CN109519945A - 自冷式模块化燃烧装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种自冷式模块化燃烧装置，包括防护罩和燃烧系统，所述燃烧系统包括若干文丘里燃烧器，每一文丘里燃烧器具有引射空气的进气部和输出混合气体的出口部，所述文丘里燃烧器包括喷嘴和第一混合管，所述喷嘴设置于所述进气部，所述防护罩的内侧形成一用于包围火焰的火焰腔，所述文丘里燃烧器还包括第二混合管，若干所述第二混合管构成所述防护罩的至少一部分，所述第一混合管与所述第二混合管连通，所述第二混合管的内侧开设有若干火焰孔，若干所述火焰孔形成所述出口部。

Description

自冷式模块化燃烧装置
技术领域
本申请涉及火炬领域，特别涉及一种自冷式模块化燃烧装置。
背景技术
在石化装置中，放空火炬系统能及时处理生产装置中排放的多余、有害、不平衡的废气，并能处理试车、开停车时产生的不合格气体，以及事故时瞬时放出的大量气体，保证装置正常、安全运行。
放空火炬系统一般采用引射式燃烧装置，本申请人之前设计的引射式燃烧装置包括若干层文丘里燃烧器对燃气进行燃烧。若干层防护罩环设在这些文丘里燃烧器周围以形成火焰腔，挡住热量辐射。经过现场测试，发现存在噪音、火焰长度和壁筒温度偏高的问题。因此，有必要进一步改进现有的引射式燃烧装置。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种能解决噪音、火焰长度和壁筒温度超标中至少一个问题的自冷式模块化燃烧装置。
本发明提供一种自冷式模块化燃烧装置，包括防护罩和燃烧系统，所述燃烧系统包括若干文丘里燃烧器，每一文丘里燃烧器具有引射空气的进气部和输出混合气体的出口部，所述文丘里燃烧器包括喷嘴和第一混合管，所述喷嘴设置于所述进气部，所述防护罩的内侧形成一用于包围火焰的火焰腔，所述文丘里燃烧器还包括第二混合管，若干所述第二混合管构成所述防护罩的至少一部分，所述第一混合管与所述第二混合管连通，所述第二混合管的内侧开设有若干火焰孔，若干所述火焰孔形成所述出口部。
在一实施例中，所述防护罩呈矩形，具有上、下开口。
在一实施例中，若干所述第二混合管设置在所述防护罩的两相对侧壁，所述两相对侧壁上的火焰孔相对喷射火焰。
在一实施例中，所述两相对侧壁的任意一侧均由竖直方向堆叠的多层所述第二混合管形成，每一层由两个所述第二混合管并排连接构成，所述两相对侧壁上的文丘里燃烧器同时供气或同时切断供气。
在一实施例中，若干所述第二混合管设置在所述防护罩的所有四个侧壁，其中两相对侧壁上的火焰孔相对喷射火焰，另外两相对侧壁上的火焰孔相对喷射火焰。
在一实施例中，所述四个侧壁上的任意一侧均由竖直方向堆叠的多层所述第二混合管形成，每一层由两个所述第二混合管并排连接构成，所述四个侧壁的其中两相对侧壁上的文丘里燃烧器同时供气或同时切断供气，所述四个侧壁的另外两相对侧壁上的文丘里燃烧器同时供气或同时切断供气。
在一实施例中，所述第一混合管连接至所述第二混合管的外侧中间位置，并延所述第二混合管朝向所述防护罩的拐角一侧弯曲延伸。
在一实施例中，所述第一混合管连接在所述第二混合管朝向所述防护罩的拐角一侧的端部。
在一实施例中，所述火焰孔为长腰型孔。
在一实施例中，所述火焰孔为圆孔，所述圆孔内安装有圆管，所述圆管凸出于所述第二混合管的内壁面。
