般缺乏通过燃烧器供气管出口处的气体压力使火焰的通风足够活跃地功效。因此需要能够通过各种技术手段从外界提供燃烧所需的空气，例如借助水蒸气给燃料-助燃剂混合物提供能量。
为了借助外界流体从大量的空气得到足够的混合能量，已经提出一些装置，外界流体如穿过喷射器的水蒸气或其它流体作为“工作流体”，例如压缩空气，或借助很强的鼓风机引入燃烧所需的空气和紊流。这些装置一般效率低下，为了补偿效率的不足，必须使用大量的工作流体，而在要消除气体的燃烧地点并不总是具备需要的流量。
例如在使用水蒸气作为工作流体的情况下，由于使用流量大，大量的消耗具有以下缺点：
—流体通过管子和喷射器时发出很大的噪声；
—火焰的冷却，使一些气体的正确燃烧条件得不到保证，例如酸气、如H2S的完全氧化所需的温度为700℃，在这些条件下达不到这个温度，因此产生有毒的和难闻的排放物；
—现场的能量平衡可能会出现赤字，因为这取决于水蒸气的产量。
油气生产现场一般没有现成的水蒸气，并且燃烧气体的压力也很低，不能作为工作气体，也就是不能给这些气体带来燃烧所需的足够空气，以及得到燃料-助燃剂的混合能量，因此，这些含烃气体的燃烧是不完全的，所以从燃烧地点产生浓密的黑烟。
因此，燃烧器的制造者提出一种给燃烧器的火焰通风的系统，这种系统在于，通过燃烧器下的大功率电动鼓风机组为燃烧提供空气，并且对于要燃烧的容量，用自动阀分级供气。这种通过复杂的仪器进行操纵的系统有出现不可接受故障的危险，因为在炼油厂的燃烧的气收集器中可能产生危险的阻塞，例如一个被操纵的阀门处于关闭位置。另外，这种火焰通风系统导致很高的投资成本和操作费用，但又不可靠，并且当燃烧气体含有易燃的液态烃(也称为凝析油)时会产生安全问题，这些液态烃可能会落到燃烧器下面的鼓风机上。
本申请人持有的欧洲专利No.99828提出了一种用引入的空气燃烧可燃流体混合物的装置，该装置中这些可燃流体通过一些具有环形横截面的喷射器进入形成文氏管的燃烧器体中，喷射器沿燃烧器体的轴线同轴分布。这种装置的主要缺点是制造困难，因为需要精确、严格的加工。另外，还希望改进这种装置的性能，以提高装置的效率，特别是改进形成燃烧器的文氏管扩散部分中流体喷射速度剖面的均匀性。
因此，本申请人进行了研究，以便找到满足技术方面的简单、可靠，同时在炼油厂和采油现场的相应投资成本又较低的解决办法，给含烃低压气体的燃烧提供足够的空气，改善这种气体最佳燃烧所需的条件，特别是得到无烟燃烧。
本发明概述
因此，本申请人提出了一种使含有能够在空气中燃烧的烃类的气体燃烧的装置，该装置中，可燃气通过一个由至少一个中心供气管到达，中心供气管由至少一个位于文氏管体轴线中的管子组成，该装置的特征在于，多个供气管沿至少一个环形分布在文氏管体的中心供气管周围。
因此，本发明所述装置的优点是，即使在可燃气压力很低并且含有凝析油时也能使含烃气体完全燃烧，且无烟。
阅读下面的描述并参照只作为示例的图1、2a、2b和2c，可以了解本发明装置的其它优点和特征。
【附图说明】
图1为本发明装置的正面和沿I-I的剖面示意图。
图2a为图1装置的俯视示意图，该装置带有多个管子，以环形的方式分布在一个单一的环形上，环形的中心位于文氏管体的轴线上。
图2b为图1装置一个变型的俯视示意图，该装置带有多个管子，分布在两个环形上。
图2c为图1装置的另一个变型的俯视示意图，其中可燃气的中心供气管被第二组环形分布的多个管子所代替。
本发明的详细描述
