專利名稱：地面火炬預(yù)混型燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種石化設(shè)備，尤其是一種火炬氣燃燒裝置，具體地說是一種地面火炬預(yù)混型燃燒器。
背景技術(shù)：
目前，石油化工裝置和煉油裝置加工大量烴類物質(zhì)，在正常生產(chǎn)和事故時均不可避免地要排放相當(dāng)量易燃易爆物料，為了防止火災(zāi)及爆炸事故發(fā)生，保證設(shè)備和人身安全，均須設(shè)置火炬系統(tǒng)處理排放出的易燃易爆物質(zhì)?；鹁嫦到y(tǒng)由火炬氣收集管網(wǎng)和火炬裝置組成。一般來說，各火炬支干管匯入火炬氣總管，通過總管將火炬氣送到界區(qū)外的火炬?；鹁娴闹饕饔脼榘踩斔秃腿紵幚淼粞b置正常生產(chǎn)情況下排放出的多余的易燃易爆氣體；處理裝置試車、開車、停車時產(chǎn)出的易燃易爆氣體；因事故造成無法繼續(xù)生產(chǎn)或者部分流程中斷時必須將整個流程或主要設(shè)備中的可燃?xì)怏w緊急排放到火炬系統(tǒng)并通入不燃性氣體以保證人身和裝置的安全。在許多應(yīng)用場合，由于火炬所在地周圍環(huán)保的要求，需要產(chǎn)生較短的火焰面并能燃燒處理大流量的燃料。因此地面火炬的優(yōu)勢就在于在給定時間內(nèi)燃料廢氣的處理量變化范圍較大。同時為了適應(yīng)廢氣體積的變化并實現(xiàn)無煙燃燒，火炬系統(tǒng)中使用了多級燃燒器。每級燃燒器的流動由控制系統(tǒng)引導(dǎo)，通過這種方式可以供應(yīng)給每個燃燒器足夠的壓力，以確保卷吸足夠的空氣并與燃料廢氣充分混合，以確保在應(yīng)用范圍內(nèi)無煙燃燒。地面火炬通常指封閉火炬，但也包括開放式多燃燒器火炬，主要根據(jù)事故泄放量來選擇。前者主要用于泄放量較小的化工廠，后者主要用于泄放量大的乙烯和天然氣項目。地面火炬組成部件除有一般火炬所有的燃燒器、引火器及其點燃器和火焰探測器、密封裝置、氣液分離罐、易燃易爆氣體探測器、液封、管道、煙塵消除控制系統(tǒng)、輻射防護設(shè)備外，還有封閉體和燃?xì)馄绻?。地面火炬作為一種極為有效的封閉式廢氣焚燒系統(tǒng)，具有向四周擴散的熱輻射較小、檢修方便、最大限度減少對周圍環(huán)境的空氣污染、光污染和噪聲污染和占地面積少的特點。地面火炬系統(tǒng)中的燃燒器需要足夠緊湊排布以減小系統(tǒng)和包圍的圍墻的整體尺寸，同時彼此之間不能太靠近從而阻礙空氣流動并導(dǎo)致火焰聚集。另外廢氣流量必須限制在火焰不超過圍墻高度的范圍內(nèi)。系統(tǒng)還包括位于每排燃燒器端部的單一引燃裝置。當(dāng)前地面火炬燃燒器存在易冒黑煙、輔助氣體消耗量大、傳焰可靠性不足的問題，當(dāng)前使用的地面火炬燃燒器主要有兩種類型，一種為包括多個擴散噴嘴用于分配燃料廢氣并卷吸燃燒所需的空氣；另一種為預(yù)混型燃燒器(參考美國專利申請?zhí)朥S540362所公開的預(yù)混燃燒器，下稱專利I )。后者燃料廢氣通過噴嘴噴入預(yù)混合室，在進入預(yù)混合室之前卷吸部分空氣并與廢氣在其中進行預(yù)混，混合氣體從預(yù)混合室頂部噴入大氣中燃燒，并繼續(xù)卷吸二次空氣完成燃燒過程。前者產(chǎn)生的整體火焰面中包括燃料的中央密集區(qū)，該區(qū)域保持穩(wěn)定直至此火焰面的外部開始燃燒。隨著火焰面的外部燃燒，空氣才能進入火焰面內(nèi)部區(qū)域完成燃燒過程。這種形式的缺點在于由于各燃料噴流的相互作用，在不引起火焰長度增加或冒煙的情況下，難以增加廢氣處理量。而增加火焰長度通常需要增加地面火炬圍墻高度，這會顯著增加建設(shè)成本。后者的特點在于可以有效增大廢氣處理量，且在處理重碳?xì)浠衔锘虿伙柡蜌怏w時具有一定優(yōu)勢?？