综上所述，本申请提供一种自冷式模块化燃烧装置，将文丘里燃烧器的第二混合管部分构建为防护罩的一部分，第一混合管连接至第二混合管，混合气体经过第二混合管内壁上的火焰孔进入火焰腔燃烧，而燃烧器引射空气的进气部位于防护罩之外。这种设计使得燃烧装置能够在更大范围内引射空气，一方面可以显著增加燃烧器的数量，而不至于每个燃烧器的空气引射量不足，而且混合燃气从多个火焰孔内射出燃烧，火焰均匀分布在整个第二混合管所形成的防护罩内壁面上，燃烧火焰相对更短；另一方面，在防护罩外围，由于文丘里燃烧器的引射作用，除了一部分外围空气被引射进文丘里燃烧器内参与燃烧，还会使得大量外围冷空气向防护罩外侧移动，对若干第二混合管本身进行散热。混合气体流经第二混合管内部，能够进一步加强防护罩自身的散热效果。此外，文丘里燃烧器数量显著增加，对于处理同样数量的燃气，单个文丘里燃烧器的尺寸和功率可以显著减小，从而显著减小噪音及火焰长度。而且，位于防护罩相对侧的文丘里燃烧器对喷，一部分火焰长度相互抵消，有效地降低了火焰长度。
附图说明
图1是本发明自冷式模块化燃烧装置一实施例的立体结构示意图。
图2是图1中自冷式模块化燃烧装置沿中截面的剖视图。
图3是图1中自冷式模块化燃烧装置的俯视图。
图4是图1中一个侧面上同一层的两个文丘里燃烧器连接的示意图。
图5是本发明自冷式模块化燃烧装置另一实施例的立体结构示意图。
图6是图5中自冷式模块化燃烧装置沿中截面的剖视图。
图7是图5中自冷式模块化燃烧装置的俯视图。
图8是图5中一个侧面上同一层的两个文丘里燃烧器连接的示意图。
具体实施方式
在详细描述实施例之前，应该理解的是，本发明不限于本申请中下文或附图中所描述的详细结构或元件排布。本发明可为其它方式实现的实施例。而且，应当理解，本文所使用的措辞及术语仅仅用作描述用途，不应作限定性解释。本文所使用的“包括”、“包含”、“具有”等类似措辞意为包含其后所列出之事项、其等同物及其它附加事项。特别是，当描述“一个某元件”时，本发明并不限定该元件的数量为一个，也可以包括多个。
另外，本申请说明书及权利要求中是以引射式燃烧装置的竖直放置(正常使用状态)时进行说明的，所以文中大量使用竖直方向和水平方向的方向用语是参照其竖直放置状态进行说明的。可以理解，本申请的引射式燃烧装置可以放倒(例如运输过程中)，此时上述方向用语应该旋转90度进行理解。
如图1-4所示，本申请提供一种自冷式模块化燃烧装置10，该自冷式模块化燃烧装置10包括防护罩12、燃烧系统以及燃气处理单元14。防护罩12外还固定连接一外框16。在一实施例中，该外框16可作为撬装外框，以便于低成本地解决自冷式模块化燃烧装置10的运输和固定问题。所述燃烧系统包括若干文丘里燃烧器18，以对待燃烧的燃气进行燃烧。燃气处理单元14包括控制单元以及各种阀门和管道，用于对待处理的燃气进行处理，例如除析液等，并将处理之后的燃气输送至燃烧系统进行燃烧。在所示的实施例中，控制单元设置在撬装外框16内并位于自冷式模块化燃烧装置10的底部，若干文丘里燃烧器18通过供气管路连接至燃气处理单元14以接收待处理的燃气。
