[实用新型]强制气膜冷却的火炬

说明书

技术领域

本发明涉及一种火炬，特别涉及一种强制气膜冷却的火炬。

背景技术

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的中国实用新型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。

发明内容

有鉴于此，本发明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。