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Abstract

本发明属于石油化工技术领域，为一种分级燃烧火炬头装置，包括火炬头、防风降噪保持环、设备法兰、雾化水/压缩空气喷入系统、火炬筒体和分布式燃烧翅片。本发明的优点：①达到分级燃烧的效果，降低了周围的环境噪声，提高了燃烧效率；②延长火炬头使用寿命；③提高了消烟效果，减少了CO、NOx等污染物直接排放；④采用雾化水替代现行的高温蒸汽消烟能显著降低能耗。

Description

一种分级燃烧火炬头装置
技术领域
本发明属于天然气、石油、石油化工、化工等领域，具体涉及一种分级燃烧火炬头装置。国际专利分类号：F23G7/06。
背景技术
火炬系统是用来处理天然气、石油、炼油、化工等工厂及焦炉无法回收和在加工的可燃有毒气体的特殊燃烧设施，能够在开停工及非正常工况下将各装置紧急排放的烃类气体和酸性气体及时燃烧排放。火炬系统是保证工厂安全生产、减少环境污染的重要设施。火炬系统的稳定运行对安全生产起到至关重要的作用。
火炬系统主要分为高架火炬和地面火炬两种，无论在何种形式的火炬系统中，火炬头应满足装置正常操作和开停工时无烟燃烧的需要，具有良好的防护性能及使用寿命。如火炬头结构设计不合理，容易出现空气供给不足，排放气体燃烧不充分，造成CO、NOx等污染物的过量排放。
申请号为：201510871481.8中国发明专利申请，公开了一种“多工况低噪高效火炬头”，该发明属于石化行业尾气处理的技术领域，具体涉及一种低噪高效火炬头；具体技术方案为：多工况低噪高效火炬头，包括事故放空气组件，事故放空气组件的四周均布有多组燃烧装置，每组燃烧装置包括长明灯、小量放空气组件和高空点火器，小量放空气组件通过分配环管与小量放空气喷嘴相连通，事故放空气组件的顶部装有环形的稳焰块，小量放空气喷嘴的外部均套装有小量放空气火焰保护罩，事故放空气组件的上部还设有伴烧组件，伴烧组件通过管道与多个伴烧喷嘴相连通，小量放空气火焰保护罩的端口处开设有开口槽，伴烧喷嘴置于对应位置的小量放空气火焰保护罩的开口槽内，事故放空气组件的上部还设有半封闭的防护组件，本发明提高了火炬头的燃烧效果。
申请号为：201410091288.8，公开了名为“一种高效能组合式火炬头”的中国发明专利申请，该申请包括筒体、点火装置、蒸汽立管、蒸汽环管、梅花形蒸汽喷咀、稳燃装置以及能够形成旋转射流的射流密封器；位于筒体顶部燃气出口处设置的点火装置至少包括与半导体高能电咀连接的点火枪和长明灯组件；在筒体顶部出口处沿周向设置多个梅花形蒸汽喷咀，梅花形蒸汽喷咀连通蒸汽环管，蒸汽环管连通蒸汽立管；稳燃装置设置在筒体的上部；射流密封器设置在筒体的下端进口处，筒体的下端进口与射流密封器之间设置连通有氮气吹扫管。其具有消烟、稳定燃烧，有效避免黑烟现象，避免了回火逆燃，保障了设备的安全运行的作用；且结构简单，通用型强，耐高温、耐腐蚀，使用寿命长。”