傮w上說，預(yù)混型火炬燃燒器相比擴散型火炬燃燒器，由于預(yù)先混合部分空氣，具有低煙、低焰的潛力。專利I提供了一種預(yù)混型火炬燃燒器的形式，其實際的預(yù)混處理量只有廢氣總處理量的15%到50%，只能起到部分預(yù)混燃燒的效果；受排放氣條件限制，當(dāng)預(yù)混部分的一次空氣不足時，由于外圍擴散燃燒的氣體流量占總處理量比例較高，燃燒后形成的煙氣分布于四周造成內(nèi)部區(qū)域二次空氣吸入困難，反而影響燃燒效果。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是針對現(xiàn)有的地面預(yù)混型火炬氣燃燒器預(yù)混效果不理想進而影響燃燒效果的問題，設(shè)計一種預(yù)混比例可高達50-95%，一次空氣系數(shù)為15-125%的地面火炬預(yù)混型燃燒器。本實用新型的技術(shù)方案是一種地面火炬預(yù)混型燃燒器，它包括輸氣總管2，其特征是所述的輸氣總管I連接有至少兩個下配氣支管3和至少兩個上配氣支管4 ;所述的每個下配氣支管3的出氣口上均安裝有噴嘴15，噴嘴15上安裝有將火炬氣與空氣進行混合以便于充分燃燒的預(yù)混室5，所述的預(yù)混室5由漸縮進氣管6和圓柱管組成，漸縮進氣管6的大端罩裝在噴嘴15上，漸縮進氣管6的小端與圓柱管的下端相連通，圓柱管的上端為預(yù)混氣體出口 7，預(yù)混氣體出口7的周圍安裝有點火器11 ;所述的上配氣支管4的出氣端與擴散燃燒用環(huán)管8相連通，環(huán)管8上設(shè)有擴散燃燒用噴孔9 ;在所述的輸氣總管2的出口端上安裝有頂部環(huán)管13，頂部環(huán)管13與蒸氣輸氣管12相連通，在頂部環(huán)管13上設(shè)有起到增加空氣混合和提高消煙性能的蒸汽噴嘴14。所述的預(yù)混室5通過支撐板10與輸氣總管2相連或通過三角支撐架28與下配氣支管3相連。所述的預(yù)混室5上端的預(yù)混氣體出口 7中安裝有聚火圈48。所述的噴嘴15為十字形噴嘴，在十字形噴嘴的四個臂45的上端46上設(shè)有噴孔47，噴孔47通過內(nèi)部通道與下配氣支管3相連通。所述的環(huán)管8固定在每個預(yù)混室5的上端或包絡(luò)固定在所有預(yù)混室5的外側(cè)。所述的下配氣支管3與輸氣總管2的連接處呈水平連接或傾斜連接。所述的下配氣支管3與輸氣總管2傾斜連接的傾斜角度為30-60度。所述的噴孔9軸心線與水平面的夾角為0-90度。本實用新型可用于處理各種范圍內(nèi)的可燃廢氣。預(yù)混合噴嘴用于將廢氣以高速噴入預(yù)混合室中，并在此過程中從外界卷吸定量空氣與之混合；預(yù)混合室包括底部進口、頂部出口和側(cè)壁，空氣和廢氣進口設(shè)在底部，混合后的氣體出口設(shè)在頂部，另外頂部還可設(shè)穩(wěn)焰槽起到穩(wěn)定火焰作用。做擴散燃燒的廢氣經(jīng)過管道分支進入頂部環(huán)形管內(nèi)，并從噴孔中高速噴出燃燒，這一部分火焰起到與鄰近燃燒器的傳焰作用同時也可起到穩(wěn)焰作用。管道用來將廢氣總管輸送來的氣體分成四個主要分支，每個分支繼續(xù)分為兩個次級分支分別做預(yù)混合和擴散燃燒。支撐結(jié)構(gòu)主要用于支撐預(yù)混合室和氣體環(huán)管，可包括斜向支撐和水平支撐。蒸汽輔助系統(tǒng)位于四個預(yù)混合室的內(nèi)側(cè)，環(huán)形分布，在中心空氣不足的情況下可起到輔助作用，提高燃燒效果。本實用新型預(yù)混合室的底部可包含有漸縮引射結(jié)構(gòu)，增強卷吸空氣的能力。預(yù)混排放氣可采用單噴嘴、分布型多孔噴嘴和康達結(jié)構(gòu)的噴射預(yù)混形式。主分支數(shù)可為3、4、5、6甚至更多，但因針對處理量、燃燒效果和成本綜合考慮。