CN1959211A - 蒸汽助燃型火炬燃烧器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种蒸汽助燃型火炬燃烧器，包括筒体、引射水蒸汽至筒体中心处的中心引射管、环绕筒体的水蒸汽环管以及与所述水蒸汽环管套合的喷嘴，其特点是：还包括蒸汽空气引射管，套合在一起的水蒸汽环管和喷嘴设置在远离筒体顶端的位置，喷嘴邻接并对准所述蒸汽空气引射管的入口处；蒸汽引射部件远离燃烧器的顶部高温区域，有利于延长这些部件的使用寿命，同时便于在引射部件的外围设置消音措施；通过喷嘴喷出蒸汽卷入空气的量大大增加，从而该燃烧器的消烟能力增强。

Description

蒸汽助燃型火炬燃烧器
技术领域
本发明涉及一种处理可燃废气的燃烧器，特别地，涉及一种利用水蒸汽消烟助燃处理可燃废气的火炬燃烧器。
背景技术
常见的火炬燃烧器有蒸汽助燃型、鼓风助燃型和无助燃型，多数企业采用的是蒸汽助燃型火炬燃烧器。利用水蒸汽助燃的基本原理为：首先利用水蒸汽引射大量空气助燃，然后水蒸汽在火焰中与碳发生水煤气反应，从而防止黑烟的产生，还能降低火炬燃烧器的温度，延长火炬燃烧器使用寿命。
专利号为98236888.7、名称为“空地点火水蒸汽消烟火炬燃烧器”的中国实用新型专利公开了一种蒸汽助燃型火炬燃烧器，该蒸汽助燃型火炬燃烧器主要包括筒体、中心水蒸汽管、水蒸汽立管、环绕简体的水蒸汽环管以及设置在水蒸汽立管端部的梅花喷嘴，燃烧器主要通过梅花喷嘴喷出水蒸汽，喷出的水蒸汽卷入空气参与火炬气的燃烧。此类蒸汽助燃型火炬燃烧器存在以下缺点：
1.由于在燃烧器的顶端有燃烧废气而产生的烟气，该烟气中含有大量的燃烧产物二氧化碳，水蒸汽在卷入空气的同时，将二氧化碳也卷入燃烧区域，因此，该装置引射空气的能力有限，消烟效果不理想，最大消烟能力不够，通常此类火炬燃烧器只能在火炬气的最大负荷的30％范围内消除黑烟；
2.由水蒸汽喷射引起的噪音是水蒸汽助燃火炬燃烧器最主要的噪音来源，它比火炬气放空、湍流燃烧等产生的噪音大很多，在火炬燃烧器地面处的噪音一般都在90分贝以上，由于该燃烧器的水蒸汽环管和喷嘴布置在顶部的高温区域，不能采取有效的消音措施来消除水蒸汽喷射产生的巨大噪音；
3.水蒸汽环管和喷嘴布置在火炬燃烧器顶部的高温区域，其自身使用寿命不够长，另外，由于顶部水蒸汽的注入，高压水蒸汽通过喷嘴临界出流后需要继续膨胀，对火炬气火焰起压制作用，使火炬燃烧器长期处于高温区域，会缩短火炬燃烧器的使用寿命。
随着人们对工业生产的环保要求的提高，需要对现有的蒸汽助燃型火炬燃烧器的结构进行改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够提高消烟能力的、便于采用消音措施的并且易于延长其寿命的蒸汽助燃型火炬燃烧器。
为了解决所述技术问题，根据本发明的蒸汽助燃型火炬燃烧器包括筒体、引射水蒸汽至筒体中心处的中心引射管、环绕筒体的水蒸汽环管以及与所述水蒸汽环管套合的喷嘴，其特点是：还包括蒸汽空气引射管，套合在一起的水蒸汽环管和喷嘴设置在远离筒体顶端的位置，所述喷嘴邻接并对准所述蒸汽空气引射管的入口处。由于蒸汽引射部件远离燃烧器的顶部高温区域，有利于延长这些部件的使用寿命，同时便于在引射部件的外围设置消音措施；蒸汽空气引射管将水蒸汽和空气的混合物从火炬燃烧器的下部送至顶部的高温区域，能增强火焰刚度、缩短火焰长度以及托高火焰，降低火炬燃烧器各部件的温度，也利于延长火炬燃烧器的使用寿命；水蒸汽从喷嘴喷出后，可以卷入相对于现有的燃烧器来说十倍量的空气送至蒸汽空气引射管，并参与燃烧，提高了燃烧器的消烟能力。