防护罩12的内侧形成一用于包围火焰的火焰腔20。本实施例中，防护罩12呈矩形形状，且防护罩12在竖直方向上具有上、下两开口。每一文丘里燃烧器18具有用于引射空气的进气部22和输出混合气体的出口部24，每一文丘里燃烧器18包括喷嘴26、第一混合管28和第二混合管30，第二混合管30例如为方管。喷嘴26设置于进气部22，第一混合管28与第二混合管30连通，且第一混合管28连接在第二混合管30的外侧，使得进气部22位于防护罩12之外。若干第二混合管30构成防护罩12的至少一部分，第二混合管30朝向火焰腔20的内侧面开设有若干火焰孔32，若干火焰孔32形成输出混合气体的出口部24。
换句话说，第二混合管30不仅是防护罩12的一部分，同时也是文丘里燃烧器18的二段混合载体。这种设计将原文丘里燃烧器18的扩散混合段与第二混合管30的腔体相结合，减小了布置空间要求，能够放大防护罩的尺寸，将火焰区放大，减小了火焰区内部的容热强度，能够有效降低火焰长度、燃烧噪音。
应当指出的是，本实施例中将防护罩12设计为矩形形状仅为本发明的一种实施方式，在其他实施例中，防护罩12也可以根据实际设计需要设计成其他形状，本发明不对此限定。
如图1所示，若干第二混合管30设置在防护罩12的所有四个侧壁。更具体地，所述四个侧壁的每一侧壁均由若干第二混合管30在竖直方向堆叠形成，每一侧壁的第二混合管30的堆叠数量相同。其中，任一侧壁的每一层由两个第二混合管30并排连接构成，两个第二混合管30的连接端封闭。这样设置使得文丘里燃烧器18的数量显著增加，对于处理同样数量的燃气，单个文丘里燃烧器18的尺寸和功率可以显著减小，从而显著减小噪音及火焰长度。
在防护罩12的四个侧壁中，其中两相对侧壁上的火焰孔32相对喷射火焰，另外两相对侧壁上的火焰孔32相对喷射火焰。例如，将两相对侧壁上的所有第二混合管30分别相对设置，并使得两相对侧壁上的第二混合管30上的火焰孔32位置分别对应，燃烧时，两相对侧壁上的火焰孔32形成对喷。火焰在对喷中相互抵消，防止火焰伸长接触到相对壁面，导致壁筒温度超标，变色。
喷嘴26喷射燃气并引射空气进入第一混合管28内混合后进入第二混合管30内再次混合，使得空气和燃气充分混合，然后混合气体从火焰孔32进入火焰腔20燃烧。这种设计使得自冷式模块化燃烧装置10能够在更大范围内引射空气，一方面可以显著增加燃烧器的数量，而不至于每个燃烧器的空气引射量不足，而且混合燃气从多个火焰孔32内射出燃烧，火焰均匀分布在整个第二混合管30所形成的防护罩内壁面上，燃烧火焰相对更短；另一方面，在防护罩12外围，由于文丘里燃烧器18的引射作用，除了一部分外围空气被引射进文丘里燃烧器18内参与燃烧，还会使得大量外围冷空气向防护罩12外侧，即若干第二混合管30的外侧移动，对若干第二混合管30本身进行散热。混合气体流经第二混合管30内部，能够进一步加强防护罩12自身的散热效果。
在所示的实施例中，燃烧系统包括多个可单独安装的燃烧器组件。由于本发明中文丘里燃烧器18的数量较多，将燃烧系统模块化，能够在很大程度上提高安装效率，便于组装，同时当文丘里燃烧器18或防护罩12出现故障时也便于拆卸、维修和更换。
在本申请中，自冷式模块化燃烧装置10还包括放喷管34，在所示的实施例中，放喷管34设置两根，两根放喷管34连接至燃气处理单元14，用于解决燃气流量超标时利用放喷管34临时泄放。由于防护罩12顶部位置的火焰较大，为了遮挡火焰，防护罩12还包括位于顶部的顶部防护罩单元36，例如设置在第二混合管30上部的金属板。两根放喷管34分别设置在外框16内相邻的两个夹角位置，放喷管34的出口端穿过顶部防护罩单元36设置，使得放喷管34的出口端位于火焰腔20内。
