CN219735331U - 一种无烟燃烧高架火炬头及高架火炬 - Google Patents

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陈博
刘洪章
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Abstract

本实用新型属于高架火炬燃烧技术领域,具体为一种无烟燃烧高架火炬头及高架火炬,包括燃烧筒、同轴设置在燃烧筒下端面的集风器以及均布设置在燃烧筒外周的引燃器,集风器的内部设置有燃气排放管,燃气排放管与燃烧筒之间形成空气流动间隙,集风器聚集空气流向上进入空气流动间隙内;燃气排放管的内部同轴设置有负压引风管,负压引风管与燃气排放管之间形成燃气流动间隙;燃气排放管的上部周向均匀开设有若干个燃气出口,每个燃气出口上安装有一个稳焰器,稳焰器位于空气流动间隙内,稳焰器上开设有若干个燃气喷孔。本实用新型通过在高架火炬头上设置集风器和文丘里引射结构,实现了空气与放空燃气充分混合均匀,增加了火焰燃烧强度,消烟效果更明显。

Description

一种无烟燃烧高架火炬头及高架火炬
技术领域
本实用新型属于高架火炬燃烧技术领域,具体为一种无烟燃烧高架火炬头及高架火炬。
背景技术
随着石油和化工行业的不断发展,石化企业的总体布置呈现大型化、集中化趋势,作为事故泄放系统所必须的火炬系统,仍然是不可缺少的重要设备,它主要用于保证上游设备在正常生产、开停车和事故状态所排放的气体能够及时、安全可靠地燃烧排放,不影响上游设备安全运行。同时各油田油气采集井场,也需要排放量大小不一的各种火炬设备。火炬设备均以高架火炬为主。
近些年,国家对安全环保的要求越来越严格,需要控制碳排放量、实施严格的NOX排放标准。因此,对于高架火炬国内各地纷纷出台严格的环保法规和要求,传统高架火矩在火炬集管或火炬立管中有液体进入、烃类凝结或水合物形成(这些物质可能会被带到燃烧区)的可能性,气体中夹带烃类液滴,与火焰发生接触时,通常燃烧不完全,能够产生燃烧的液滴,形成烟灰,降低火炬的无烟燃烧能力;而能够进入燃烧区并且能够用可行的措施进行无烟控制处理的最大液滴尺寸取决于火炬头的设计。因此,开发安全、环保、长寿命的高架火炬,来服务油气生产需要至关重要,且具有重要的经济和社会效益。
实用新型内容
为解决上述背景技术中的问题,本实用新型提供一种无烟燃烧高架火炬头及高架火炬,通过集风器和文丘里引射器的设置实现了放空气体的无烟燃烧。
本实用新型提供一种无烟燃烧高架火炬头,包括燃烧筒、同轴设置在燃烧筒下端面的集风器以及均布设置在燃烧筒外周的引燃器,其中:
集风器的内部同轴设置有燃气排放管,燃气排放管向上延伸至与燃烧筒的上端面齐平,燃气排放管与燃烧筒之间形成空气流动间隙,集风器聚集空气流向上进入空气流动间隙内;
燃气排放管的内部同轴设置有负压引风管,负压引风管向上延伸至与燃气排放管的上端面齐平,负压引风管与燃气排放管之间形成燃气流动间隙;
燃气排放管的上部周向均匀开设有若干个燃气出口,每个燃气出口上安装有一个稳焰器,稳焰器位于空气流动间隙内,稳焰器上开设有若干个燃气喷孔。
进一步的,集风器包括上环形端板、下环形端板以及周向均布设置在上环形端板和下环形端板之间的若干个旋流叶片,下环形端板的外径小于上环形端板的外径,旋流叶片为直角梯形结构,直角梯形结构的斜边一端固定在上环形端板的外边缘,另一端固定在下环形端板的外边缘,燃气排放管位于若干个旋流叶片的中心位置。
进一步的,稳焰器包括与燃气出口相对设置的后端壁以及与后端壁两侧固定连接的侧壁,两个侧壁与后端壁形成前端和上端开口的燃气容纳腔,燃气容纳腔的前端开口与燃气出口连通,燃气容纳腔的上端开口上盖合有交叉设置的斜壁板,斜壁板上开设有若干个燃气喷孔。