上述的蒸汽助燃型火炬燃烧器，其进一步的特点是，还包括环绕所述简体的多个另一水蒸汽环管以及分别与所述多个另一水蒸汽环管套合的多个另一喷嘴，所述套合的另一喷嘴和另一水蒸汽环管设置在远离所述筒体顶端的位置，所述多个另一喷嘴分别邻接并对准多个蒸汽空气引射管的入口处。增加了水蒸汽引射部件后，由于火炬燃烧器的出口布满引射管，火炬气流道被分割成很多小块，加之预混火焰的刚度较好，防止外界空气冲进火炬燃烧器内部形成可燃性混合气体，从而阻止内部燃烧现象的产生，稳定火焰，延长火炬燃烧器寿命；增加的引射部件能同时保证大排量和小排量废气的消烟能力。
上述的蒸汽助燃型火炬燃烧器，其进一步的特点是，在所述水蒸汽环管和所述喷嘴的外围设置有消音器，该消音器能有效降低水蒸汽的喷射噪音。
上述的蒸汽助燃型火炬燃烧器，其进一步的特点是，还包括设置在顶部的水蒸汽环管和与所述在顶部的水蒸汽环管套合的喷嘴。
上述的蒸汽助燃型火炬燃烧器，其进一步的特点是，所述消音器的内壁或底部设置有陶瓷纤维层，在所述陶瓷纤维层上还设置有耐热不锈钢材料制成的钢丝网或多孔薄板。
上述的蒸汽助燃型火炬燃烧器，其进一步的特点是，所述陶瓷纤维层的层数是二至六，其优选方案是四，该消音器可以使得地面的噪音可低于70分贝。
上述的蒸汽助燃型火炬燃烧器，其进一步的特点是，所述蒸汽空气引射管在燃烧器的出口处几何均匀地分布。蒸汽空气引射管几何均匀地布置在火炬燃烧器内部，起到冷却火炬燃烧器的作用，利于延长火炬燃烧器的使用寿命，此外，水蒸汽和空气的混合物通过蒸汽空气引射管从火炬燃烧器顶部中心区域喷出，可以很大程度上抵御侧向风的影响，使之不易产生火炬燃烧器外部燃烧，防止小气量排放时火焰燎到火炬燃烧器的外壁，有利于延长火炬燃烧器的使用寿命。
另外，根据本申请人的试验，在蒸汽耗量相同的情况下，即使对于重组分的烃类气体，本发明提供的蒸汽助燃型火炬燃烧器也能从最大处理量的30％提高到45％。
下面结合附图和具体实施例对本发明的内容作进一步的说明。
附图说明
在附图中，相同的标号标示相同的部件；
图1是本发明的蒸汽助燃型火炬燃烧器的第一实施例的示意图；
图2是本发明的蒸汽助燃型火炬燃烧器的第二实施例的示意图；
图3是本发明的蒸汽助燃型火炬燃烧器的第三实施例的示意图；
图4是在图3中的蒸汽助燃型火炬燃烧器的出口处的引射管的布置的平面图；
图5是本发明的盘式消音器的内衬的剖面图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的蒸汽助燃型火炬燃烧器的第一实施例主要包括筒体100、环绕简体100的水蒸汽环管101、与水蒸汽环管101套合的多个喷嘴102以及蒸汽空气引射管103，喷嘴102分别邻接并对准蒸汽空气引射管103的入口，喷嘴102可以是梅花喷嘴，水蒸汽环管101远离燃烧器的顶端，比如说可以在燃烧器的底部环绕筒体设置。水蒸汽进入水蒸汽环管101，然后通过喷嘴102喷射出来，卷吸大量空气进入蒸汽空气引射管103，高速喷出的水蒸汽以及卷入的空气通过蒸汽空气引射管103均匀混合后送至火炬燃烧器的顶部，参与废气的燃烧；中心蒸汽管104直接送入火炬头顶部，时刻保证有少量蒸汽送入火炬头内，以起到冷却火炬头和防止火炬气倒灌的作用。该实施例与现有技术相比，由于将顶部引射蒸汽替换为底部引射蒸汽，高速出流的水蒸汽通过喷嘴102后可以引射10倍量的空气参与废气的燃烧；蒸汽空气引射管103有利于水蒸汽和空气的均匀混合，提高燃烧器的消烟能力；由于水煤气反应是吸热反应，水蒸汽和空气的混合物通过引射管103进入火焰高温区域，有利于反应正方向进行，促进水蒸汽的分解，提高水蒸汽利用率，从而提高消烟能力。由于蒸汽环管101和喷嘴102设置在火炬燃烧器远离火炬燃烧器的高温区域，该实施例在环管101和喷嘴102的外围设置了消音器107。
如图5所示，盘式消音器107内壁和底部衬有四层陶瓷纤维毯105，采用不锈钢丝网或多孔薄板106和不锈钢螺柱108固定。衬有陶瓷纤维毯105的盆式消音器107能有效降低水蒸汽的喷射噪音，地面的噪音可低于70分贝。该陶瓷纤维毯105对300～30000Hz的噪音具有良好的吸声特性，同时还具有耐火、耐高温、抗腐蚀、抗急冷急热能力强的特性，能够很好的吸收水蒸汽高速喷射所产生的噪声。同时在消音材料上还覆有耐热不锈钢材料制成的钢丝网或多孔薄板106，除起到牢固消音材料的作用外，对降噪也可起到较好的效果。