如图1和图2a所示，本发明的装置包括一个可燃气的中心供气管1，位于中心和文氏管体2的入口处。体2包括一个锥形的下部3，一般称为“收敛部分：该部分延长为一个称为“颈部”的柱形部分4。这个柱形部分4又延长为一个发散的锥形上部5。
中心供气管1一般包括一个横截面为环形并且与体2同轴的中心管。这个中心管从外界经过收敛部分3一直延伸到体2中的一个点，该点一般在收敛部分3与颈部4的连接处。
根据本发明，多个附加管6设在中心供气管1的周围。本发明的装置至少有三个环形分布的管子，管子的最大数量取决于文氏管体的大小，并且可以达到几十个。如图2a、2b所示，管6一般环形均匀分布。
这些附加管6最好都基本相同，横截面基本为圆形，至少环形分布在中心供气管的周围并且在文氏管体的轴线AA最外面的管子能够沿与文氏管体的轴线AA形成的角度α将可燃气喷射到所述文氏管体中，α角大于3°，并最好与发散部分与所述轴线形成的角度基本相等。管6的下部8可以是柱形，并且与体2的轴线A-A基本平行，而正如从图1看到的，上部7与轴线A-A的倾斜角基本上等于发散部分5与该轴线A-A的倾斜角。在本发明的一个图中未示的变型中，管子的轴线与文氏管体的轴形成的角度可以等于发散部分与文氏管体轴线形成的角度。
如图2b所示，管子可以沿几个环形分布在可燃气中心供气管的周围，环形的中心在文氏管体的轴线A-A上。
所有的附加管6在体2中伸入到同样的深度，该深度可以等于或小于中心管1在体2中的深度。中心管可以有不同的直径，最好大于环形分布的管子的直径。
根据图2c所示的变型，中心管1被第二组环形分布在轴线AA周围的多个管子所替代，管子6包围在第二组管子的周围，第二组管子沿至少一个环形进行分布，该环形的中心在文氏管体的轴线AA上。确定每个管子6的尺寸的方法是，一方面要使环形分布在至少一个环形上的所有管子的内径相同，另一方面是每个管子能够输送1％-33％，最好5％-33％的可燃气。另外，分布在至少一个环形上的管子的端部能够带有气体喷射装置，如喷嘴。
中心管1，或必要时，至少分布在一个环形上的代替中心管1的第二组多个管子以及分布在至少一个环形上的附加管6都可以与同一个可燃气供应管9连接。在这种情况下，这些管子通过供气管9与一个可燃气源连接，这个气源可以是复合的，例如烃类、硫化氢H2S，或这些气体的混合物。
燃烧在体2内的管子1和6的出口处产生，但是，由于同时存在中心管1和附加管6，气体的速度分布比用普通的燃烧器观察到的速度分布好，这有利于工作流体与助燃剂之间，也就是从这些管子流出的可燃气与引入流体即空气之间的热交换和紊流。由此产生较高的携带空气性能，可以用可燃气在空气中的总稀释率约为40来定量说明这一点。(作为比较，普通燃烧器的稀释率为3-10)。另外，即使给本装置提供压力非常低的工作流体，本发明所述装置的空气携带量也是非常大的。
本申请人在一个称为“燃烧坑”的地面燃烧器上进行了试验。在使用由唯一一个燃烧气供气管和一个只带有一个中心供气管的文氏管组成的普通燃烧器时，产生了浓密的黑烟，证明气体燃烧不完全。相反，在同样的高流量、低压力可燃气的条件下使用本发明所述的装置得到无烟燃烧。另外，火焰中携带的凝析油也无烟燃烧。而使用普通燃烧器得到完全燃烧需要高30倍的气体压力。
另外，使用本发明的装置建立了有利于减少氧化氮的操作条件，如燃烧空气的分级以及通过火焰温度的均匀分布消除了火焰中特别热的区域，这样有一定的好处，因为已经证明，燃烧时形成的氧化氮有助于酸化、光化学污染、臭氧层的减少和温室效应增加的过程。