CN102853437B - 一种开放式沼气燃烧火炬 - Google Patents
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Abstract
一种开放式沼气燃烧火炬，包括竖向输气管、点火装置、防风罩和中央控制器，所述竖向输气管的顶部设置有喷头，喷头与点火装置均设置在防风罩的内部，点火装置的顶部位于喷头顶部的旁侧，使用时，不仅点火安全便捷，而且可使沼气燃烧更加充分，此外，中央控制器能根据管网内压力控制火炬的点火和熄灭，实现自动化控制。本设计不仅能使沼气充分燃烧、降低沼气的排放量，而且降低了生产成本、安装设置灵活、安全实用。
Description
技术领域
本发明涉及一种沼气燃烧的装置，尤其涉及一种开放式沼气燃烧火炬，具体适用于提高沼气燃烧安全性，并降低生产成本。
背景技术
工业火炬用于处理石油化工、大中型沼气工程中多余沼气的燃烧排放，也可应用于其它产生沼气需要燃烧排放的场所，如垃圾填埋厂、污水处理厂等。工业火炬广泛应用于冶金、石化、煤炭、天然气等行业。沼气的主要可燃成分是甲烷，一般占总体积的55%－70%，二氧化碳气体占总体积的30%－45%，其它几种气体含量一般不超过总体积的2%。沼气的主要成分甲烷的温室气体效应是二氧化碳的21倍，而温室气体效应20%来自甲烷，60%来自二氧化碳，因此减少甲烷气体排放是应对全球气候变化的重大举措。针对实际生产中，大中型沼气工程多余沼气直接排放，及垃圾填埋厂、污水处理厂等产生沼气直接排放的问题，设计了用于沼气燃烧的火炬。
中国专利授权公告号为CN201925937U，授权公告日为2011年8月10日的实用新型专利公开了一种用于沼气燃烧的火炬装置，它需要解决的问题是能够提高可燃气体的效率，使得燃烧燃烧过程中产生的水顺利的排放，其特征在于是一个带沼气燃烧头和壳体支架的火炬装置，装置顶部设有防风防雨帽，燃烧头下部连接气体扩散腔，气体扩散腔下部连接文丘里管，文丘里管下部连接沼气进气管和排水阀门，文丘里管的另一侧连接可调节风量鼓风机，在沼气管路的中间位置安装有点火电极，在点火电极上端位置安装有烟火开关，罐体顶部和中部安装有倒流板。
虽然该实用新型能使沼气充分燃烧，但其仍有以下缺陷：
1、沼气在扩散腔内与空气混合后直接点燃，属于封闭空间内的点燃，如果混合比例不当，点火时易引发爆炸，存在安全隐患。
2、沼气在扩散腔内燃烧，所以扩散腔需要采用耐火耐热材料，并采用鼓风机供氧，这样生产成本较高，消耗电能。
3、点火电极与燃烧管路设计在一起，长期受高温炙烤，缩短了点火电极的使用寿命。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的安全隐患大、生产成本高的问题，提供了一种安全性较高、成本较低的沼气燃烧火炬。为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种开放式沼气燃烧火炬，包括输气管、竖向输气管、点火装置和防风罩，所述竖向输气管的顶部设置有喷头，喷头与点火装置均设置在防风罩的内部，竖向输气管的下部分别与输气管、排水管相通，输气管位于排水管上方，且在排水管上设置有排水阀，其特征在于：所述点火装置包括点火信号电缆、点火头、进风孔和点火头固定部，所述点火头的顶部位于喷头顶部的旁侧，点火头的底部与点火信号电缆的一端相连接，点火头的侧部通过火头固定部与喷头的侧部相连接，且在点火头侧部上近点火头顶部的部位均匀设置有多个进气孔。
所述防风罩为两端开口的圆筒状结构，防风罩的内壁通过防风罩固定部与喷头的侧部相连接，且在防风罩侧部上近其顶部的部位均匀设置有多个助燃风孔。
所述助燃风孔的直径为20mm，相邻助燃风孔之间的水平间距为其直径的1.5倍，相邻助燃风孔之间的垂直间距为其直径的0.5倍。
所述防风罩的直径为竖向输气管直径的3倍，且防风罩的高与其直径的比为6：5。