进一步的,燃气排放管的下方设有燃气管道,燃气管道通过多个连接管与燃气排放管连通,负压引风管的上端为文丘里喷口,负压引风管的下端呈帽檐式结构,帽檐式结构的下方设有文丘里引射器喷嘴,文丘里引射器喷嘴连接有引射喷管,引射喷管连接有压缩风机。
进一步的,燃气排放管包括锥形管和位于锥形管缩径端的直筒管,直筒管延伸至燃烧筒内,直筒管与燃烧筒之间形成空气流动间隙,锥形管的扩径端固定于下环形端板上。
进一步的,燃气管道呈锥形形状,燃气管道的扩径端通过连接管与燃气排放管的扩径端连通。
进一步的,引燃器的旁侧设置有长明灯。
本实用新型还提供一种高架火炬,其特征在于,包括上述任意一项的无烟燃烧高架火炬头。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果为:
(1)本实用新型通过在高架火炬头上设置集风器,强风空气流不论从任何方向横向吹扫火炬头下部的集风器,集风器都能聚集空气流能量向上形成稳定的空气流,使燃烧火焰始终保持在火炬头上方正常燃烧,集风器的设置不但增加了火炬头的使用寿命,而且通过稳焰器与燃气排放管内的燃气充分混合,使放空燃气中夹带的烃类液滴燃烧完全。
(2)本实用新型的负压引风管的上端为文丘里喷口,下端呈帽檐式结构,且下方设有文丘里引射器喷嘴,通过文丘里引射器喷嘴喷射压缩空气,从而负压引射大量空气从文丘里喷口喷出,使得泄放燃气充分与引射输送空气气流之间充分混合,实现无烟燃烧,中心空气辅助燃烧火焰以轴向气流的形式产生,以形成一个竖直、垂直火焰;且引射空气发挥稀释烃类燃料含量的作用,减少了排烟倾向,以避免冒烟。
(3)本实用新型稳焰器上端的斜壁板上开设有若干个燃气喷孔,燃气喷孔的喷射方向向稳焰器两侧倾斜喷射,增大放空燃气与空气的接触面积,使燃气与空气混合的更均匀,燃烧更充分。
附图说明
为了更清楚的说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍,显而易见的,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它附图。
图1为本实用新型高架火炬头的整体结构图;
图2为本实用新型高架火炬头的集风器结构图;
图3为本实用新型高架火炬头的稳焰器结构图;
图4为本实用新型高架火炬头的内部结构图;
其中:1-燃烧筒,11-燃气出口,2-集风器,21-上环形端板,22-下环形端板,23-旋流叶片,231-斜边,3-引燃器,4-燃气排放管,5-负压引风管,51-文丘里喷口,52-文丘里引射器喷嘴,53-引射喷管,6-稳焰器,61-后端壁,62-侧壁,63-斜壁板,64-燃气喷孔,7-燃气管道,71-连接管,8-长明灯。
具体实施方式
下面将结合本实用新型中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例,都属于本实用新型的保护范围。
高架火炬放空系统是保障工艺装置安全生产的辅助设施,是减少放空天然气对环境污染的重要手段,是通过燃烧以环保、安全的方式处理废气的设备系统,是保证压力释放和蒸汽减压系统产生的烃类气体安全、可靠、高效燃烧并排放的关键机械组件。
下面结合附图1至附图4以及具体实施例详细论述本实用新型。
如图1-4所示,本实用新型提供一种无烟燃烧高架火炬头,包括燃烧筒1、同轴设置在燃烧筒1下端面的集风器2以及均布设置在燃烧筒1外周的引燃器3,引燃器3用于点燃混合气体,其中:集风器2的内部同轴设置有燃气排放管4,燃气排放管4向上延伸至与燃烧筒1的上端面齐平,燃气排放管4与燃烧筒1之间形成空气流动间隙,集风器2聚集空气流向上进入空气流动间隙内,即集风器2用于将横向吹向集风器2内的空气流改变流动方向进入空气流动间隙内;燃气排放管4的内部同轴设置有负压引风管5,负压引风管5利用负压作用将外部的空气引入负压引风管5内,负压引风管5向上延伸至与燃气排放管4的上端面齐平,负压引风管5与燃气排放管4之间形成燃气流动间隙;燃气排放管4的上部周向均匀开设有若干个燃气出口11,每个燃气出口11上安装有一个稳焰器6,稳焰器6位于空气流动间隙内,稳焰器6上开设有若干个燃气喷孔64。放空燃气沿燃气流动间隙向上喷出与空气混合,在燃烧筒1的上方燃烧,其中一部分放空燃气由燃气出口11进入稳焰器6中,再经稳焰器6上的燃气喷孔64喷出与空气流动间隙内的空气流混合燃烧;另外一部分放空燃气直接向上喷出与负压引风管5内的空气流混合燃烧,本实施例中的空气与放空燃气充分混合均匀,火焰燃烧强度增加,使得消烟效果明显。
