CN202581350U - 改进型火炬头 - Google Patents

Abstract

本实用新型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。本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。

Description

改进型火炬头

技术领域

本实用新型属于一种用于处理废气的焚化炉机械装置，特别涉及一种改进型火炬头。 

背景技术

传统的火炬头其冷却保护方式为环管式见图1所示，冷却蒸汽环管位于火炬头端口以下270mm处，其上部均匀分布有一周φ=8mm的小孔，冷却蒸汽通过小孔喷到火炬头上，起冷却保护作用。此火炬头于1987年投用，1990年发现火炬头已经烧掉大半，由于雾化效果不好，黑烟滚滚，影响了环保达标。1990年大检修时由车间设计一坐简单的火炬头，火炬头的冷却保护结构没有改变，仍然采用传统的环管式结构见图2所示。此火炬头于1991年检查时已经烧掉1/3，连保护蒸汽冷却环管自身也难逃烧坏的厄运。 

造成冷却保护作用不合理的原因是由其结构造成。由流体力学可知，风在长圆柱体的背风侧易产生绕流旋涡区，旋涡区的大小和风速有关，这可由雷诺因数Ra来判断，当风速＜2级时，Ra＜1，圆柱型后侧形成层流附面层；当风速＞3级时，Ra≈1.35×10³，出现了附面层分离，产生了低压旋涡区。 

由于当地风速经常大于3级，在火炬头背风侧产生的绕流旋涡低压区会使火焰向低压旋涡区聚集，烧蚀背风侧外壁，致使火炬头温度升高。从火炬头破坏的外貌看，显碎晶状，端口不规则，厚度没变化，并且具有方向性（显示为南北方向破坏）。由此可以断定，火炬头的破坏是在低于奥氏体不锈钢融化温度以下的一种特殊的破坏形式，即奥氏体不锈钢的晶间腐蚀破坏。 

奥氏体不锈钢中含有少量的C，约为0.06~0.14%，这是C和Cr形成碳化物Cr₂₃C₆，奥氏体不锈钢的室温组织是奥氏体和Cr₂₃C₆。当温度低于400℃时，Cr₂₃C₆较稳定，不会析出，600℃以上时它会溶于奥氏体内，且随着温度的升高而增加，400℃~850℃范围内时，不论缓慢冷却通过该范围还是加热达到该温度范围，碳化物Cr₂₃C₆都会沿晶界析出，使晶界附近形成贫Cr区，产生严重的晶间腐蚀。克服的办法是采用快速冷却的办法通过该敏化温度区，使Cr 的碳化物来不及析出，而火炬头的环境无法达到。18-8钢在650℃~700℃时对晶间腐蚀特别敏感。炼厂瓦斯气燃烧火焰温度在900℃°~1100℃范围，这样，火炬头端口附近必然存在一个敏化温度区650~700℃，燃烧的间断性会造成一个缓冷和再加热的条件，因此很容易产生晶间腐蚀。瓦斯气中H₂S的存在加速了腐蚀进程，使火炬头主体沿晶界破裂，形成不规则断口。另外，环管距上端太近，主管烧掉100~200mm后，冷却蒸汽环管已起不到作用。 

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种可降低火炬头附近瓦斯的浓度和燃烧黑烟、且可以消除火炬雾化蒸汽、延长火炬头使用寿命的改进型火炬头。 

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种改进型火炬头，包括火炬主管，还包括设于火炬主管上部的蒸汽夹套，所述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，所述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，所述管状夹套的上端开口，其底端与火炬主管固定连接。 

所述输气管为4个且均匀分布于管状夹套的四周。 

所述管状夹套的顶端高于火炬主管的顶端。 

所述管状夹套的顶端高出火炬主管顶端100mm。 

所述管状夹套的内侧壁与火炬主管的外侧壁之间的间隙为50mm。 

所述蒸汽夹套的高度为1000mm。 

所述管状夹套的底端与火炬主管之间焊接连接。 

采用上述技术方案取得的技术进步为：本实用新型的蒸汽夹套可以产生卷吸作用，将火炬头周围大量的空气带入燃烧区，降低了瓦斯浓度，使得燃烧黑烟明显减少，进而消除火炬的雾化蒸汽，节约了大量能源；改进型火炬头的使用寿命明显增长，保证了长周期免维护，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。 