申请号为：201220236792.9的中国实用新型专利公开了一种改进型火炬头，属于一种用于处理废气的焚化炉机械装置。该实用新型包括火炬主管，还包括设于火炬主管上部的蒸汽夹套，蒸汽夹套包括沿火炬主管的外侧壁设置的中空的管状夹套和向管状夹套输送冷却蒸汽的输气管，管状夹套与火炬主管同轴设置且管状夹套的内侧壁与火炬主管的外侧壁之间设有间隙，管状夹套的上端开口，其底端与火炬主管固定连接。本实用新型的蒸汽夹套可产生卷吸作用，将火炬头周围的空气带入燃烧区，降低了瓦斯浓度，减少了燃烧黑烟，消除了火炬的雾化蒸汽，节约了大量能源；改进型火炬头的使用寿命明显增长，且使用安全；本实用新型为今后火炬头的设计提供了帮助，为火炬头成本的降低打下了基础。
目前，各单位火炬装置中所使用的火炬头，无需消烟的场合多采用直通式与倒锥形的火炬头，用于消烟的场合多采用内部消烟蒸汽管或外部消烟蒸汽管火炬头。现有的火炬头往往技术陈旧，使用寿命短(1)，且结构设计过于复杂(2)，燃烧状态难以保持稳定(3)，同时无法满足新标准对火炬消烟指标硬性要求，也难以满足日益严苛的环保与节能需要(4)。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的高温烟气燃烧效率低、消烟效果差的缺陷，而提供一种新型分级燃烧火炬头。该火炬头能够使高温烟气均匀排出、分级燃烧；消烟过程节能环保；同时具有降低地面热辐射强度、降低污染物落地浓度、减少地面噪声、延长火炬头使用寿命等优点。
本发明的技术方案：一种分级燃烧火炬头装置，该火炬头装置包括火炬头、防风降噪保持环、设备法兰、雾化水与压缩空气喷入系统、火炬筒体和分布式燃烧翅片；所述的火炬头为多翅片结构，在火炬头外，轴向分布若干分布式燃烧翅片；所述的防风降噪保持环为多孔结构，该防风降噪保持环与火炬头固定连接；所述的火炬头通过设备法兰与火炬筒体相连接；所述的雾化水与压缩空气喷入系统包括数个喷头，外连雾化水与压缩空气管路，喷头位于分布式燃烧翅片间隔处下方。
所说的雾化水与压缩空气喷入系统含有若干个夹套结构的喷头，喷头可以同时喷入雾化水与压缩空气，并通过调节阀自由调节二者的流量，改变二者的混合比例。
所说的分布式燃烧翅片形状为三角形，与水平面成0～15°角。
本发明的有益效果：
本发明采用多级燃烧火炬头，可燃气进入火炬头，按照负荷依次由火炬头顶部分布孔(低负荷)与分布式燃烧翅片分布孔喷出形成小火焰燃烧(高负荷)，从而达到分级燃烧的效果，降低了周围的环境噪声，提高了燃烧效率。同时，雾化水/压缩空气通过喷头进入燃烧场，降低了燃烧过程中火焰温度，减少了对筒体热辐射，延长火炬头使用寿命。另一方面，雾化水与可燃气发生水煤气反应生成氢气和一氧化碳使燃烧更加充分，提高了消烟效果，减少了CO、NOx等污染物直接排放。采用雾化水替代现行的高温蒸汽消烟能显著降低能耗。
附图说明
本发明共有3幅附图。
图1.为本发明的主结构示意图；
图2.为本发明的分级燃烧火炬头俯视图；
图3.为本发明的分级燃烧火炬头主视图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例做进一步描述。
一种分级燃烧火炬头装置，该火炬头装置包括火炬头1、防风降噪保持环2、设备法兰3、雾化水与压缩空气喷入系统4、火炬筒体5和分布式燃烧翅片6；所述的火炬头1为多翅片结构，在火炬头1外，轴向分布若干分布式燃烧翅片6；所述的防风降噪保持环2为多孔结构，该防风降噪保持环2与火炬头1固定连接；所述的火炬头1通过设备法兰3与火炬筒体5相连接；所述的雾化水与压缩空气喷入系统4包括数个喷头，外连雾化水与压缩空气管路，喷头位于分布式燃烧翅片6间隔处下方。