需要说明的是,高架火炬头通常位于高空中,经常会受到强风空气流冲刷火炬头的根部,而强风空气风能对燃烧火焰的影响很大,会造成火焰下返燃烧,火焰长期在火炬头内部燃烧会导致火炬头内部结构燃烧受损严重,缩短火炬头的使用寿命。本实施例通过在火炬头上设置集风器2,强风空气流不论从任何方向横向吹扫火炬头下部的集风器2,集风器2都能聚集空气流能量向上形成稳定的空气流,使燃烧火焰始终保持在火炬头上方正常燃烧。集风器2的设置不但增加了火炬头的使用寿命,而且使放空燃气中夹带的烃类液滴燃烧完全。
具体的,本实施例的集风器2包括上环形端板21、下环形端板22以及周向均布设置在上环形端板21和下环形端板22之间的若干个旋流叶片23,下环形端板22的外径小于上环形端板21的外径,旋流叶片23为直角梯形结构,直角梯形结构的斜边231一端固定在上环形端板21的外边缘,另一端固定在下环形端板22的外边缘,旋流叶片23直角边的延长线与上环形端板21的圆心和下环形端板22的圆心均相离设置,使进入旋流叶片23的空气旋转进入集风器2内部,进而沿空气流动间隙向上流动,燃气排放管4位于若干个旋流叶片23的中心位置。当强风空气流从任何方向横向吹扫至旋流叶片23上时,在旋流叶片23的作用下带动空气流上行进入空气流动间隙内。集风器2能够实现恶劣天气强风空气流对燃烧火焰的稳定作用,使得燃烧火焰不会下偏返烧火炬头,燃烧火焰保持在火炬头上方,从而增强火炬头的使用寿命。
具体的,本实施例的稳焰器6包括与燃气出口11相对设置的后端壁61以及与后端壁61两侧固定连接的侧壁62,两个侧壁62与后端壁61形成前端和上端开口的燃气容纳腔,燃气容纳腔的前端开口与燃气出口11连通,燃气容纳腔的上端开口上盖合有交叉设置的斜壁板63,斜壁板63上开设有若干个燃气喷孔64。燃气排放管4内的放空燃气经燃气出口11进入燃气容纳腔内,再经斜壁板63上的燃气喷孔64喷出与空气混合,实现燃烧。可以知道,在稳焰器6的上端开口设置斜壁板63的目的是改变燃气喷孔64的喷射方向,使燃气喷孔64的喷射方向向稳焰器6的两侧倾斜喷射,增大燃气与空气的接触面积,使燃气与空气混合的更均匀,燃烧更充分。
具体的,本实施例的燃气排放管4的下方设有燃气管道7,燃气管道7通过多个连接管71与燃气排放管4连通,负压引风管5的上端为文丘里喷口51,负压引风管5的下端呈帽檐式结构,帽檐式结构的下方设有文丘里引射器喷嘴52,文丘里引射器喷嘴52连接有引射喷管53,引射喷管53连接有压缩风机(图中未显示)。优选的,压缩风机采用低能耗罗茨风机,通过碳钢管道直接输送到火炬头根部,通过文丘里引射器喷嘴52以360m/s的速度喷射,负压引射大量空气从文丘里喷口51喷出,引射空气量在9.4m3/min,引射空气量以18m/s速度喷射到火焰中心,使得空气与放空燃气充分混合均匀,火焰燃烧强度增加,消烟效果更明显。
本实用新型的火炬中心的引射器采用高压文丘里引射特性,在火炬头中心增加了压缩空气引射空气的结构,使得泄放燃气充分与引射输送空气气流之间充分混合,实现无烟燃烧,中心空气辅助燃烧火焰以轴向气流的形式产生,以形成一个竖直、垂直火焰;引射空气发挥稀释烃类燃料含量的作用,减少排烟倾向,以避免冒烟。
具体的,本实施例的燃气排放管4包括锥形管和位于锥形管缩径端的直筒管,直筒管延伸至燃烧筒1内,直筒管与燃烧筒1的上端面齐平,直筒管与燃烧筒1之间形成空气流动间隙,锥形管的扩径端固定于下环形端板22上。
