强制气膜冷却的火炬制造技术

一种强制气膜冷却的火炬，包括壁筒，所述壁筒为上下两端开口且在其内部形成燃烧室，所述壁筒底部设有若干燃烧器，所述火炬还包括用以冷却所述壁筒的冷却结构，所述冷却结构包括安装在所述壁筒外部的冷却夹套及设置于所述壁筒上的通气结构，所述冷却夹套与所述壁筒外壁之间间隔从而形成冷却流道，所述通气结构与所述燃烧室和冷却流道连通，使得进入所述冷却流道的强制冷却气流能通过所述通气结构在所述壁筒内壁面形成冷却气膜。

【技术实现步骤摘要】
强制气膜冷却的火炬
本专利技术涉及一种火炬，特别涉及一种强制气膜冷却的火炬。
技术介绍
目前油气开采过程中产生的废气较难回收，现多排放至高空火炬或地面火炬燃烧处理。引射式火炬燃烧所需的空气来源于燃气动能引射的空气，引射进的空气直接就和燃料气混合，不能分离出来做冷却用。对于带燃烧室的火炬而言，燃烧室外壁直接暴露在高温环境中，这就会造成燃烧室壁筒材料要求耐高温，即使耐高温的材料使用寿命也是有限的，大多存在环保问题，而且成本很高。公告号为204026699U的中国技术专利公开了一种强制气膜冷却配风的封闭式地面火炬装置。这种强制气膜冷却的火炬的问题在于他并未形成气膜冷却。他的结构原理只能说是对流冷却，只通过空气对流换热带走外壁面的热量来冷却火炬燃烧室壁面。且从竖直方向上看，火炬外壁为凹凸形结构，冷却空气的流动方向也是竖直方向，在外壁凹陷处空气会形成涡流不利于流动带走热量。在内壁凹陷处，高温燃气会形成涡流不利于流动排出燃气带走热量，冷却空气消耗大，冷却效率不高。而且燃烧室内壁依然与高温烟气和火焰接触，会被腐蚀。冷却空气自下而上温度会升高造成火炬燃烧室上筒体冷却效率下降，造成燃烧室壁内存在较大的热应力。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出一种可有效形成冷却气膜的强制气膜冷却的火炬。一种强制气膜冷却的火炬，包括壁筒，所述壁筒为上下两端开口且在其内部形成燃烧室，所述壁筒底部设有若干燃烧器，所述火炬还包括用以冷却所述壁筒的冷却结构，所述冷却结构包括安装在所述壁筒外部的冷却夹套及设置于所述壁筒上的通气结构，所述冷却夹套与所述壁筒外壁之间间隔从而形成冷却流道，所述通气结构与所述燃烧室和冷却流道连通，使得进入所述冷却流道的强制冷却气流能通过所述通气结构在所述壁筒内壁面形成冷却气膜。在一实施例中，所述火炬包括若干层防护罩，每层防护罩包括所述壁筒和冷却夹套，所述壁筒上设有所述通气结构，所述冷却夹套与所述壁筒外壁之间间隔从而形成所述冷却流道，所述通气结构与所述燃烧室和冷却流道连通，使得进入所述冷却流道的强制冷却气流能通过所述通气结构在所述壁筒内壁面形成冷却气膜。在一实施例中，所述冷却夹套的上下缘分别与所述壁筒的上下缘密封连接以使得所述冷却流道的上下两端封闭。在一实施例中，所述强制冷却气流从所述冷却夹套下端的多个位置进入所述冷却流道。在一实施例中，所述冷却夹套外部设有与所述冷却流道连通的环形管，所述环形管用以接收外部的强制冷却空气，所述环形管上设有连接至所述冷却夹套下端的所述多个位置的多个连接支管，所述多个连接支管与所述冷却流道连通以将所述强制冷却空气导入所述冷却流道。在一实施例中，所述通气结构包括贯穿所述壁筒设置的若干冷却气孔，所述冷却气孔分别与所述燃烧室和冷却流道连通。