本實用新型中噴射入預(yù)混合室的廢氣量占廢氣處理總量的50%-95%范圍內(nèi)，噴入預(yù)混氣體可以有效降低火焰高度，同時可相應(yīng)的降低火炬塔強體高度以降低制造成本。本實用新型包括以此燃燒器為基礎(chǔ)的地面火炬，圍繞火炬的塔強和廢氣、蒸汽供應(yīng)管道。燃燒器布置方式包括橫向、縱向、十字星或方形。本實用新型的有益效果相比專利I的預(yù)混比例59Γ50%，本實用新型的預(yù)混比例高達50、5%，四周擴散燃燒主要起穩(wěn)焰和傳焰作用，降低了擴散火焰燃燒產(chǎn)生的黑煙和煙幕?，F(xiàn)實中，專利I優(yōu)選的1259^300%—次空氣系數(shù)需要很高的排放氣壓力和設(shè)備尺寸成本，在低壓地面火炬排放系統(tǒng)缺乏實用性。而在較低的一次空氣系數(shù)下，專利I燃燒器喪失其所述的性能特征，即火焰高度低、燃燒黑煙少的特征。本實用新型適應(yīng)的一次空氣系數(shù)更廣，159^125%，由于不需要過高的一次空氣系數(shù)，因此適合更廣的排放壓力條件(特別是壓力較低時)和排放氣種類。本實用新型采用特殊的多頭燃燒形式，提高了火焰外圍與空氣接觸混合的強度之夕卜，各火焰相互吸引形成中心集中火焰區(qū)，當(dāng)一次空氣不足時，中心環(huán)管蒸汽噴射并卷吸二次空氣，直接作用于中心集中火焰的內(nèi)部，即在總火焰的內(nèi)部和外圍分別形成二次空氣混合界面，提高燃燒效果，以此彌補一次空氣不足的問題。同時不影響穩(wěn)焰和傳焰效果。本實用新型由于采用多頭裝配形式，除提高火焰與空氣的二次接觸面積，通過合理的燃燒器尺寸設(shè)計和擴散燃燒 傳焰設(shè)計，強化了燒嘴之間的傳焰和每套燃燒器間的傳焰，從而提高了燃燒器的穩(wěn)定可靠性。特殊的多頭裝配和穩(wěn)焰?zhèn)餮嬖O(shè)計，適應(yīng)在多種環(huán)境風(fēng)影響下實現(xiàn)可靠的穩(wěn)焰和傳焰。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖之一。圖2是圖1的俯視圖。圖3是圖1的原理圖。圖4是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖之二。圖5是圖4的工作原理圖。圖6是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖之三。圖7是圖6的工作原理圖。圖8是本實用新型的十字形噴嘴的結(jié)構(gòu)示意圖。圖9是圖8所示噴嘴工作狀態(tài)俯視圖。圖10是本實用新型的預(yù)混器圓柱管中安裝聚火圈的結(jié)構(gòu)示意圖。圖11是圖10的俯視圖。[0038]圖12是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖之四。圖13是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖之五。圖14是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖之六。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。實施例一。如圖1-3、8-11 所示。一種地面火炬預(yù)混型燃燒器，它包括輸氣總管2，所述的輸氣總管2連接有至少兩個下配氣支管3和至少兩個上配氣支管4，廢氣進入管道中被分成兩部分，一部分經(jīng)下配氣支管3進入預(yù)混合噴嘴，卷吸部分空氣進入預(yù)混合室混合后進行預(yù)混燃燒；另一部分經(jīng)上配氣支管直接進入輸氣總管2頂部環(huán)形噴嘴做擴散燃燒。所述的每個下配氣支管3的出氣口上均安裝有噴嘴15 (圖2)，具體實施時噴嘴15可采用普通噴嘴，也可采用圖8、9所示的十字形噴嘴，在十字形噴嘴的四個臂45的上端46上設(shè)有噴孔47，噴孔47通過內(nèi)部通道與下配氣支管3相連通。