高效能组合式火炬头的制作方法
【专利摘要】一种高效能组合式火炬头，包括筒体、点火装置、蒸汽立管、蒸汽环管、梅花形蒸汽喷嘴、稳燃装置以及能够形成旋转射流的射流密封器；位于筒体顶部燃气出口处设置的点火装置至少包括与半导体高能电咀连接的点火枪和长明灯组件；在筒体顶部出口处沿周向设置多个梅花形蒸汽喷嘴，梅花形蒸汽喷嘴连通蒸汽环管，蒸汽环管连通蒸汽立管；稳燃装置设置在筒体的上部；射流密封器设置在筒体的下端进口处，筒体的下端进口与射流密封器之间设置连通有氮气吹扫管。其具有消烟、稳定燃烧，有效避免黑烟现象，避免了回火逆燃，保障了设备的安全运行的作用；且结构简单，通用型强，耐高温、耐腐蚀，使用寿命长。
【专利说明】高效能组合式火炬头
【技术领域】 [0001]
[0002] 本实用新型涉及石油化工、煤化工企业使用的高架式火炬燃烧器的一种改进，具 体地说是一种高效能火炬。
【背景技术】
[0003] 火炬头即火炬燃烧器是石油化工厂、煤化工企业实现安全生产的关键设施，通常 安装在远离地面的高空，长期处于高温及冷热交替的变化状态，工作环境异常恶化，烧损、 腐蚀严重。所以火炬燃烧器的设计对工作条件的要求十分苛刻。
[0004] 目前，火炬燃烧器的结构简单，普遍采用钟罩式静态分子密封器结合普通火炬头 的形式，其耐腐蚀性能不高，很容易因焊接质量及长期腐蚀导致封头掉落，从而堵住火炬的 出气口，引起火炬系统的憋压，引发事故；钟罩式静态分子密封器需要采用氮气进行密封， 同时还需有蒸汽伴热，所以造成能耗的巨大浪费；还存在火焰燃烧不稳定，容易被风吹灭， 空气容易回流进入筒体，引发回火现象。 实用新型内容
[0005] 针对上述存在的技术问题，本实用新型致力于提供一种能够有效防止因空气回流 引发的回火现象，且具有稳火作用，能够降低使用能耗的高效能组合式火炬头。
[0006] 本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：一种高效能组合式火炬头，包 括筒体、点火装置和稳燃装置，所述点火装置的点火端头靠近筒体的上端口，其特征是：还 包括安装在所述筒体下端口的上部位置的射流密封器，所述射流密封器由沿所述筒体轴向 布置且固定于筒体内壁上的相互重叠套置的多层锥形环体构成，每层锥形环体均为大口端 向下。
[0007] 作为对本实用新型的进一步改进，在所述筒体下端处，于筒体下端进口与所述射 流密封器之间设连通氮气源的氮气吹扫管。
[0008] 作为对本实用新型的进一步改进，还包括在筒体顶部出口处沿筒体周向设置的多 个梅花形蒸汽喷嘴，套置在筒体外围并位于筒体上端口下方的蒸汽环管，以及连通蒸汽环 管且轴向布置的蒸汽立管；梅花形蒸汽喷嘴连通蒸汽环管；在所述梅花形蒸汽喷嘴的端面 上均布设置喷射孔。
[0009] 作为对本实用新型的进一步改进，所述点火装置包括点火枪和长明灯组件；所述 长明灯组件包括灯头防风罩、伸入灯头防风罩内的燃气烧嘴，燃气烧嘴的中部设有与点火 枪相连的点火枪保护套，燃气烧嘴的尾部连接燃料气与空气预混室的出口端，所述燃料气 与空气预混室的进口端设有进风量调节机构，燃料气喷头伸入所述燃料气与空气预混室的 进口端，所述燃料气喷头连接燃料气输送调整机构的出口端，所述燃料气输送调整机构的 进口端连接燃料气入口；所述燃料气与空气预混室的混气腔室的上段，沿其进口至其出口 的方向为阶梯状扩口结构；所述燃料气喷头的输气内腔设为阶梯状缩口结构；所述燃料气 输送调整机构分为进口端扩口、中间段及出口端缩口，所述进口端扩口的内腔为倒置的锥 形曲面，所述出口端缩口的内腔为锥形曲面，中间段为直筒型内腔。
[0010] 作为对本实用新型的进一步改进，所述稳燃装置为由多个S型多孔聚火块围城的 稳火圈，所述稳火圈置于筒体上端口内侧。
[0011] 作为对本实用新型的进一步改进，在所述梅花形蒸汽喷嘴、长明灯罩、点火枪的点 火端表面及聚火块表面均烧结有高温陶瓷。
[0012] 作为对本实用新型的进一步改进，在所述筒体上部的内壁上固结有一层耐火衬 里。
