[发明专利]火炬塔的燃烧方法和装置

说明书

发明领域

本发明涉及带增强的大气流动的燃烧塔或火炬塔的结构与操作，其用于燃烧不合要求的副产物流，以便释放到大气中。

发明背景

本发明提供了对PCT/US02/12443的公开申请WO02/086386中所公开的装置和方法的改进，其说明书通过引用而完整地结合在本文中。

不合要求的工艺副产物流的骤燃或辅助的开式燃烧通常用于将有毒气体和蒸汽氧化转换成较少有害的燃烧产物，以便释放到环境中。不合要求的产物和燃料的混合物被引导至火炬塔的底部，从而形成供入流，其上升到火炬顶部或塔出口处，在此处将燃烧区域中的混合物点火，以形成火炬或火焰。混合物的有效和完全燃烧并不总是能实现。当没有正确地管理工艺，这种工艺还会产生烟雾。烟雾可以是燃烧过程不完全，并且没有将有毒或不合要求的工艺材料转换成较少有害形式的指示器。烟雾还是一种可见的大气污染成分，并且其消除或减少是一贯的操作目标。

为了减少烟雾的产生，结合燃烧塔而安装辅助增压的空气和蒸汽系统在本领域中是众所周知的。低压空气辅助系统使用强迫通风来提供无烟操作所需要的空气和燃料混合物。通常安装在火炬塔底部的风扇，其提供了所需要的燃烧空气。蒸汽辅助的火炬系统使用蒸汽环和喷嘴将蒸汽注入到火炬顶部的燃烧区域中，在此处将空气，蒸汽和燃料气体混合在一起，以产生无烟火焰。在现有技术的某些系统中，同心的屏障或护罩包围火炬顶部或出口，以便将大气引导至上升的物质中，其被抽吸到燃烧塔圆筒所发出的气体中。

有助于燃烧的蒸汽和低压空气是常用的，因为同用于处置不合要求的副产物的备选措施比较而言，这两种系统在本领域中都被认为是通常有效的而且是相对经济的。然而，这两种现有技术的系统都具有各种缺陷和不足。低压空气辅助需要至少一个风扇的极大的资本支出，这种风扇必须专用于火炬塔。蒸汽辅助系统通常需要高级控制设备，具有相对较高的水电用量和维护/置换计划。连续操作需施加严格的维护计划和甚至备用系统，以防故障或大修要求。

对这些现有技术系统的改进，如WO 02/086386中所公开的是定位在歧管上的多个高压空气喷嘴，歧管定位在同心护罩和火炬塔出口的外部之间。相邻的表面或护罩是穿孔的，以增强大气流入到护罩和塔之间的间隙内。在实践中，发现这种结构对于消除或极大地减少烟雾是很有效的。然而，塔顶部的相关结构暴露于极端高温的燃烧气体中，导致设备缩短有效寿命。

基于WO 02/086386中所公开的现有技术的装置和方法的操作经验，已经发现，可增强供入流气体成分的燃烧，并抑制烟雾。然而，湍流气体中增加的热集中会缩短金属构件的寿命，这些金属构件被用于控制和引导供入流的气态流动和引起的大气流，以及高压和低压空气射流和相关的管道。因而，需要提供一种用于改进燃烧的装置和方法，其将延长制造火炬顶部的金属构件的有效操作寿命。

因此，本发明的一个目的是提供一种改进的操作塔的装置和方法，其将避免顶部构件附近的高温湍流气体的集中。

本发明的另一目的是提供一种用于控制加压空气质量的方法，以保证基于预定的实际化学计量要求而与供入流进行充分混合，以及不合要求的化学成分和燃料的完全燃烧。

本发明的又一目的是操作燃烧塔，使得燃烧区域升高到护罩和其它相关顶部构件以上，以便最大程度地减小在其最高温度下暴露于燃烧气体中的机会。

本发明的另一主要目的是提供一种用于增强火炬气体完全燃烧的装置和方法，其对于促进燃料和不合要求的化学物在无烟条件下的有效且完全的燃烧是非常有效的，其需要最小的维护，并且可适用于工业工厂操作中所预期的日益变化的操作条件。

本发明的另一目的是提供一种适合于供现有的燃烧塔使用的方法和装置，而无须极大地修改现有的塔圆筒和供入流成分输送系统。

词语“燃烧塔”和“火炬塔”在本申请中是可互换使用的。这里使用的大气指的是包围着塔的周围空气，并且不同于通过高压或低压管道加压输送和/或由喷嘴排放的空气。输送至喷嘴的加压空气源应该没有灰尘，以避免干扰喷嘴的操作。

发明概要

本发明的装置和方法提供了上述目的和额外的优点，其包含下面所描述的新颖元件与功能。

1、空气质量流量控制