具体的,本实施例的燃气管道7呈锥形状,燃气管道7的扩径端通过连接管71与燃气排放管4的扩径端连通。通过将燃气管道4和燃气排放管4设计成锥形形状,为文丘里引射结构预留安装空间,具体为:文丘里引射喷嘴52设置于多个连接管71的中间位置,负压引风管5下端的帽檐结构也位于多个连接管71的中间位置。
具体的,本实施例的引燃器3的旁侧设置有长明灯。
本实用新型还提供一种高架火炬,包括上述任意一项无烟燃烧高架火炬头,该高架火炬具有火炬头的所有优点,在此不再赘述。
应用本实用新型的高架火炬头及高架火炬,排放在大气中的污染物完全符合《大气污染物综合排放标准》(GB16297)及当地环保部门要求,火炬的燃烧火焰为无烟燃烧,且烟气黑度不超过林格曼1级。
以上借助具体实施例对本实用新型做了进一步描述,但是应该理解的是,这里具体的描述,不应理解为对本实用新型的实质和范围的限定,本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改,都属于本实用新型所保护的范围。

Claims (8)

1.一种无烟燃烧高架火炬头,其特征在于,包括燃烧筒、同轴设置在所述燃烧筒下端面的集风器以及均布设置在所述燃烧筒外周的引燃器,其中:
所述集风器的内部同轴设置有燃气排放管,所述燃气排放管向上延伸至与所述燃烧筒的上端面齐平,所述燃气排放管与所述燃烧筒之间形成空气流动间隙,所述集风器聚集空气流向上进入所述空气流动间隙内;
所述燃气排放管的内部同轴设置有负压引风管,所述负压引风管向上延伸至与所述燃气排放管的上端面齐平,所述负压引风管与所述燃气排放管之间形成燃气流动间隙;
所述燃气排放管的上部周向均匀开设有若干个燃气出口,每个所述燃气出口上安装有一个稳焰器,所述稳焰器位于所述空气流动间隙内,所述稳焰器上开设有若干个燃气喷孔。
2.根据权利要求1所述的无烟燃烧高架火炬头,其特征在于,所述集风器包括上环形端板、下环形端板以及周向均布设置在所述上环形端板和下环形端板之间的若干个旋流叶片,所述下环形端板的外径小于所述上环形端板的外径,所述旋流叶片为直角梯形结构,直角梯形结构的斜边一端固定在所述上环形端板的外边缘,另一端固定在所述下环形端板的外边缘,所述燃气排放管位于若干个所述旋流叶片的中心位置。
3.根据权利要求1所述的无烟燃烧高架火炬头,其特征在于,所述稳焰器包括与所述燃气出口相对设置的后端壁以及与所述后端壁两侧固定连接的侧壁,两个所述侧壁与后端壁形成前端和上端开口的燃气容纳腔,所述燃气容纳腔的前端开口与所述燃气出口连通,所述燃气容纳腔的上端开口上盖合有交叉设置的斜壁板,所述斜壁板上开设有若干个所述燃气喷孔。
4.根据权利要求2所述的无烟燃烧高架火炬头,其特征在于,所述燃气排放管的下方设有燃气管道,所述燃气管道通过多个连接管与所述燃气排放管连通,所述负压引风管的上端为文丘里喷口,所述负压引风管的下端呈帽檐式结构,所述帽檐式结构的下方设有文丘里引射器喷嘴,所述文丘里引射器喷嘴连接有引射喷管,所述引射喷管连接有压缩风机。
5.根据权利要求4所述的无烟燃烧高架火炬头,其特征在于,所述燃气排放管包括锥形管和位于所述锥形管缩径端的直筒管,所述直筒管延伸至所述燃烧筒内,所述直筒管与所述燃烧筒之间形成所述空气流动间隙,所述锥形管的扩径端固定于所述下环形端板上。
6.根据权利要求5所述的无烟燃烧高架火炬头,其特征在于,所述燃气管道呈锥形形状,所述燃气管道的扩径端通过所述连接管与所述燃气排放管的扩径端连通。
7.根据权利要求1所述的无烟燃烧高架火炬头,其特征在于,所述引燃器的旁侧设置有长明灯。
8.一种高架火炬,其特征在于,包括权利要求1-7中任意一项所述的无烟燃烧高架火炬头。
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