在一实施例中，所述冷却气孔包括气孔入口、气孔出口及所述气孔入口和气孔出口之间的气孔通道，所述气孔入口设置于所述壁筒的外壁面，所述气孔出口设置于所述壁筒的内壁面，所述气孔通道自所述气孔入口朝向所述气孔出口向上倾斜。在一实施例中，所述壁筒为分层式塔状结构，包括沿竖直方向布置的多层壁筒，在竖直方向上相邻的两层壁筒中，上一层壁筒的径向宽度大于下一层的径向宽度，使得在相邻两层壁筒之间形成一与所述燃烧室和冷却流道流体相通的间隙。在一实施例中，所述通气结构包括设置在所述间隙内的波浪形片状结构，所述波浪形片状结构内形成若干冷却气道，包括第一冷却气道和第二冷却气道，所述第一冷却气道包括波浪开口朝向上层壁筒的冷却气道，所述第二冷却气道包括波浪开口朝向下层壁筒的冷却气道。在一实施例中，所述波浪形片状结构固定于所述上层壁筒和下层壁筒之间，在竖直方向上，所述波浪形片状结构的上端高于所述下层壁筒的顶端，所述波浪形片状结构的下端与所述上层壁筒的底端平齐。综上所述，本专利技术提出一种强制气膜冷却的火炬，以解决现有火炬燃烧室壁筒冷却方式的效率不高的问题。在火炬上设置冷却结构，该冷却结构包括设置在壁筒外部的冷却夹套和设置在壁筒上的通气结构，通气结构例如为贯穿壁筒的若干冷却气孔，或者将壁筒设计成分层式塔状结构，使得相邻两壁筒之间形成间隙，可在间隙中加设冷却气道，例如波浪冷却气道。强制冷却空气经冷却夹套与壁筒形成的冷却流道进入冷却气孔或间隙，进而进入燃烧室，该冷却空气具有竖直方向和水平方向的分速度，可隔离高温火焰、燃气，带走高温，改变火焰方向，避免燃烧室内壁被灼蚀，为火焰燃烧补充二次空气，提高燃烧质量，同时在壁筒外壁和内壁形成冷却气膜，冷却均匀，延长火炬的使用寿命。附图说明图1为本专利技术火炬的运行流程图。图2为本专利技术火炬一实施例的局部剖视图。图3为图2的另一角度的局部剖视图。图4为图3中圈A部分结构的放大示意图。图5为本专利技术火炬另一实施例的局部剖视图。图6为图5的另一角度的局部剖视图。图7为图6中圈B部分结构的放大示意图。具体实施方式在详细描述实施例之前，应该理解的是，本专利技术不限于本申请中下文或附图中所描述的详细结构或元件排布。本专利技术可为其它方式实现的实施例。而且，应当理解，本文所使用的措辞及术语仅仅用作描述用途，不应作限定性解释。本文所使用的“包括”、“包含”、“具有”等类似措辞意为包含其后所列出之事项、其等同物及其它附加事项。特别是，当描述“一个某元件”时，本专利技术并不限定该元件的数量为一个，也可以包括多个。如图1所示，本专利技术提出一种强制气膜冷却的火炬，该火炬包括燃烧装置10、透平压气机12、燃气通道14和冷却空气通道16，其中燃气通道14和冷却空气通道16分别连接在透平压气机12与燃烧装置10之间。本实施例中，为了方便安装，透平压气机12设置在燃烧装置10的气源入口处，在其他实施例中，根据实际安装需要，透平压气机12也可以设置在燃烧装置10的其他位置。燃烧装置10包括燃气入口18和连通至燃烧装置10的燃烧室壁面的冷却通道入口20。透平压气机12包括转轴22以及固定安装在转轴22上的透平24和压气机26。其中，透平24可以是轴流型或径流型，压气机26也可以是轴流型或径流型。本实施例中，透平24和压气机26均采用轴流型，并共同组成轴流透平压气机。透平24包括透平入口部28和透平出口部30，透平入口部28用以通入高压燃气，例如来自井场的高压天然气。