[實用新型]一種基于火旋風渦旋生成機理的安全環保型火炬系統

有效

• 申請號: 201720975165.X
• 申請日: 2017-08-07
• 公開（公告）號: CN207049950U
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 周魁斌;錢靜;蔣軍成
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: F23G7/06
• 分類號: F23G7/06
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司32243
• 代理人: 張玉紅

技術領域

本實用新型涉及油氣開采、石油化工等工業安全與環保領域，具體地說，是一種基于火旋風渦旋生成機理的安全環保型火炬系統。

背景技術

石化企業生產過程中為確保安全生產，防止意外事故發生，通過設置火炬將那些不可回收的，且具有一定毒害性、危險性或腐蝕性的可燃性氣體經燃燒轉變為危害小的氣體后排入大氣。可通過火炬燃燒處理的氣體有硫化氫、一氧化碳、有機硫、氫氣、氨、烴類等氣體。這些氣體主要來源于：①裝置正常運行時工藝參數調整帶來的操作波動；②產需不平衡；③設備切換時的排放；④安全閥、壓力控制閥的泄漏；⑤開停車及故障處理時的排放等。放空火炬氣的燃燒雖然使排入大氣的氣體危害性降低，但燃燒不完全仍然會導致大氣污染，如事故狀態下火炬排放量增加會致使燃燒不完全程度增加。

火炬系統主要分為地面火炬和高架火炬兩種。

現有的高架火炬存在以下三個問題：

（1）排放量大時，火炬系統不能將廢氣完全燃燒，不徹底燃燒會帶來大量黑煙以及氮氧化物、硫化物和一氧化碳，在事故排放狀態下黑煙以及氮氧化物、硫化物和一氧化碳會大量產生，大氣污染非常嚴重；

（2）對于高架火炬而言，火炬頭點火器位置較高，通常位于幾十米甚至一百多米的高空，而高空處的環境風速比較大，容易致使火炬燃燒火焰吹熄，放空不安全，即目前火炬存在燃燒穩定性差問題；

（3）由于環境風的作用，火焰會向下傾斜燃燒，距離火炬頭更近，火炬頭附近溫度升高，從而損壞火炬頭，導致火炬頭使用壽命的減少。

目前，現有工業火炬技術只能解決部分問題，不能同時解決三個問題。如中國專利CN205842695U公開的一種雙向旋流地面火炬燃燒器，只能解決燃燒效率低的問題。中國專利CN106838938A公開的一種設有隔罩的火炬塔，只能解決風過大造成火焰熄滅的問題。中國專利CN205481037U公開的一種高架火炬系統分級排放裝置，只能解決火炬頭使用壽命低的問題。

實用新型內容

為了解決上述技術問題，本實用新型提出了一種基于火旋風渦旋生成機理的安全環保型火炬系統，可以同時有效地改善現有高架火炬存在的燃燒效率低、燃燒穩定性差和火炬頭使用壽命低三大問題。

為了實現上述目的，本實用新型采用的具體技術方案如下：

一種基于火旋風渦旋生成機理的安全環保型火炬系統，包括火旋風渦旋生成裝置、火炬頭和火炬筒體，火旋風渦旋生成裝置通過固定裝置設置在火炬頭的上部，火旋風渦旋生成裝置由一個空心圓柱體和若干個導流板組成，導流板設置在空心圓柱體和固定裝置之間，固定裝置向上延伸有若干個支撐棒，支撐棒的底端與固定裝置連接，支撐棒的頂端與空心圓柱體連接，導流板設置在支撐棒上，一個支撐棒上設置有一個導流板，導流板可繞著支撐棒轉動。

本實用新型的進一步改進，空心圓柱體的高度為無旋轉火焰高度的2-3倍，例如，無旋轉火焰高度為50米，則空心圓柱體高度為100-150米，主要用來阻擋環境風對燃燒火焰的作用，可避免有風條件下燃燒火焰發生傾斜，進而削弱火焰傾斜對火炬頭造成的損壞，延長火炬的使用壽命。

本實用新型的進一步改進，導流板長為空心圓柱體直徑的四分之一，導流板高為其長的3-5倍，例如，空心圓柱體直徑為2.4米，則導流板長為0.6米，高為1.8-3米，沿著裝置側面等間距分布，數量為6-12個，且每個導流板都可以沿支撐棒旋轉0-90°間任意角度，以方便調節出最合適的角度，誘導空氣流入空心圓柱體，其主要作用是產生旋轉氣流，當裝置內部空氣全部消耗，外部空氣就會通過導流板以一定的角度進入裝置，形成旋轉氣流。

本實用新型還披露了一種高架火炬，其包括上述的基于火旋風渦旋生成機理的安全環保型火炬系統，還包括火炬筒體和支撐結構，火炬筒體的一端連接到火炬頭另外一端連接到支撐結構，支撐結構采用塔式支撐結構。

本實用新型的有益效果：相比現有的高架火炬系統，安裝有火旋風渦旋生成裝置的火炬系統主要有三點優勢：

（1）燃料燃燒效率變大：該火炬系統能通過加強邊界層處的空氣卷吸以及抑制炭黑粒子從火焰中心處逸出來增大燃燒效率，減少不完全燃燒產物的生成，減小對環境的污染；

（2）火焰燃燒穩定性提高：該火炬系統能夠增大火焰的推舉高度和吹熄速度，在相同的推舉高度下，燃料出口速度要求更低，而火焰吹熄的速度極限值變大，這使得燃燒火焰更加穩定，提高了使用的安全性；