【技术实现步骤摘要】
一种可燃气化学能与太阳能互补的光热火炬塔
本专利技术涉及油田及工厂可燃性废气洁净燃烧
，具体涉及一种可燃气化学能与太阳能互补的光热火炬塔。
技术介绍
我国是能源生产和消费的大国，节能减排、提高能源利用效率是我们面临的重要任务，同时我国环境治理还需严控。目前，不同领域产生的可燃性废气，如油田伴生气、工业废气等除部分采集利用外，有相当大一部分只能排空处理，对空气和周围环境会造成严重的污染。为解决这一问题，工厂大多采取燃烧可燃性废气的处理方式，但这种处理方式一方面存在燃烧不完全、燃烧效率低、冒黑烟、不安全、雨天易熄火等燃烧不稳定的问题，如果可燃气废气不能完全燃烧，就会形成有毒云，给工厂和周边带来安全和环境风险；另一方面可燃性废气直接燃烧浪费大量能源，燃烧产生的热能无法利用，并且燃烧产生的污染物也会直接排空，不符合我国节能减排、保护环境的国家政策。由于传统火炬塔燃烧的缺陷，容易产生火雨等现象，因此火炬塔周围地面半径90米内不能布置设施，只能安放在空旷地带，极大浪费了空间资源。目前，太阳能吸热器是利用光热的核心部件，它将太阳的辐射能转化为工质的热能，工质带走的热能可引入各种储热器中，例如熔盐、蒸汽、固体储热器等，还可以辅助化石燃料锅炉工作，可确保均匀、稳定的热源输入。目前塔式太阳能接收器分为间接照射和直接照射两种，间接太阳能接收器也称外露式太阳能接收器，其主要特点是接收器向载热工质的传热工程不发生在太阳照射面，工作时聚焦入射的太阳能先加热受热面，受热面升温后再通过壁面将热量向另一侧工质传递。管式吸热器就属于这一类...
【技术保护点】
1.一种可燃气化学能与太阳能互补的光热火炬塔，包括塔(3)，其特征在于：塔(3)顶部布置有光热锅炉，光热锅炉包括燃烧器(1)和换热器(2)，燃烧器(1)位于换热器(2)包绕构成的炉膛空间中心；/n所述燃烧器(1)由可燃气进气管道(1-1)、混合器(1-2)、燃烧器头部(1-3)、助力系统(1-4)、长明灯(1-5)和风机(1-6)六个部分构成，可燃气进气管道(1-1)与燃烧器(1)底部的混合器(1-2)连接，可燃气自可燃气进气管道(1-1)输送至混合器(1-2)，在混合器(1-2)中与混合器(1-2)底部的直流风道(1-6-2)送出的强制鼓风的空气充分混合，形成部分预混或全预混的混合气，混合气进入燃烧器头部(1-3)空间，并从燃烧器头部(1-3)上开的多个火孔(1-3-1)向周向喷入炉膛空间燃烧，并在炉膛底部吹入的旋流二次风的助燃下完全燃烧；/n所述燃烧器头部(1-3)内部有突出的一根或多根导轨，形状与数量和混合器(1-2)的整流段(1-2-3)的轨道(1-2-4)相对应；混合器(1-2)整流段(1-2-3)为圆环壁面，壁面外侧开有一个或多个嵌入型轨道(1-2-4)，形状与数量和燃烧器...
【技术特征摘要】
1.一种可燃气化学能与太阳能互补的光热火炬塔，包括塔(3)，其特征在于：塔(3)顶部布置有光热锅炉，光热锅炉包括燃烧器(1)和换热器(2)，燃烧器(1)位于换热器(2)包绕构成的炉膛空间中心；
所述燃烧器(1)由可燃气进气管道(1-1)、混合器(1-2)、燃烧器头部(1-3)、助力系统(1-4)、长明灯(1-5)和风机(1-6)六个部分构成，可燃气进气管道(1-1)与燃烧器(1)底部的混合器(1-2)连接，可燃气自可燃气进气管道(1-1)输送至混合器(1-2)，在混合器(1-2)中与混合器(1-2)底部的直流风道(1-6-2)送出的强制鼓风的空气充分混合，形成部分预混或全预混的混合气，混合气进入燃烧器头部(1-3)空间，并从燃烧器头部(1-3)上开的多个火孔(1-3-1)向周向喷入炉膛空间燃烧，并在炉膛底部吹入的旋流二次风的助燃下完全燃烧；
所述燃烧器头部(1-3)内部有突出的一根或多根导轨，形状与数量和混合器(1-2)的整流段(1-2-3)的轨道(1-2-4)相对应；混合器(1-2)整流段(1-2-3)为圆环壁面，壁面外侧开有一个或多个嵌入型轨道(1-2-4)，形状与数量和燃烧器头部(1-3)内部的导轨相对应，燃烧器头部(1-3)通过一个或若干个导轨紧密嵌套在混合器(1-2)整流段(1-2-3)外围，使燃烧器头部(1-3)沿导轨在轴向自由移动，使得燃烧器头部(1-3)能够根据负荷大小自动调节炉膛区域火孔(1-3-1)面积大小；
根据可燃气压力变化，燃烧器头部(1-3)末端挡板受到的混合气压力随之变化，若处于高负荷下，燃烧器头部(1-3)末端挡板受到的压力较大，燃烧器头部(1-3)被推动深入炉膛，炉膛内火孔(1-3-1)面积变大，从而降低混合气在火孔(1-3-1)出口流速，有效防止火焰脱火；若处于低负荷下，燃烧器头部(1-3)末端挡板受到的压力较小，燃烧器头部(1-3)在重力或外力的作用下滑出炉膛，燃烧器头部(1-3)位于炉膛内火孔(1-3-1)面积变小，从而增加混合气在火孔(1-3-1)出口流速，有效防止火焰回火；
