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1、III 毕 业 设 计题目： 废气地面火炬燃烧器的设计废气地面火炬燃烧器的设计 摘 要本次设计首先介绍了火炬燃烧器的结构原理，比较了地面火炬燃烧器相对于高架火炬燃烧器的优势和使用状况，其次分析了国内外地面火炬燃烧器的应用情况并分析了优缺点，通过比较，实现了一种蒸汽引射预混式地面燃烧器，包括用于输送燃气、竖直设置的输气筒，所述输气筒的上端口插入设置在其上方的燃烧筒内，所述燃烧筒通过设置在其底部的支管与环管连通，环管与蒸汽进气管连通;位于燃烧筒的底部还设置有进风口。本实用新型设计合理，结构简单，实现了燃气充分燃烧，有效减少了对相邻设备的热辐射，降低了设备工作噪音和燃烧形成的烟尘。本次设计描述了地面
2、火炬的工艺流程，并对各部分的设备、作用以及运作方式进行了详细的分析。关键字：地面火炬 蒸汽引射 预混 The design of ground torch flareABSTRACTThis design firstly introduces the principle, the structure of the torch burner compared the relative to the ground torch burner advantage and elevated torch burner, secondly analyzes the use situation of the
3、application of ground torch burner at home and abroad and analyzes the advantages and disadvantages, through comparing, realize a steam ejector pre-mixed type ground burner, including used to transport gas, vertical set to lose, wherein the pump pump on port insert lost in its upper burning set, whe
4、rein in the cylinder combustion tube in the bottom by setting the tubes and HuanGuan connectivity, HuanGuan and steam intake pipe connected; Located at the bottom of the combustion tube is set have wind path. The utility model has the reasonable design, simple structure, realized the gas burn adequa
5、tely, effectively reduce the relative to adjacent equipment and reduce the equipment work noise and burning soot formation.KEY WORDS: ground flare, steam ejector, blendsIII目 录摘要IIABSTRACTIII1 绪论111 引言112 地面火炬燃烧器机的研究现状2121 国外地面火炬的研究动态和水平2122 国内地面火炬研究动态和水平313 本次课题的研究内容82 地面火炬燃烧器特点及与高架火炬燃烧器的比较92.1 高架火炬
6、的结构特点92.2 地面火炬的结构特点103 新型地面火炬燃烧器的设计1431 火炬燃烧器的备选方案1432 新型地面火炬燃烧器的结构及工作原理174 火炬的设计204.1 火炬系统工艺流程设计204.1.1 设计原则204.1.2 工艺流程204.2 火炬系统工艺计算214.2.1 火炬系统的设计能力214.2.2 火炬总管直径214.2.3 火炬工艺计算245 火炬系统的设计265.1 火炬系统的应用范围和分类265.2 地面火炬系统的设计265.2.1 火炬系统的设计原则265.2.2 安全阀和控制阀的排放系统管道265.2.3 火炬总管265.2.4 火炬气分离罐275.2.5 火炬气
7、密封系统275.3 火炬系统的流程295.4 火炬燃烧器管道的排布30致谢32参考文献3323废气地面火炬燃烧器的设计1 绪论11 引言火炬气是石油化工行业生产过程中产生的废气，属于易燃易爆有毒有害气体。由于火炬气危害很大，不能采用直接放空的方式，处理方式广泛采用的是高架火炬或者是地面火炬。高架火炬由于噪音大、热辐射强度大、光污染、点火困难、燃烧不充分使得二氧化碳和有害物质排放经常严重超标，对环境造成了严重影响，而近年来随着温室气体减排和二氧化碳国际交易进程的发展，需要将可燃气体在封闭式火炬中进行燃烧处理，以满足高效燃烧、燃烧状态可监控的目的，因此地面火炬与高架火炬相比，更为先进、更为有效、更
8、为安全。火炬系统是炼油厂和石油化工厂重要的安全设施和节能环保设施。一方面，火炬系统能安全、及时处理工艺装置在开停工时以及在停电、停水、停汽、火灾、设备故障和误操作等事故状态下无法利用的突然排放的大量可燃气体，达到防止生产装置发生超压破坏以及对安全泄放装置排放的可燃气体进行安全处理的目的；另一方面，火炬系统还能回收工艺装置在正常操作条件下产生的稍高于大气压的可燃气体，经压缩机升压后排放至全厂燃气管网，达到节能环保的目的。目前，可燃气体在集中排放前需要采取火炬尽情燃烧处理。火炬设备和方法被用于燃烧和处置各式各样的应用场合中的可燃废气和分流燃料原料。一方面是避免直接排放到大气中可能造成的爆炸隐患，同