所述沼气燃烧火炬还包括电磁阀和阻火器，输气管上近进气端处设置有电磁阀，输气管上近出气端处设置有阻火器，输气管的进气端与沼气输送管网相通。
所述沼气燃烧火炬还包括中央控制器，中央控制器通过点火信号电缆与点火头的底部相连接，中央控制器通过信号传输电缆与远程主机相连接，且在点火信号电缆、信号传输电缆的外部均套有电缆套管。
所述中央控制器设置于火炬支架上，火炬支架设置于竖向输气管的外围，且火炬支架与竖向输气管的外壁相连接。
所述火炬支架的高度大于等于5米。
所述竖向输气管通过连接法兰与喷头相连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明一种开放式沼气燃烧火炬中的点火头顶部位于喷头顶部的旁侧，该设计不仅可确保在点火之前，沼气与空气不易发生混合，而且当点火头直接点燃沼气后，燃烧在开放式的防风罩内进行，而不像现有技术，在封闭空间进行，本设计不仅不易引起爆炸，而且使点火更加便捷、安全，此外，沼气直接在喷头顶部燃烧，它与氧气直接接触，可使燃烧更加充分。故本发明不仅安全性较高、便捷点火，而且燃烧充分、减少了甲烷的排放量。
2、本发明一种开放式沼气燃烧火炬中的防风罩为两端开口的圆筒状结构，防风罩侧部上近其顶部的部位均匀设置有多个助燃风孔，这样的设计既保证了沼气燃烧供氧充足，又能够起到防风的作用。故本发明供氧充足，具有防风能力。
3、本发明一种开放式沼气燃烧火炬中的电磁阀是通过电信号控制阀的开断，从而控制沼气输气管网对火炬的输气。当电磁阀关闭时，燃烧的火焰沿着竖向输气管向下燃烧，再进入输气管，然后在阻火器的作用下熄灭。故本发明结构简单、设计合理、控制方便、安全性强。
4、本发明一种开放式沼气燃烧火炬中的中央控制器用于控制火炬的点火和熄灭，还可与远程主机相连接。这样的设计便于实现火炬的自动化控制，即中央控制器接收管网内的气压信号，当气压达到一定值时，打开电磁阀，控制点火装置点燃火炬，当管网内气压低于该定值时，关闭电磁阀。中央控制器与远程主机相连接，远程主机可对火炬的状态信号实现实时监控。故本发明能够实现实时监控和自动化控制。
5、本发明一种开放式沼气燃烧火炬中的火炬支架采用框架式结构，对竖向输气管和中央控制器有固定作用，火炬支架的高度大于5米，可以根据场地要求灵活放置，使沼气在高处燃烧，更加安全。故本发明可灵活设置，燃烧安全。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中防风罩的剖视图。
图中：输气管1、电磁阀11、阻火器12、竖向输气管13、喷头14、连接法兰15、排水管16、排水阀17、进气端18、出气端19、点火装置2、点火信号电缆21、信号传输电缆22、电缆套管23、点火头24、进风口25、点火头固定部26、防风罩3、助燃风孔31、防风罩固定部32、中央控制器4、火炬支架5。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1–图2，一种开放式沼气燃烧火炬，包括输气管1、竖向输气管13、点火装置2和防风罩3，所述竖向输气管13的顶部设置有喷头14，喷头14与点火装置2均设置在防风罩3的内部，竖向输气管13的下部分别与输气管1、排水管16相通，输气管1位于排水管16上方，且在排水管16上设置有排水阀17。所述点火装置2包括点火信号电缆21、点火头24、进风孔25和点火头固定部26，所述点火头24的顶部位于喷头14顶部的旁侧，点火头24的底部与点火信号电缆21的一端相连接，点火头24的侧部通过火头固定部26与喷头14的侧部相连接，且在点火头24侧部上近点火头24顶部的部位均匀设置有多个进气孔25。
所述防风罩3为两端开口的圆筒状结构，防风罩3的内壁通过防风罩固定部32与喷头14的侧部相连接，且在防风罩3侧部上近其顶部的部位均匀设置有多个助燃风孔31。
所述助燃风孔31的直径为20mm，相邻助燃风孔31之间的水平间距为其直径的1.5倍，相邻助燃风孔31之间的垂直间距为其直径的0.5倍。