燃烧器头部(1-3)外围布置有长明灯(1-5)，有效防止火焰熄火，长明灯的可燃气由可燃气进气管道(1-1)分支供气或者由专用燃气管道供气。
所述助力系统(1-4)布置于炉膛外，与燃烧器头部(1-3)末端挡板受混合气冲击的一侧设置的压力传感器(1-4-1)和燃烧器头部(1-3)连接，该压力传感器(1-4-1)将压力信号传递给助力系统(1-4)和风机(1-6)，助力系统(1-4)通过压力信号与预设压力信号的差异来辅助调节燃烧器头部(1-3)沿导轨在轴向方向上的移动；
所述换热器(2)由一圈或多圈换热管束构成；
可燃气进气管道(1-1)、工质进口管道(2-3-1)和工质出口管道(2-4-1)设置在塔(3)内部，工质进口管道(2-3-1)和工质出口管道(2-4-1)分别与设置在换热器(2)的换热管束顶部的工质进口集箱(2-3)和工质出口集箱(2-4)连通；
塔(3)底部周围布置有若干聚光镜(4)，聚光镜能够根据太阳位置自动调节角度使阳光反射至换热器(2)的外圈换热管束(2-1-1)上。
2.根据权利要求1所述的一种可燃气化学能与太阳能互补的光热火炬塔，其特征在于：所述助力系统(1-4)能够减小燃烧器头部(1-3)在轴向方向移动时受到的阻力，使变负荷调节更加灵敏，该助力系统(1-4)为电动助力系统或者电子液压助力系统或者机械液压助力系统。
3.根据权利要求1所述的一种可燃气化学能与太阳能互补的光热火炬塔，其特征在于：所述风机(1-6)根据压力传感器(1-4-1)传递的压力信号调整风机风量，使可燃气稳定、充分燃烧；
风机(1-6)布置于换热器(2)外部，风机(1-6)将空气送入布置在炉膛底部的旋流风道(1-6-1)将二次风转变为旋流风送入炉膛助燃，使燃烧器(1)为扩散燃烧，或者将空气经过直流风道(1-6-2)送入混合器(1-2)，使燃烧器(1)转变为全预混燃烧；或者将空气同时送入旋流风道(1-6-1)和混合器(1-2)底部的直流风道(1-6-2)中，使燃烧器(1)为部分预混燃烧。
4.根据权利要求1所述的一种可燃气化学能与太阳能互补的光热火炬塔，其特征在于：若可燃性气体来源稳定，所述换热器(2)由三圈换热管束组成，分别为外圈换热管束(2-1-1)、中圈换热管束(2-1-2)和内圈换热管束(2-1-3)；
工质进口集箱(2-3)和工质出口集箱(2-4)为独立的两个同心圆环集箱，设置在外圈换热管束(2-1-1)、中圈换热管束(2-1-2)和内圈换热管束(2-1-3)顶部，内层圆环集箱为工质出口集箱(2-4)，外层圆环集箱为工质进口集箱(2-3)；
工质转弯集箱(2-5)为一个圆环集箱，进口是外圈换热管束(2-1-1)，出口是中圈换热管束(2-1-2)和内圈换热管束(2-1-3)，能使工质从外圈换热管束(2-1-1)流入中圈换热管束(2-1-2)和内圈换热管束(2-1-3)；
工质进口集箱(2-3)与工质出口集箱(2-4)之间留有空隙，烟气由此空隙流进烟囱(2-2)，并从烟囱(2-2)排出，工质出口集箱(2-4)内壁包绕着炉膛的上顶板(2-6-1)，上顶板(2-6-1)和下底板(2-6-2)均包覆有耐火材料；
水循环系统由外圈换热管束(2-1-1)、中圈换热管束(2-1-2)、内圈换热管束(2-1-3)、工质进口集箱(2-3)、工质出口集箱(2-4)、工质转弯集箱(2-5)、工质进口管道(2-3-1)和工质出口管道(2-4-1)构成，炉膛内设置有上顶板(2-6-1)和下底板(2-6-2)，使产生的高温烟气只能够横向冲刷内圈换热管束(2-1-3)和中圈换热管束(2-1-2)，从中圈换热管束(2-1-2)的管间间隙流向外圈换热管束(2-1-1)，外圈换热管束(2-1-1)相邻换热管管间没有间隙，构成一圈水冷壁面，烟气流到外圈换热管束(2-1-1)和中圈换热管束(2-1-2)之间的间隙时只能从工质进口集箱(2-3)与工质出口集箱(2-4)的间隙向上流动，通过烟囱(2-2)流出换热器(2)；
冷工质从工质进口管道(2-3-1)进入工质进口集箱(2-3)，通过连接在工质进口集箱(2-3)和工质转弯集箱(2-5)之间的外圈换热管束(2-1-1)向下流动进入工质转弯集箱(2-5)，通过连接在工质出口集箱(2-4)和工质转弯集箱(2-5)之间的中圈换热管束(2-1-2)和内圈...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵钦新，倪永涛，曲腾，刘明，王云刚，梁志远，邵怀爽，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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