[0013] 作为对本实用新型的进一步改进，在所述筒体的上部外罩有一防风罩。
[0014] 本实用新型的有益效果是：
[0015] (1)将射流密封器组合安装在筒体下端口的上部位置，不再需要使用钟罩式静态 分子密封器结合蒸汽伴热的形式实现密封，减少了能耗的使用；射流密封器为多层锥形环 体重叠套置组合而成的结构，由筒体上部折回的气体在朝筒体入口回流过程中，受锥形环 体外壁的层层阻挡，被向上折射，从而形成连续的上反气流，后续向下返折的气流被该上返 气流拖回或受锥形环体的折射，向上返折形成新的上返气流，从而构成动态气密封，有效防 止了筒体内的气流向筒体的入口方向回流，避免了回火逆燃，保障了设备的安全运行；
[0016] (2)由筒体的下端进口处的上部通入密度比空气小的氮气，利用氮气拖住空气上 升，使空气不回流，有效避免回火逆燃；
[0017] (3)采用梅花形蒸汽喷嘴带入空气形成的空气蒸汽混合气体进入火焰中心，起到 消烟、稳定燃烧的作用，且梅花形设计使得气流分散均匀；蒸汽由梅花形蒸汽喷嘴上的喷射 孔喷出时速度得以提高，使气流骚动强烈，能够有效提高水、气混合效率，使水碳比达到合 理范围，有效避免了黑烟现象；
[0018] (4)点火装置，确保于大风、暴雨条件下实现稳定燃烧的同时，其能够增加点火的 稳定性；能够节省燃料气的单位时间消耗量，实现节能效果；能够确保燃料气与空气的充 分燃烧，实现零氮氧化物等有害气体的排放；
[0019] (5)筒体上部设置的由S型多孔聚火块形成的稳火圈，由于每个聚火块上有孔，可 在块后形成回流区，回流来的已燃热气与从孔中出来的混合气接触，靠分子扩散和湍流来 输送点火能量，在小孔处形成"袖火"，这样不容易被吹灭，起到保证火焰的稳定目的；
[0020] (6)梅花形蒸汽喷嘴、长明灯罩、点火枪的点火端表面及聚火块表面烧结高温陶 瓷，筒体上部的内壁上固结耐火衬里，大大增加了耐高温，耐腐蚀的性能，延长使用寿命或 者减少了火炬头的检修工作量；
[0021] (7)在筒体上部设置的防风罩，既可以在燃烧时利用上升的气流引射空气，又可以 防风，使火焰在火炬上方稳定燃烧。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 图1为本实用新型的结构示意图；
[0023] 图2为本实用新型的稳燃装置的示意图；
[0024] 图3为本实用新型中点火装置的一种结构示意图；
[0025] 图中：1筒体，21点火枪，211点火枪保护套，22长明灯组件，221燃料气入口，222 燃料气输送调整机构，2221进口端扩口，2222出口端缩口，223燃料气喷头，224进风量调节 机构，225空气预混室，226燃气烧嘴，227灯头防风罩，3蒸汽立管，4蒸汽环管，5梅花形蒸 汽喷嘴，6射流密封器，7氮气吹扫管，8 S型多孔聚火块，9耐火衬里。
【具体实施方式】
[0026] 为便于理解本实用新型的技术内容，下面结合附图对本实用新型的技术方案作进 一步说明。
[0027] 如图1和图2所示，一种高效能组合式火炬头，包括筒体1、点火装置、蒸汽立管3、 蒸汽环管4、梅花形蒸汽喷嘴5、稳燃装置以及能够形成返折射流的射流密封器6。在所述 筒体1的上部外罩有一防风罩，所述筒体1上部的内壁上固结有一层耐火衬里9。在筒体1 上部设置的防风罩，既可以在燃烧时利用上升的气流引射空气，又可以防风，使火焰在火炬 上方稳定燃烧；在筒体1上部的内壁上固结耐火衬里9可以增加筒体的耐高温性，延长损坏 时间，减少更换工作量，且确保安全。
[0028] 所述点火装置包括点火枪21和长明灯组件22。所述长明灯组件22包括灯头防风 罩227、伸入灯头防风罩227内的燃气烧嘴226,燃气烧嘴226的中部设有与点火枪21相连 的点火枪保护套211，燃气烧嘴226的尾部连接燃料气与空气预混室225的出口端，所述燃 料气与空气预混室225的进口端设有进风量调节机构224,用来调节通入所述燃料气与空 气预混室225内的空气量，通过调节该进风量调节机构224能够保证一次吸入所述燃料气 与空气预混室225内的空气量正好与通入所述燃料气与空气预混室225内的燃料气达到充 分燃烧比，从而减少氧气量不足时产生的氮氧化物等有害气体。