如图2所示，本发明的蒸汽助燃型火炬燃烧器的第二实施例在第一实施例的基础上增加了设置在顶部的蒸汽环管201和与之套合的多个喷嘴205，水蒸汽通过蒸汽环管205后，从多个喷嘴205直接喷射出来。第二实施例作为第一实施例的一种变型，其目的在于提供能处理更大废气排放量的燃烧器，然而这种方式不是最佳的。
较佳地，参照图3，相对于第二实施例，本发明的蒸汽助燃型火炬燃烧器的第三实施例除去了设置在燃烧器顶端的环管201和多个喷嘴205，增加设置在燃烧器中部的环管301和与环管301套合的喷嘴302，喷嘴302邻接并对准蒸汽空气引射管303的入口处。由于环管201设置在筒体300中部，远离顶部高温区域，有利于延长这些部件的使用寿命。本领域的一般技术人员应当能理解实施例三并不是实施例一的简单替换，两者有实质上的不同，比如说，当废气排放量增加时，为了增加助燃的水蒸汽以及随之卷入燃烧区域的空气，实施例一中的喷嘴102和引射管103数目会增加，蒸汽环管101的横截面积变大，然而在排气量减小时，增加了所述部件的燃烧器就不能有效地运行，比如说引射的水蒸气过多或者不足；在此应当注意到，根据废气排放量的情况，还可以进一步地增加包括环管301、喷嘴302和蒸汽空气引射管303的引射组件，但应当使得该组件布置在远离燃烧器的高温区域，即远离燃烧器的顶端。
参照图4，在燃烧器顶端的废气排出口，引射管303几何均匀地分布，中心引射管303′位于排出口的中心，由于火炬燃烧器的出口布满引射管303，火炬气流道被分割成很多小块，加之预混火焰的刚度较好，从而防止外界空气冲进火炬燃烧器内部形成可燃性混合气体，阻止内部燃烧现象的产生，稳定火焰，延长火炬燃烧器寿命。同样地，在第一实施例或第二实施例中的引射管也是在废气排出口均匀分布。
应当注意到所述的实施例应在所有方面仅考虑成示例性的而不是限制性的。本发明的范围因此由本申请的权利要求来限定，而不是前面的说明内容，在权利要求书的等价的意义和范围内的所有变化都将包含于这个范围。

Claims (8)

1.一种蒸汽助燃型火炬燃烧器，包括筒体、引射水蒸汽至筒体中心处的中心引射管、环绕筒体的水蒸汽环管以及与所述水蒸汽环管套合的喷嘴，其特征在于：还包括蒸汽空气引射管，所述套合的水蒸汽环管和喷嘴设置在远离所述筒体顶端的位置，所述喷嘴邻接并对准所述蒸汽空气引射管的入口处。
2.如权利要求1所述的蒸汽助燃型火炬燃烧器，其特征在于，还包括环绕所述筒体的多个另一水蒸汽环管以及分别与所述多个另一水蒸汽环管套合的多个另一喷嘴，所述套合的另一喷嘴和另一水蒸汽环管设置在远离所述筒体顶端的位置，所述多个另一喷嘴分别邻接并对准多个蒸汽空气引射管的入口处。
3.如权利要求1或2所述的蒸汽助燃型火炬燃烧器，其特征在于，在所述水蒸汽环管和所述喷嘴的外围设置有消音器。
4.如权利要求1至3中任一权利要求所述的蒸汽助燃型火炬燃烧器，其特征在于，还包括设置在顶部的水蒸汽环管和与所述在顶部的水蒸汽环管套合的喷嘴。
5.如权利要求3所述的蒸汽助燃型火炬燃烧器，其特征在于，所述消音器的内壁或底部设置有陶瓷纤维层，在所述陶瓷纤维层上还设置有耐热不锈钢材料制成的钢丝网或多孔薄板。
6.如权利要求4所述的蒸汽助燃型火炬燃烧器，其特征在于，所述陶瓷纤维层的层数是二至六。
7.如权利要求1至4中任一权利要求所述的蒸汽助燃型火炬燃烧器，其特征在于，所述蒸汽空气引射管在燃烧器的出口处几何均匀地分布。
8.如权利要求6所述的蒸汽助燃型火炬燃烧器，其特征在于，所述陶瓷纤维层的层数是4。
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