噴嘴15上安裝有將火炬氣與空氣進行混合以便于充分燃燒的預(yù)混室5，預(yù)混室5通過支撐板10與輸氣總管2相連，所述的預(yù)混室5由漸縮進氣管6和圓柱管組成，漸縮進氣管6的大端罩裝在噴嘴15上，漸縮進氣管6的小端與圓柱管的下端相連通，圓柱管的上端為預(yù)混氣體出口 7，預(yù)混氣體出口 7的周圍安裝有點火器11，預(yù)混室5上端的預(yù)混氣體出口 7中安裝有增加燃燒效果的聚火圈48 (見圖10、11);所述的上配氣支管4的出氣端與擴散燃燒用環(huán)管8相連通，環(huán)管8上設(shè)有擴散燃燒用噴孔9，所述的噴孔9軸心線與水平面的夾角為0-90度；在所述的輸氣總管2的出口端上安裝有頂部環(huán)管13，頂部環(huán)管13與蒸氣輸氣管12相連通，在頂部環(huán)管13上設(shè)有起到增加空氣混合和提高消煙性能的蒸汽噴嘴14，如圖1所示。本實施例的工作原理如圖3所示，廢氣氣體從上游管道中進入輸氣總管2的入口16，然后通過入口 17和18被分配到配氣支管3和4中，一部分氣體通過和支管3連接的噴嘴15噴入預(yù)混室5中，在此過程中從大氣中卷吸一定量空氣和廢氣一同從入口 20進入預(yù)混室5中，在此充分混合后通過預(yù)混室5頂部的出口 21噴出進行燃燒，通常這部分氣體占廢氣處理總量的50-95%。另外5%-50%的排放氣通過配氣支管4進入環(huán)形管8內(nèi)，然后通過噴孔9的出口 22噴出直接進行擴散燃燒，這部分氣體可以起到穩(wěn)焰和傳焰的作用，因此不能忽略。當(dāng)處理量較大時蒸汽可通過蒸汽噴嘴14的出口 23噴嘴起到增強空氣混合和提高消煙性能的作用。24為輸氣總管的側(cè)壁面、25、26為配氣支管的側(cè)壁面、27為預(yù)混室的側(cè)壁面。實施例二。如圖4-5所示。本實施例與實施例一的區(qū)別在于預(yù)混室5的固定方式，實施例一通過一塊支撐板10與輸氣總管2相連，而本實施例的預(yù)混室則通過三角支撐架28與下配氣支管3相連(圖4)，與圖4相配的燃燒器的原理圖如圖5所示。實施例三。如圖6-7所示。[0051]本實施例與實施例一、二的區(qū)別在于下配氣支管3與輸氣總管2的連接方式由水平連接改為傾斜連接的斜置下配氣管32、33，圖6中的傾斜角度為45度，具體實施時可根據(jù)需要設(shè)計成其它角度，如30度、60度等。圖6等效的原理圖如圖7所示。實施例四。如圖12所示。本實施例與實施例一、二、三的區(qū)別是所述的環(huán)管8的形式，實施例一到三中，環(huán)管8是固定在每個預(yù)混式上端的，而本實施例的環(huán)管是包絡(luò)固定在所有預(yù)混室5的外側(cè)的大環(huán)管50，其上設(shè)有與噴孔9相同的噴孔51，如圖12所示，圖12中的上配氣支管5等效成傾斜安裝的配氣管49。實施例五。如圖13所示。本實施例與實施例一到四的區(qū)別在于預(yù)混室5的數(shù)量為三個。實施例六。如圖14所示。。實施例與實施例一到五的區(qū)別在于預(yù)混室5的數(shù)量為六個。將本實施例一到六的火炬燃燒器可組成地面火炬，地面火炬還應(yīng)包括圍繞火炬燃燒器延伸的墻體、用于將燃料供應(yīng)至火炬燃燒器的燃料供應(yīng)管線、長明燈等。本實用新型未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