[0029] 燃料气喷头223的喷口伸入所述燃料气与空气预混室225的进口端，所述燃料气 喷头223连接燃料气输送调整机构222的出口端，所述燃料气输送调整机构222的进口端 连接燃料气入口 221。
[0030] 所述燃料气与空气预混室225的混气腔室的上段(实际设计中，要保证燃料气与 空气预混室225的进口端的轴向长度稍短，即此处所指的燃料气与空气预混室的混气腔室 的上段即为燃料气与空气预混室225的除进口端外的主体结构)，沿其进口至其出口的方向 为阶梯状扩口结构，即其腔室呈阶梯布局，沿进口至出口的方向逐级扩大。燃料气与空气同 时进入所述燃料气与空气预混室225的混气腔室内，在通过阶梯状扩口结构的输送腔后， 由于流动速度的减缓，同时产生较小的混流现象，所以使得燃料气与空气形成很大程度的 完全混合，提高燃烧质量，有效节约了燃气量。
[0031] 所述燃料气喷头223的输气内腔设为阶梯状缩口结构，即沿燃料气喷头的进口至 喷口方向，燃料气喷头223的输气腔体呈阶梯状，且腔体内径逐级逐渐缩小。
[0032] 所述燃料气输送调整机构222分为进口端扩口 2221、中间段及出口端缩口 2222， 所述进口端扩口 2221的内腔为倒置的锥形曲面，所述出口端缩口 2222的内腔为锥形曲面， 中间段为直筒型内腔。所述燃料气输送调整机构222的进口端扩口 2221至中间段的输气 内腔为变径结构，这样在输送气体时，能够使被输送气体的气压降低，提高输送效果。输送 的燃料气经过燃料气输送调整机构的中段，并由其出口端缩口 2222进入所述燃料气喷头， 该过程中燃料气所通过的内腔路径是阶梯状缩小的，即燃料气的流动过程是渐缩过程，根 据流体原理，在所述燃料气喷头223的喷口处喷出的燃料气的速度相对平流流动过程（即 流动过程所经过的腔体的腔径不变)得以明显提高，从而在燃料气喷出燃料气喷头223的喷 口时，增加了燃料气对空气的卷吸力。
[0033] 空气与燃料气完全混合后，在燃气烧嘴226的出口被点火枪21点燃，因为灯头防 风罩227的设置，使燃气烧嘴226与灯头防风罩227形成筒式双层设计，使火焰燃烧更稳 定，即使在大风大雨天气下，仍能够保证燃烧效果及燃烧稳定型，点火枪21的内置式点火 形式，使点火更可靠。本实用新型涉及的点火装置取代了目前使用的长明灯加引火筒式的 点火方式，因为长明灯加引火筒式点火需要依次点燃引火筒、长明灯方能够完成点火，需要 二次通入燃气，存在燃料的浪费，且结构复杂，本实用新型涉及的点火装置相对长明灯加引 火筒式的点火方式，不仅节能，而且结构简单。
[0034] 在筒体1顶部出口处沿周向设置多个梅花形蒸汽喷嘴5,梅花形蒸汽喷嘴5连通蒸 汽环管4,蒸汽环管4连通蒸汽立管3。通过梅花形蒸汽喷嘴5的喷射引流，形成局部低压， 从而带动周围空气形成的空气蒸汽混合气体，最终靠射流惯性使空气蒸汽混合气体进入火 焰中心与放散气体充分混合，起到消烟、稳燃的作用。蒸汽由梅花形蒸汽喷嘴5上的气孔喷 出时速度得以提高，气流骚动强烈，且梅花形设计使得气流分散均匀，能够有效提高水、气 混合效率，使水碳比达到合理范围，有效避免了黑烟现象。
[0035] 所述稳燃装置设置在筒体1的上部。所述稳燃装置包括由S型多孔聚火块8形成 的稳火圈（S型多孔聚火块为现有部件)。由于每个聚火块上有孔，所以围城稳火圈后，可在 块后形成回流区，回流来的已燃热气与从孔中出来的混合气接触，靠分子扩散和湍流来输 送点火能量，在小孔处形成"袖火"，这样不容易被吹灭，起到保证火焰的稳定目的；