燃气通道14连接在透平出口部30与燃烧装置10的燃气入口18之间，用以向燃烧装置10提供燃烧所需要的燃气。高压天然气进入透平24驱动透平涡轮旋转，高压天然气膨胀后压力降低，经透平24膨胀降压的天然气经透平出口部30排出进入燃气通道14，然后经燃气入口18进入燃烧装置10的燃烧室进行燃烧。压气机26包括压气机入口部32和压气机出口部34，冷却空气通道16连接在压气机出口部34与燃烧装置10的冷却通道入口20之间。透平涡轮旋转带动转轴22转动，转轴22继而驱动压气机26的压气叶轮转动，压气叶轮转动使得环境空气从压气机入口部32被吸进压气机26，空气经压气机26压缩后通过压气机出口部34排出至冷却空气通道16，然后经冷却通道入口20进入燃烧装置10的燃烧室冷却结构。由于被压气机26压缩的空气温度会上升，影响对燃烧室壁面的冷却效果。本实施例中，所述火炬还包括用以对压缩空气散热降温的热交换器或散热器36，例如翅片管散热器36，在其他实施例中也可以采用其他类型的散热器，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种强制气膜冷却的火炬，包括壁筒，所述壁筒为上下两端开口且在其内部形成燃烧室，所述壁筒底部设有若干燃烧器，其特征在于，所述火炬还包括用以冷却所述壁筒的冷却结构，所述冷却结构包括安装在所述壁筒外部的冷却夹套及设置于所述壁筒上的通气结构，所述冷却夹套与所述壁筒外壁之间间隔从而形成冷却流道，所述通气结构与所述燃烧室和冷却流道连通，使得进入所述冷却流道的强制冷却气流能通过所述通气结构在所述壁筒内壁面形成冷却气膜。

【技术特征摘要】
1.一种强制气膜冷却的火炬，包括壁筒，所述壁筒为上下两端开口且在其内部形成燃烧室，所述壁筒底部设有若干燃烧器，其特征在于，所述火炬还包括用以冷却所述壁筒的冷却结构，所述冷却结构包括安装在所述壁筒外部的冷却夹套及设置于所述壁筒上的通气结构，所述冷却夹套与所述壁筒外壁之间间隔从而形成冷却流道，所述通气结构与所述燃烧室和冷却流道连通，使得进入所述冷却流道的强制冷却气流能通过所述通气结构在所述壁筒内壁面形成冷却气膜。2.如权利要求1所述的强制气膜冷却的火炬，其特征在于，所述火炬包括若干层防护罩，每层防护罩包括所述壁筒和冷却夹套，所述壁筒上设有所述通气结构，所述冷却夹套与所述壁筒外壁之间间隔从而形成所述冷却流道，所述通气结构与所述燃烧室和冷却流道连通，使得进入所述冷却流道的强制冷却气流能通过所述通气结构在所述壁筒内壁面形成冷却气膜。3.如权利要求1或2所述的强制气膜冷却的火炬，其特征在于，所述冷却夹套的上下缘分别与所述壁筒的上下缘密封连接以使得所述冷却流道的上下两端封闭。4.如权利要求1或2所述的强制气膜冷却的火炬，其特征在于，所述强制冷却气流从所述冷却夹套下端的多个位置进入所述冷却流道。5.如权利要求4所述的强制气膜冷却的火炬，其特征在于，所述冷却夹套外部设有与所述冷却流道连通的环形管，所述环形管用以接收外部的强制冷却空气，所述环形管上设有连接至所述冷却夹套下端的所述多个位置的多个连接支管，所述多个连接支...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡秀文，张诗明，刘稼瑾，
申请(专利权)人：深圳智慧能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44