9、时也为了减少燃气中有害物质的排放。而现有的燃烧处理大多采用火炬燃烧形式，而现有的火炬以高架敞开式为主，这种火炬由于燃烧不充分，二氧化碳和有害物质排放经常超标，对环境造成了严重影响。地面火炬装置能有效保证生产装置在开,停车状态,正常状态和事故状态等各种工况下产生的放空气体能够及时、安全、可靠的放空燃烧，并满足热辐射、有害气体排放达标等环保要求。无烟低噪音环保型地面火炬是一种新型的地面火炬系统，该地面火炬正逐步成为各个石化、炼油、乙烯、天然气企业进行火炬气体处理的首选，该地面火炬装置是一种极为有效的封闭式废气焚烧系统，由多级燃烧器组成，使排放气的压力始终保持在最佳的范围内，保证其充分的燃烧，火炬的
10、燃烧火焰完全封闭在燃烧室内，用于隔热的陶瓷纤维具有极好的吸音效果，使焚烧系统达到真正意义上的无烟、低热辐射、低噪音和完全燃烧，但现有技术的火炬燃烧器只能无烟燃烧小排量的火炬气，因此研发一种适用于大排放量的废气处理系统的高燃尽率环保型燃烧器对该类企业的稳定生产、安全、环保意义重大。12 地面火炬燃烧器机的研究现状121 国外地面火炬的研究动态和水平图1-1上世纪70年代初，国外就开始针对大排放量装置开发地面火炬系统，90年代针对大型石化生产装置和油气开采工程又开发出多种地面火炬排放系统，主要分为大排量多级多燃烧器地面火炬排放系统和封闭式地面火炬排放系统，前者的代表是美国John Zink 公司和
11、Callidus公司的地面火炬产品。全世界十几个大型乙烯项目、一些大型的炼油生产和天然气开采项目都采用了多级多燃烧器地面火炬，如1991年投用的Malaysia的MTBE装置火炬，排放量达到了1066吨时，位于委内瑞拉的火炬，最大排放量为810吨时。许多化工厂则采用了封闭式地面火炬，如在韩国某化工厂的火炬，其单筒地面火炬的最大排放量达到了100吨时。国外地面火炬制造商除了美国John Zink公司 和Callidus公司，还有ZEECO公司、ITAS石油化工部、美国flare公司和意大利塞米亚SAMIA有限公司等。在国内做得比较多的是ITAS石化部，他是通过上海凯鸿环保工程有限公司来做的国内市
12、场，在国内用的有广东LNG（液化天然气）接受站的高架火炬，大陆宁波ABS地面火炬和台塑石化ABS的地面火炬，都用得不错。图1-22007年，美国John Zink公司发明了一种部分预混合式火炬燃烧器，在此之前使用的地面火炬燃烧器包括多个扩散喷流，用于分配燃料并且吸入燃烧所需要的空气，但是只利用扩散喷流来分配燃料和横向夹带燃烧所需空气而产生的整体火焰包面中包括燃料的密集中央芯体，该燃料中央芯体保持不被触动，直至火焰包面的外部开始燃烧掉，空气可以进入火焰包面的内部限定区域，以完成氧化过程，遗憾的是很难使中央芯体在不引起火焰长度增加或冒烟的情况下增加燃料的流率以支持更大的火焰。John Zink公司
13、发明的部分预混合方法允许随着燃料被火焰燃烧在相同的火焰包面内引起两个火焰区，外火焰区典型的与之前所使用的燃烧器即只使用扩散混合的类型中所观测到的普通火焰区一致，外层的气体被击碎以暴露相继层的气体以实现重复的扩散和后续燃烧，第二火焰区由燃烧器的预混合区产生，预混合区将可燃烧混合物传输到主火焰包面内部，这一燃烧流动场用于在火焰芯部产生明显的紊流条件，火焰随着传输至火焰芯部的空气的含量增多而变短，过量的空气被剩余浮烟使用，可整体降低火焰包面的高度，从而降低燃烧室和防辐射消音屏的高度，最终降低地面火炬装置的成本。122 国内地面火炬研究动态和水平目前国内地面火炬成套设备生产厂家有：(1).沈阳黎明机械
14、设备加工厂实用新型名称：空地点火蒸汽消烟火炬燃烧器申请号：98236888.7 申请日：1998.03.12专利权人：沈阳市黎明波纹管补偿器制造厂。共同专利权人：沈阳市黎明机械设备加工厂。设计人：任大伟，马成立，费志刚，陈承智。图1-3本实用新型的目的：提出一种采用梅花形蒸汽喷嘴消烟，稳定燃烧，既能做地面点火，又能空中点火并且点火可靠的火炬燃烧器，具有结构新颖、性能安全可靠、工作寿命长、通用性强，可靠点火、消烟更彻底，是比较理想的火炬头更新产品，它是对当时高架火炬的一种改进。本实用新型燃烧器包括：筒体、中心蒸汽管，梅花形蒸汽喷嘴、蒸汽立管、环绕筒体的蒸汽环管、筒体头部燃气出口内侧边缘的稳火装置
15、、位于筒体头部内壁上的龟甲网耐火衬里、挡板式射流密封器、带挡板式射流密封器的酸性气体管、环形风挡、空地点火引火装置。其中空地点火引火装置由长明灯罩、长明灯保护罩、引火罩、引火管、长明灯地面引火管和半导体高能电嘴组成。优点：（a）采用至少一个带空地点火引火装置的长明灯，保证地面及空中均可以点火，可燃气随来随烧，保证常年不熄火，高能电嘴远离火炬头出口处，避免了高温腐蚀、烧损等隐患。（b）梅花形蒸汽喷嘴带入空气形成蒸汽空气混合气体进入火焰心部，起到消烟、稳定燃烧的作用。（c）带孔的环形风挡，减少了高空多变风向的干扰（d）射流密封器，有效的防止回火逆燃，保障设备安全运行。（e）梅花形蒸汽喷嘴、稳火装置、长明灯罩、引火罩等高温零件，烧结高温陶瓷，以及筒体头部内壁的耐火衬里，大大增强了耐高温、耐腐蚀的性能，从而延长了火炬燃烧器的使用寿命，减少了火炬头检修的工作量。缺点：（a）由于在燃烧器的顶端有废气燃烧而产生的烟气，该烟气中含有大量的燃烧产物二氧化碳，水蒸汽在卷入空气的同时，将二氧化碳也卷入燃烧区域，因此，该装置引射空气的能力有限，