[0036] 所述射流密封器6设置在筒体1的下端进口处，所述射流密封器6由沿所述筒体 轴向布置的，安装于筒体1内壁上的多层锥形环体构成，各层锥形环体重叠套置且锥形环 体的大口端向下。各个锥形环体的半锥角宜控制在20度至50度的范围内，向下回流的气 体在接触到锥形环体的外壁时，各层锥形环体的外壁会对向下的气流产生阻挡，通过锥形 环体的阻挡折射作用，如图1所示，气流流向得以改变，最终向上返折回流。构成射流密封 器6的锥形环体采用层状重叠布置的形式，不仅确保向下的各个方向的气流均能够受到射 流密封器6的折流作用，即实现无死角折射回流，而且还能够使气流经过多次折流最终向 上返折，形成连续的上反气流。总言之，所述射流密封器6能够有效防止筒体1内的气流向 筒体1的入口方向回流，避免了回火逆燃，保障了设备的安全运行。
[0037] 在所述筒体1的下端进口与所述射流密封器6之间设置连通有氮气吹扫管7,通过 该氮气吹扫管7不断向筒体内吹入氮气。因为氮气的密度比空气小，所以氮气会拖住空气 上升，使空气不回流，有效避免回火逆燃，保障了设备的安全运行。
[0038] 在所述梅花形蒸汽喷嘴5、长明灯罩、点火枪21的点火端表面及聚火块表面均烧 结有高温陶瓷。从而大大增加了耐高温，耐腐蚀的性能，延长使用寿命或者减少了火炬头的 检修工作量。
[0039] 上述描述了本实用新型的基本原理、主要特征及优点。对于本领域的技术人员来 说，其应该了解本实用新型并不受上述实施方式的限制，其作为一种最佳的实施方式，目的 是说明本实用新型的技术特点和原理。本实用新型的保护范围由其权利要求书界定。在不 脱离本实用新型的设计思想和范围的情况下，本领域的技术人员结合公知性常识，可以作 出多种改变或者等同替换，它们都应落入本实用新型的保护范围内。
【权利要求】
1. 一种高效能组合式火炬头，包括筒体、点火装置和稳燃装置，所述点火装置的点火端 头靠近筒体的上端口，其特征是：还包括安装在所述筒体下端口的上部位置的射流密封器， 所述射流密封器由沿所述筒体轴向布置且固定于筒体内壁上的相互重叠套置的多层锥形 环体构成，每层锥形体均为大口端向下。
2. 根据权利要求1所述的高效能组合式火炬头，其特征是：在所述筒体下端处，于筒体 下端进口与所述射流密封器之间设连通氮气源的氮气吹扫管。
3. 根据权利要求1所述的高效能组合式火炬头，其特征是：还包括在筒体顶部出口处 沿筒体周向设置的多个梅花形蒸汽喷嘴，套置在筒体外围并位于筒体上端口下方的蒸汽环 管，以及连通蒸汽环管且轴向布置的蒸汽立管；梅花形蒸汽喷嘴连通蒸汽环管；在所述梅 花形蒸汽喷嘴的端面上均布设置喷射孔。
4. 根据权利要求3所述的高效能组合式火炬头，其特征是：所述点火装置包括点火枪 和长明灯组件；所述长明灯组件包括灯头防风罩、伸入灯头防风罩内的燃气烧嘴，燃气烧嘴 的中部设有与点火枪相连的点火枪保护套，燃气烧嘴的尾部连接燃料气与空气预混室的出 口端，所述燃料气与空气预混室的进口端设有进风量调节机构，燃料气喷头伸入所述燃料 气与空气预混室的进口端，所述燃料气喷头连接燃料气输送调整机构的出口端，所述燃料 气输送调整机构的进口端连接燃料气入口；所述燃料气与空气预混室的混气腔室的上段， 沿其进口至其出口的方向为阶梯状扩口结构；所述燃料气喷头的输气内腔设为阶梯状缩口 结构；所述燃料气输送调整机构分为进口端扩口、中间段及出口端缩口，所述进口端扩口的 内腔为倒置的锥形曲面，所述出口端缩口的内腔为锥形曲面，中间段为直筒型内腔。
5. 根据权利要求1或2或3所述的高效能组合式火炬头，其特征是：所述稳燃装置为 由多个S型多孔聚火块围城的稳火圈，所述稳火圈置于筒体上端口内侧。
6. 根据权利要求1或2或3所述的高效能组合式火炬头，其特征是：在所述筒体上部 的内壁上固结有一层耐火衬里。
7. 根据权利要求1或2或3所述的高效能组合式火炬头，其特征是：在所述筒体的上 部外罩有一防风罩。
【文档编号】F23D14/04GK203880705SQ201420112722
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年3月13日 优先权日:2014年3月13日
【发明者】杜建吉 申请人:杜建吉