權(quán)利要求1.一種地面火炬預(yù)混型燃燒器，它包括輸氣總管(2)，其特征是所述的輸氣總管(2)連接有至少兩個下配氣支管(3)和至少兩個上配氣支管(4);所述的每個下配氣支管(3)的出氣口上均安裝有噴嘴(15)，噴嘴(15)上安裝有將火炬氣與空氣進行混合以便于充分燃燒的預(yù)混室(5)，所述的預(yù)混室(5)由漸縮進氣管(6)和圓柱管組成，漸縮進氣管(6)的大端罩裝在噴嘴(15)上，漸縮進氣管(6)的小端與圓柱管的下端相連通，圓柱管的上端為預(yù)混氣體出口(7)，預(yù)混氣體出口(7)的周圍安裝有點火器(11);所述的上配氣支管(4)的出氣端與擴散燃燒用環(huán)管(8)相連通，環(huán)管(8)上設(shè)有擴散燃燒用噴孔(9);在所述的輸氣總管(2)的出口端上安裝有頂部環(huán)管(13)，頂部環(huán)管(13)與蒸氣輸氣管(12)相連通，在頂部環(huán)管(13)上設(shè)有起到增加空氣混合和提高消煙性能的蒸汽噴嘴(14)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地面火炬預(yù)混型燃燒器，其特征是所述的預(yù)混室(5)通過支撐板(10)與輸氣總管(2)相連或通過三角支撐架(28)與下配氣支管(3)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地面火炬預(yù)混型燃燒器，其特征是所述的預(yù)混室(5)上端的預(yù)混氣體出口(7)中安裝有聚火圈(48)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地面火炬預(yù)混型燃燒器，其特征是所述的噴嘴(15)為十字形噴嘴，在十字形噴嘴的四個臂(45)的上端(46)上設(shè)有噴孔(47)，噴孔(47)通過內(nèi)部通道與下配氣支管(3)相連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地面火炬預(yù)混型燃燒器，其特征是所述的環(huán)管(8)固定在每個預(yù)混室(5 )的上端或包絡(luò)固定在所有預(yù)混室(5 )的外側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述地面火炬預(yù)混型燃燒器，其特征是所述的下配氣支管(3)與輸氣總管(2)的連接處呈水平連接或傾斜連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述地面火炬預(yù)混型燃燒器，其特征是所述的下配氣支管(3)與輸氣總管(2)傾斜連接的傾斜角度為30-60度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述地面火炬預(yù)混型燃燒器，其特征是所述的噴孔(9)軸心線與水平面的夾角為0-90度。
專利摘要一種地面火炬預(yù)混型燃燒器，它包括輸氣總管(2)，其特征是所述的輸氣總管(1)連接有至少兩個下配氣支管(3)和至少兩個上配氣支管(4)；所述的每個下配氣支管(3)的出氣口上均安裝有噴嘴(15)，噴嘴(15)上安裝有預(yù)混室(5)，所述的預(yù)混室(5)由漸縮進氣管(6)和圓柱管組成，漸縮進氣管(6)的大端罩裝在噴嘴(15)上，漸縮進氣管(6)的小端與圓柱管的下端相連通，圓柱管的上端為預(yù)混氣體出口(7)，預(yù)混氣體出口(7)的周圍安裝有點火器(11)；所述的上配氣支管(4)的出氣端與環(huán)管(8)相連通，環(huán)管(8)上設(shè)有噴孔(9)；在所述的輸氣總管(2)的出口端上安裝有頂部環(huán)管(13)，頂部環(huán)管(13)與蒸氣輸氣管(12)相連通，在頂部環(huán)管(13)上設(shè)有起到增加空氣混合和提高消煙性能的蒸汽噴嘴(14)。本實用新型能提高預(yù)混比例，提高燃燒效率。
文檔編號F23D14/02GK202884924SQ20122054479
公開日2013年4月17日 申請日期2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月23日
發(fā)明者郭宏新, 何松, 劉豐, 馬明, 張韜, 李逸峰, 趙志紅 申請人:江蘇中圣高科技產(chǎn)業(yè)有限公司