附图说明

图1为传统的火炬头的结构示意图； 

图2为改进后的传统火炬头的结构示意图；

图3为本实用新型的结构示意图；

图4为本实用新型蒸汽夹套的射流卷吸作用示意图；

其中，1、管状夹套；2、输气管，3、火炬主管，4、冷却蒸汽环管。

具体实施方式

由图1所示可知，改进型火炬头，包括火炬主管3,，还包括设于火炬主管3上部的蒸汽夹套，所述蒸汽夹套包括沿火炬主管3的外侧壁设置的中空的管状夹套1和向管状夹套1输送冷却蒸汽的输气管2，所述管状夹套1与火炬主管3同轴设置且管状夹套1的内侧壁与火炬主管3的外侧壁之间设有间隙，所述管状夹套1的上端开口，其底端与火炬主管3固定连接；所述输气管2为4个且均匀分布于管状夹套1的四周；所述管状夹套1的顶端高于火炬主管3的顶端；所述管状夹套1的顶端高出火炬主管3顶端100mm；所述管状夹套1的内侧壁与火炬主管3的外侧壁之间的间隙为50mm；所述蒸汽夹套的高度为1000mm；所述管状夹套1的底端与火炬主管3之间焊接连接，还可通过其他方式固定连接。 

由图3与图1、图2比较可知，本实用新型与传统火炬头的最大区别在于，将原有的冷却蒸汽环管4换成具有相同作用的蒸汽夹套。本实用新型中，蒸汽夹套中的管状夹套1与火炬主管3之间留有50mm间距，且管状夹套1的顶端高出火炬主管3顶端100 mm，冷却蒸汽由4支均匀分布于管状夹套1外侧的输气管2引入蒸汽夹套内部。整个管状夹套1长度为1000 mm，可以适用于各种长度的火炬头。 

改进型火炬头特殊的结构使得作用于原火炬头上冷却蒸汽环管4的冷却蒸汽的风损失减少，蒸汽的冷却面积增加。由于蒸汽的射流卷吸作用见图4所示，火炬头周围的空气不断地被卷进射流范围内，使射流范围不断扩大。火炬主管3的圆柱型喷嘴的射流边界为一个圆锥面，蒸汽夹套可以近似看作一圆环面上的圆柱型喷嘴的集合，这样在火炬头轴心的纵切面上起始区内产生“W”型的特殊蒸汽气流，见图4所示。特殊蒸汽气流使得瓦斯气在蒸汽射流交汇处形成的圆锥顶部与蒸汽充分混合，然后再燃烧。冷却蒸汽把火炬头和火焰隔开，因此，火炬主体的温度以蒸汽温度（150~200℃）和燃烧的瓦斯气的热辐射温度为主，不会超过400℃，因此也不会导致腐蚀破坏。改进后的火炬头，由于特殊结构一起的卷吸作用的存在，使得火炬头顶部周围的大量空气被带入燃烧区，降低了瓦斯浓度，使得燃烧产生的黑烟明显减少，进而火炬的雾化蒸汽可以消除，节约了大量能源。 

改进型火炬头可长周期免维护安全使用，为设备“两年一修”打下了坚实的基础。这一改造的成功，也为今后火炬头的设计提供了理论帮助，火炬头的材质完全可以由价格相对低的碳钢材质代替，制作容易并且可大大节约了成本和制造费用。 

Claims (7)

1.一种改进型火炬头，包括火炬主管（3），其特征在于还包括设于火炬主管（3）上部的蒸汽夹套，所述蒸汽夹套包括沿火炬主管（3）的外侧壁设置的中空的管状夹套（1）和向管状夹套（1）输送冷却蒸汽的输气管（2），所述管状夹套（1）与火炬主管（3）同轴设置且管状夹套（1）的内侧壁与火炬主管（3）的外侧壁之间设有间隙，所述管状夹套（1）的上端开口，其底端与火炬主管（3）固定连接。

2.根据权利要求1所述的改进型火炬头，其特征在于所述输气管（2）为4个且均匀分布于管状夹套（1）的四周。

3.根据权利要求1或2所述的改进型火炬头，其特征在于所述管状夹套（1）的顶端高于火炬主管（3）的顶端。

4.根据权利要求3所述的改进型火炬头，其特征在于所述管状夹套（1）的顶端高出火炬主管（3）顶端100mm。

5.根据权利要求1所述的改进型火炬头，其特征在于所述管状夹套（1）的内侧壁与火炬主管（3）的外侧壁之间的间隙为50mm。

6.根据权利要求1所述的改进型火炬头，其特征在于所述蒸汽夹套的高度为1000mm。

7.根据权利要求1所述的改进型火炬头，其特征在于所述管状夹套（1）的底端与火炬主管（3）之间焊接连接。

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