所述防风罩3的直径为竖向输气管13直径的3倍，且防风罩3的高与其直径的比为6：5。
所述沼气燃烧火炬还包括电磁阀11和阻火器12，输气管1上近进气端18处设置有电磁阀11，输气管1上近出气端19处设置有阻火器12，输气管1的进气端18与沼气输送管网相通。
所述沼气燃烧火炬还包括中央控制器4，中央控制器4通过点火信号电缆21与点火头24的底部相连接，中央控制器4通过信号传输电缆22与远程主机相连接，且在点火信号电缆21、信号传输电缆22的外部均套有电缆套管23。
所述中央控制器4设置于火炬支架5上，火炬支架5设置于竖向输气管13的外围，且火炬支架5与竖向输气管13的外壁相连接。
所述火炬支架5的高度大于等于5米。
所述竖向输气管13通过连接法兰15与喷头14相连接。
本发明的原理说明如下：
防风罩3：它为两端开口的圆筒状结构，喷头14与点火头24均设置在防风罩3的内部，点火头24的顶部位于喷头14顶部的旁侧，该设计不仅可确保沼气、空气在点燃之前不易发生混合，而且可确保燃烧在开放式的防风罩3内进行，当点火头24点燃沼气时，不易引起爆炸；同时，点火头24、喷头14均设置于防风罩3内，不仅点火更加安全、快捷，而且燃烧更加充分（防风罩3的上、下部以及其上设置的助燃风孔31都可以通气供氧）、防风性强；此外，沼气直接在喷头14顶部燃烧，沼气与氧气直接接触，燃烧更加充分。
阻火器12：又名防火器，阻火器的作用是防止外部火焰窜入存有易燃易爆气体的设备、管道内或阻止火焰在设备、管道间蔓延。电磁阀11关闭后，由于此时输气管2不再输出沼气，沼气燃烧的火焰沿着竖向输气管13向下燃烧，再进入输气管2，然后在阻火器12的作用下熄灭。
中央控制器4：对沼气输气管网内的气压进行实时监控，当沼气输气管网内的气压超过点火阀值时，中央控制器4向电磁阀11发出开启信号，电磁阀11开启，然后中央控制器4向点火装置2发出点火信号，点火装置2点燃火炬；当沼气输气管网内的气压低于点火阀值时，中央控制器4向电磁阀11发出关闭信号，电磁阀1关闭。中央控制器4还可将其状态信号发送给远程主机，由远程主机对火炬的状态信号实现实时监控。点火阀值为人工设定，在不同的生产条件下取值不同。
火炬支架5：采用框架式结构，对竖向输气管13和中央控制器4起固定作用，火炬支架的高度大于5米，可以根据场地要求灵活放置，使沼气在高处燃烧，留出了足够的安全距离。
实施例1：
一种开放式沼气燃烧火炬，包括输气管1、竖向输气管13、点火装置2、防风罩3和中央控制器4，所述竖向输气管13通过连接法兰15与喷头14相连接，喷头14与点火装置2均设置在防风罩3的内部；点火装置2包括点火信号电缆21、点火头24、进风孔25和点火头固定部26，点火头24的顶部位于喷头14顶部的旁侧，点火头24的底部与点火信号电缆21的一端相连接，点火头24的侧部通过火头固定部26与喷头14的侧部相连接，且在点火头24侧部上近点火头24顶部的部位均匀设置有多个进气孔25；防风罩3为两端开口的圆筒状结构，防风罩3的内壁通过防风罩固定部32与喷头14的侧部相连接，防风罩3的直径为竖向输气管13直径的3倍，且防风罩3的高与其直径的比为6：5；在防风罩3侧部上近其顶部的部位均匀设置有多个助燃风孔31，助燃风孔31的直径为20mm，相邻助燃风孔31之间的水平间距为其直径的1.5倍，相邻助燃风孔31之间的垂直间距为其直径的0.5倍；竖向输气管13的下部分别与输气管1、排水管16相通，输气管1位于排水管16上方，且在排水管16上设置有排水阀17；输气管1上近进气端18处设置有电磁阀11，输气管1上近出气端19处设置有阻火器12，输气管1的进气端18与沼气输送管网相通；中央控制器4通过点火信号电缆21与点火头24的底部相连接，中央控制器4通过信号传输电缆22与远程主机相连接，且在点火信号电缆21、信号传输电缆22的外部均套有电缆套管23；中央控制器4设置于火炬支架5上，火炬支架5设置于竖向输气管13的外围，且火炬支架5与竖向输气管13的外壁相连接，火炬支架5的高度大于等于5米。
