[发明专利]空气火炬装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种空气火炬装置和方法。

背景技术

气体火炬通常定位于生产设备、精炼厂、处理工厂等，用来去除可燃废气以及由于通风需要、停工、倒置和/或紧急情况而转向的其它可燃气流。这种火炬通常需要以无烟方式运行，这已经通过确保要排出和燃烧的可燃气体(“闪耀气体”)与足够的空气混合以将气体充分地氧化来实现。一种典型的火炬装置包括延伸高出地面的火炬烟囱、以及安装在火炬烟囱上的火炬头。

在空气辅助的火炬中，一个或更多鼓风机用来将空气鼓动向上穿过火炬烟囱。在蒸汽辅助的火炬中，蒸汽用来提供必要的原动力和带走能量以扩增来自火炬装置周围的空气。一些火炬同时利用强迫通风和蒸汽来实现期望的结果。

除了以消除或显著减少烟雾的方式设计和运行之外，火炬需要设计和运行为使得避免内部燃烧。内部燃烧(即火炬头和其它结构内的火炬气和空气部分的燃烧)会引起火炬装置具有相对较短的使用寿命。修理和/或更换火炬装置或其零件是昂贵的并且会引起相应设施或工厂代价很大的中断。

在空气辅助的火炬头中，空气由鼓风机或风扇通过火炬头的底部吹入。实现期望程度燃烧所需空气的化学计算量根据情况而变化。因此，鼓风机或风扇的数目及其马力根据火炬的不同而不同。火炬气的流速根据是什么引起火炬气排出的而变化。通常，仅是在设施或工厂中产生或使用的相对小百分比的总可燃气体在任何给定时刻排出。另一方面，在很多情况下，火炬装置需要设计为适应于工厂或设施的完全关闭，这要求大量可燃气体在相对短的时间内排出。因而，设计很多火炬并且其包括适应于相对高流速火炬气所需数量和尺寸的鼓风机。

在一种典型的火炬头中，空气和火炬气通常同轴地排出至大气。这种火炬头依赖于湍流和扩散来将空气和气体充分地混合以用于稳定的燃烧过程。不幸的是，这种混合系统不会在所有情况下都最大可能地有效。风和其它因素会阻止火炬气流外面的外界大气与火炬气相混合。

在一些火炬中，火炬气喷射入从火炬头排出的燃烧空气流内部以将排出的燃烧空气打破为数个特定部分。火炬气还围绕排出的燃烧空气/火炬气流环状地喷射。这种方法是有效的，因为其将火炬气直接在火炬头附近施加至火焰包围物内部。预混合或通气的气流紧邻地在火炬头的出口附近和火焰包围物内部形成。然而，根据本发明，已经发现，在一些情况下，火炬气或火焰包围物会在混合过程早期显著地封盖或抑制预混合或通气的气流的流动。这会最小化更加远离火炬头排出端的能混合入火焰包围物的排出燃烧空气的量。

也可以在气体和空气从火炬装置排出并点燃之前在火炬装置内预混合火炬气和助燃空气。然而，在某些情况下，这种方法会导致内部燃烧并且显著缩短火炬头的使用寿命。

发明内容

根据本发明，提供了一种用于排出火炬气并将其在大气中燃烧的火炬装置。一种改进的火炬头提供来与这种创造性的火炬装置一起使用。还提供了一种在火炬装置中闪耀火炬气和助燃空气的混合物而没有在将火炬气和助燃空气从火炬装置排出之前在火炬装置内预混合大部分的火炬气和助燃空气的方法。

这种创造性的火炬头包括火炬气管道，以及与火炬气管道相关联的助燃空气管道。火炬气管道包括第一端、第二端以及将第一端连接至第二端的侧壁，其中火炬气管道适合于流体地连接至火炬气源，并且火炬气管道的第二端限定火炬气排出开口。火炬气管道和火炬气排出开口的尺寸足以允许所有将要排出并由火炬装置燃烧的火炬气通过火炬气排出开口排出。助燃空气管道包括第一端、第二端以及将第一端连接至第二端的侧壁，其中所述助燃空气管道适合于流体地连接至助燃空气源，并且所述助燃空气管道的所述第二端限定助燃空气排出开口。助燃空气管道的结构使得助燃空气的标准柱通过助燃空气排出开口排出。

这种创造性的火炬装置的火炬气排出开口和助燃空气排出开口相对彼此定位为使得基本上所有要排出并由火炬装置燃烧的火炬气能通过所述火炬气排出开口向内排出进入从助燃空气排出开口排出的助燃空气柱并且使得基本上所有排出的火炬气能与排出的助燃空气或助燃空气管道和火炬气管道外侧的外部大气空气相混合。

这种创造性的方法包括以下步骤：

(a)将助燃空气的标准柱从火炬装置排出进入大气；

(b)将基本上所有要由火炬装置闪耀的火炬气从火炬装置排出进入大气并向内进入排出的助燃空气柱以使得基本上所有排出的火炬气与排出的助燃空气或火炬装置外面的外部大气空气相混合；以及

(c)点燃排出的火炬气、排出的助燃空气以及外部大气空气的混合物。

本领域技术人员在阅读以下具体描述之上将更容易清楚本发明的目标、特点和优点。

附图说明

图1是现有技术的火炬装置的正面剖视图。