在如图1-4所示的实施例中，第一混合管28为弯管，其一端连接在第二混合管30的外侧中间位置以与其内部连通，另一端延第二混合管30朝向防护罩12的拐角一侧，即相邻两第二混合管30的连接处弯曲延伸。且同一侧的第一混合管28在竖直方向上位置对齐。
如图3，为了避让放喷管34，在外框16内相邻的两个夹角位置处的相邻两个第二混合管30之间分别以斜板38连接，放喷管34设置在斜板38外侧。因此，本实施例中，防护罩12包括四个侧壁的若干第二混合管30、两个斜板38以及顶部防护罩单元36。
在如图5-8所示的实施例中，第一混合管28为直管，连接在第二混合管30朝向防护罩12的拐角一侧的端部上。且同一侧的第一混合管28在竖直方向上位置对齐。
本实施例中，由于第一混合管28连接在第二混合管30的端部上，使得相邻的两个第二混合管30之间不能直接连接，因此，四个侧壁之间相邻的两个第二混合管30之间通过连接板40连接，例如，连接板40可以设置为直角板，即直角板的两侧板分别与对应的第二混合管30内壁平齐。为了避让放喷管34，在外框16内相邻的两个夹角位置处的相邻两个第二混合管30之间分别以斜板42连接，放喷管34设置在斜板42外侧。因此，本实施例中，防护罩12包括四个侧壁的若干第二混合管30、两个连接板40、两个斜板42以及顶部防护罩单元36。
在所示的实施例中，防护罩12底部设有多个点火器44，例如防护罩的四个侧壁每侧设置两个点火器44。
若干文丘里燃烧器18通过供气管路46连接至燃气处理单元14以接收待处理的燃气。具体来说，供气管路46在防护罩12的四侧具有相同的结构，现在以其中一侧为例进行说明。供气管路46包括输气管48和分配管50，输气管48与燃气处理单元14的一路输出连通，用于接收待燃烧的燃气。分配管50有两支，每支分配管50与输气管48连通并同时与部分文丘里燃烧器18连通，即与喷嘴26连通，以向文丘里燃烧器18分配燃气。在所示的实施例中，两支分配管50分别与输气管48连接的一段水平设置，然后分别向上延伸，以为对应一侧竖排的文丘里燃烧器18供气。为分配均匀，两支分配管50的末端利用连通管52相互连通，使得燃气可以在两支分配管50内进行再分配。
在一实施例中，防护罩相对两侧的供气管路46与燃气处理单元14的同一路输出连通。即，对相对两侧的对喷文丘里燃烧器18的供气同时开启或关闭。
应当理解的是，上述实施例中，若干第二混合管30分布在防护罩12的四个侧壁上。在其他实施例中，根据实际燃气处理量及工况需求，也可以是若干第二混合管30只分布在防护罩12的相对两侧壁上，并实现火焰对喷以及同时供气或切断供气。
在上述所示的实施例中，火焰孔32均设置为长腰型孔。在其他实施例中，也可以将火焰孔32设置为其他类型，例如，将火焰孔32设置为圆孔，在圆孔内安装圆管，并使得圆管凸出于第二混合管30的内壁面。这样设置能够使得火焰远离第二混合管30的内壁面，避免造成对内壁面的损伤。
