本文比较分析了无烟低噪音环保型地面火炬同传统的高架火炬相比在性能和技术上的优势，表明该地面火炬系统正逐步成为石化行业进行火炬气燃烧处理的首选，所以对新型环保型地面火炬的研究具有重要的意义。作为其核心部件的地面燃烧器，其无烟处理能力和燃烧效率制约了环保型地面火炬系统的进一步推广应用。本文概述了国内外地面燃烧器的研究现状和发展动态，并分析了各自的优点和缺点，对本次设计的新型燃烧器提出了设计要求。本次研究的主要研究成果及主要贡献表现在如下几个方面：(1)新型燃烧器的设计根据火炬燃烧器的设计要求，提出本次设计的立足点；采用预混合式结构的燃烧器，取代传统意义上的扩散燃烧结构的燃烧器；采用无烟燃烧的方式；利用蒸汽助燃和消烟；通过改变预混室入口的结构以引入“科安达效应”（即“附壁效应”，喷射气体附着并且随从于科安达表面，在其上形成相对薄的薄膜，从而加剧喷射气体和引射气体的预混合）；选用多孔径的火炬气喷头；增设蒸汽环管；助燃导流板的合理设计，这些均为新型高燃尽率燃烧器的设计奠定了坚实的基础。(2)燃烧器预混室内流体流动过程的数值模拟以所设计的预混合式燃烧器的预混合室为物理模型，利用计算流体力学技术对计算区域进行几何建模和网格划分，采用标准的κ-ε双方程湍流模型和无物理化学反应的组分输运模型对预混室内火炬气和空气的混合过程以及蒸汽和混合气体的混合过程进行二维稳态数值计算，以研究预混室内流体流动的详细情况和混合均匀程度。通过对数值模拟结果的分析，可以判断出燃烧器的设计是否合理。通过调整喷嘴的位置，喷管的直径、预混合室的长度和空气入口直径等几何参数，合理的对所设计的燃烧器进行结构优化，使其逐渐逼近对所设计的新型燃烧器的期望值。(3)自动点火系统的改进本文分析了自动点火系统的主要组成和控制机理，根据自动点火系统的控制要求和实际情况，实现了点火过程的自动控制，并针对自动点火设施中经常故障的部分和不足之处，提出了几点改进措施，使点火触发信号取值更为全面和可靠，点火系统更加完善和安全。(4)整套地面火炬系统的设计根据火炬系统的主要技术指标，确定了地面火炬系统的工艺流程及总体方案，并根据火炬系统的相关标准和规范进行地面火炬主要装置的选型和结构设计，最终进行总图的合理布局。与某扩散燃烧方式的多级燃烧器地面火炬系统相比，本次设计的地面火炬燃烧室和防辐射消音屏的规格较小，占地面积较小，建设投资和成本均降低，达到了设计要求。