在安装时，将火炬支架5在地面固定牢固，将输气管1的进气端18与沼气输送管网相连接，将中央控制器4与远程主机相连接，接上电源，对中央控制器4的各项参数进行调试、设定。
使用时，中央控制器4对沼气输气管网内的气压进行实时监控，当沼气输气管网内的气压超过点火阀值时，中央控制器4向电磁阀11发出开启信号，电磁阀11开启，然后中央控制器4向点火装置2发出点火信号，点火装置2点燃火炬；
当沼气输气管网内的气压低于点火阀值时，中央控制器4向电磁阀11发出关闭信号，电磁阀11关闭，由于此时输气管2不再输出沼气，沼气燃烧的火焰沿着竖向输气管13向下燃烧，再进入输气管2，然后在阻火器12的作用下熄灭。
此外，中央控制器4还能将其状态信号发送给远程主机，由远程主机对火炬的状态信号实现实时监控。
燃烧过程中产生的水分，大部分以蒸汽的形式排入空气，小部分冷凝于竖向输气管13管壁上，沿管壁流到竖向输气管13底部，故需要定期打开排水阀17，对竖向输气管13进行排水。同理，在遇到大雨天气时，先关闭火炬电源，然后打开排水阀17排水。
Claims (6)
1.一种开放式沼气燃烧火炬，包括输气管（1）、竖向输气管（13）、点火装置（2）和防风罩（3），所述竖向输气管（13）的顶部设置有喷头（14），喷头（14）与点火装置（2）均设置在防风罩（3）的内部，竖向输气管（13）的下部分别与输气管（1）、排水管（16）相通，输气管（1）位于排水管（16）上方，且在排水管（16）上设置有排水阀（17），其特征在于：
所述点火装置（2）包括点火信号电缆（21）、点火头（24）、进风孔（25）和点火头固定部（26），所述点火头（24）的顶部位于喷头（14）顶部的旁侧，点火头（24）的底部与点火信号电缆（21）的一端相连接，点火头（24）的侧部通过点火头固定部（26）与喷头（14）的侧部相连接，且在点火头（24）侧部上近点火头（24）顶部的部位均匀设置有多个进气孔（25）；
所述防风罩（3）为两端开口的圆筒状结构，防风罩（3）的内壁通过防风罩固定部（32）与喷头（14）的侧部相连接，且在防风罩（3）侧部上近其顶部的部位均匀设置有多个助燃风孔（31），所述防风罩（3）的直径为竖向输气管（13）直径的3倍，且防风罩（3）的高与其直径的比为6：5；
所述沼气燃烧火炬还包括中央控制器（4），中央控制器（4）通过点火信号电缆（21）与点火头（24）的底部相连接，中央控制器（4）通过信号传输电缆（22）与远程主机相连接，且在点火信号电缆（21）、信号传输电缆（22）的外部均套有电缆套管（23）。
2.根据权利要求1所述的一种开放式沼气燃烧火炬，其特征在于：所述助燃风孔（31）的直径为20mm，相邻助燃风孔（31）之间的水平间距为其直径的1.5倍，相邻助燃风孔（31）之间的垂直间距为其直径的0.5倍。
3.根据权利要求1或2所述的一种开放式沼气燃烧火炬，其特征在于：所述沼气燃烧火炬还包括电磁阀（11）和阻火器（12），输气管（1）上近进气端（18）处设置有电磁阀（11），输气管（1）上近出气端（19）处设置有阻火器（12），输气管（1）的进气端（18）与沼气输送管网相通。
4.根据权利要求1或2所述的一种开放式沼气燃烧火炬，其特征在于：所述中央控制器（4）设置于火炬支架（5）上，火炬支架（5）设置于竖向输气管（13）的外围，且火炬支架（5）与竖向输气管（13）的外壁相连接。
5.根据权利要求4所述的一种开放式沼气燃烧火炬，其特征在于：所述火炬支架（5）的高度大于等于5米。
6.根据权利要求1或2所述的一种开放式沼气燃烧火炬，其特征在于：所述竖向输气管（13）通过连接法兰（15）与喷头（14）相连接。
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