综上所述，本申请提供一种自冷式模块化燃烧装置，将文丘里燃烧器的第二混合管部分构建为防护罩的一部分，第一混合管连接至第二混合管，混合气体经过第二混合管内壁上的火焰孔进入火焰腔燃烧，而燃烧器引射空气的进气部位于防护罩之外。这种设计使得燃烧装置能够在更大范围内引射空气，一方面可以显著增加燃烧器的数量，而不至于每个燃烧器的空气引射量不足，而且混合燃气从多个火焰孔内射出燃烧，火焰均匀分布在整个第二混合管所形成的防护罩内壁面上，燃烧火焰相对更短；另一方面，在防护罩外围，由于文丘里燃烧器的引射作用，除了一部分外围空气被引射进文丘里燃烧器内参与燃烧，还会使得大量外围冷空气向防护罩外侧移动，对若干第二混合管本身进行散热。混合气体流经第二混合管内部，能够进一步加强防护罩自身的散热效果。此外，文丘里燃烧器数量显著增加，对于处理同样数量的燃气，单个文丘里燃烧器的尺寸和功率可以显著减小，从而显著减小噪音及火焰长度。而且，位于防护罩相对侧的文丘里燃烧器对喷，一部分火焰长度相互抵消，有效地降低了火焰长度。
本文所描述的概念在不偏离其精神和特性的情况下可以实施成其它形式。所公开的具体实施例应被视为例示性而不是限制性的。因此，本发明的范围是由所附的权利要求，而不是根据之前的这些描述进行确定。在权利要求的字面意义及等同范围内的任何改变都应属于这些权利要求的范围。

Claims (10)

1.一种自冷式模块化燃烧装置，包括防护罩和燃烧系统，所述燃烧系统包括若干文丘里燃烧器，每一文丘里燃烧器具有引射空气的进气部和输出混合气体的出口部，所述文丘里燃烧器包括喷嘴和第一混合管，所述喷嘴设置于所述进气部，所述防护罩的内侧形成一用于包围火焰的火焰腔，其特征在于，所述文丘里燃烧器还包括第二混合管，若干所述第二混合管构成所述防护罩的至少一部分，所述第一混合管与所述第二混合管连通，所述第二混合管的内侧开设有若干火焰孔，若干所述火焰孔形成所述出口部。
2.如权利要求1所述的自冷式模块化燃烧装置，其特征在于，所述防护罩呈矩形，具有上、下开口。
3.如权利要求2所述的自冷式模块化燃烧装置，其特征在于，若干所述第二混合管设置在所述防护罩的两相对侧壁，所述两相对侧壁上的火焰孔相对喷射火焰。
4.如权利要求3所述的自冷式模块化燃烧装置，其特征在于，所述两相对侧壁的任意一侧均由竖直方向堆叠的多层所述第二混合管形成，每一层由两个所述第二混合管并排连接构成，所述两相对侧壁上的文丘里燃烧器同时供气或同时切断供气。
5.如权利要求2所述的自冷式模块化燃烧装置，其特征在于，若干所述第二混合管设置在所述防护罩的所有四个侧壁，其中两相对侧壁上的火焰孔相对喷射火焰，另外两相对侧壁上的火焰孔相对喷射火焰。
6.如权利要求5所述的自冷式模块化燃烧装置，其特征在于，所述四个侧壁上的任意一侧均由竖直方向堆叠的多层所述第二混合管形成，每一层由两个所述第二混合管并排连接构成，所述四个侧壁的其中两相对侧壁上的文丘里燃烧器同时供气或同时切断供气，所述四个侧壁的另外两相对侧壁上的文丘里燃烧器同时供气或同时切断供气。
7.如权利要求4或6任一项所述的自冷式模块化燃烧装置，其特征在于，所述第一混合管连接至所述第二混合管的外侧中间位置，并延所述第二混合管朝向所述防护罩的拐角一侧弯曲延伸。
8.如权利要求4或6任一项所述的自冷式模块化燃烧装置，其特征在于，所述第一混合管连接在所述第二混合管朝向所述防护罩的拐角一侧的端部。
9.如权利要求1所述的自冷式模块化燃烧装置，其特征在于，所述火焰孔为长腰型孔。
10.如权利要求1所述的自冷式模块化燃烧装置，其特征在于，所述火焰孔为圆孔，所述圆孔内安装有圆管，所述圆管凸出于所述第二混合管的内壁面。
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