所说的雾化水与压缩空气喷入系统4含有若干个夹套结构的喷头，喷头可以同时喷入雾化水与压缩空气，并通过调节阀自由调节二者的流量，改变二者的混合比例。
所说的分布式燃烧翅片6形状为三角形，与水平面成0～15°角。
实施例1
以下为一个优选的实施例。
如图1所示，一种高效分级燃烧火炬头装置，包括火炬头1、防风降噪保持环2、设备法兰3、雾化水与压缩空气喷入系统4、火炬筒体5。所述的火炬头1为多翅片结构。所述的防风降噪保持环2与火炬头1通过焊接连接，为多孔结构。所述的火炬头1通过设备法兰3与火炬筒体5相连接。所述的雾化水与压缩空气喷入系统4包括数个喷头，外连雾化水与压缩空气管路，喷头位于分布式燃烧翅片6间隔处下方。
如图2和图3所示，在火炬头1外，轴向分布若干分布式燃烧翅片6；其中火炬头1位于分级燃烧火炬头装置的中央位置，由一个锥段和布满若干同心圆形通孔的封头焊接而成，其锥段上开有若干长形孔，外部焊有若干分布式燃烧翅片6。分布式燃烧翅片6形状为三角形，与水平面成0～15°角，上部开有若干平行圆孔。
当装置发生排放时，按照可燃性气体负荷通过分级燃烧火炬头装置的火炬头1与分布式燃烧翅片6顺次排出进行燃烧，多孔式结构形成若干小火焰使燃烧更加充分。
具有多孔结构的防风降噪保持环2能够有效避免高空气流对火焰产生的扰动。燃烧产生的负压可以通过防风降噪保持环2的开孔从外界带动更多的空气进入燃烧场，提高燃烧效率。同时，防风降噪保持环2的多孔结构能够有效降低其重量。
雾化水与压缩空气喷入系统4可以按一定比例向分级燃烧火炬头装置的燃烧场中喷入雾化水与压缩空气。雾化水在燃烧场中受热转变为水蒸气能够带走热量，降低火焰温度，从而降低地面热辐射强度，延长火炬头使用寿命；同时雾化水与碳烟进行反应，使可燃气体的燃烧更加充分。喷入的压缩空气能够进一步的提高燃烧场燃烧效率，减少CO、NOx等污染物生成。
通过喷头调整雾化水与压缩空气的喷入角度，使其被严格限定在防风降噪保持环2内。由于防风降噪保持环2具有多孔结构，能够有效降低燃烧场产生的噪声。
分级燃烧火炬头装置与火炬筒体5采用设备法兰3连接，这种简单可靠的连接方式有利于采用本发明对现有火炬系统进行改造。

Claims (3)

1.一种分级燃烧火炬头装置，其特征在于：该火炬头装置包括火炬头(1)、防风降噪保持环(2)、设备法兰(3)、雾化水与压缩空气喷入系统(4)、火炬筒体(5)和分布式燃烧翅片(6)；所述的火炬头(1)为多翅片结构，在火炬头(1)外，轴向分布若干分布式燃烧翅片(6)；所述的防风降噪保持环(2)为多孔结构，该防风降噪保持环(2)与火炬头(1)固定连接；所述的火炬头(1)通过设备法兰(3)与火炬筒体(5)相连接；所述的雾化水与压缩空气喷入系统(4)包括数个喷头，外连雾化水与压缩空气管路，喷头位于分布式燃烧翅片(6)间隔处下方。
2.根据权利要求1所述的一种分级燃烧火炬头装置，其特征在于：所说的雾化水与压缩空气喷入系统(4)含有若干个夹套结构的喷头，喷头可以同时喷入雾化水与压缩空气，并通过调节阀自由调节二者的流量，改变二者的混合比例。
3.根据权利要求1所述的一种分级燃烧火炬头装置，其特征在于：所说的分布式燃烧翅片6形状为三角形，与水平面成0～15°角。
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