Оголовок факельной установки

 

Использование: в отраслях промышленности. (вязанных с аварийным сжиганием газов, например, в нефтедобывающей. Сущность изобретения оголовок содержит цилиндрическую трубу, в средней части которой выполнено коническое расширение, переходящее в цилиндрическое расширение На участке конического расширения установлено устройство для предотвращения поступления атмосферного воздуха, выполненное в виде конуса вершиной вниз Между ними образован кольцевой зазор . На участке цилиндрического расширения установлен тангенциальный штуцер для подачи затворного газа 1 ил

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам

1 (21) 4921300/06 (22) 2503.91 (46} 36.1193 Бюл йя 43-44 (7t) Татарский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт нефтяного машиностроения . P2j Панченко В.И„. Зинкичев ЕА; Макаров HA (73) Татарский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт нефтяного машиностроения (Я). ОГОЛОВОК ФАКЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ (57) Использование: в отраслях промышленности, (19) RU (11) 2ОО3925 С1 (51) 5 F23914 20 связанных с аварийным сжиганием газов, например, в нефтедобыванхцей. Сущность изобретения: оголовок содержит цилиндрическую трубу, в средней части которой выполнено коническое расширение, переходящее в цилиндрическое расширение. На участке конического расширения установлено устройство для предотвращения постутления атмосферного воздуха, выполненное в виде конуса вершиной вниз. Между ними образован кольцевой зазор. На участке цилиндрического расширения ус— тановлен тангенциальный штуцер для подачи затворного газа 1 ил.

2003925

15

30

Изобретение относится к оголовкам факельной установки для сжигания аварийных выбросов газа и может быть использовано в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, химической и других отраслях промышленности, Для поддержания факельной установки в постоянной готовности к приему аварийных выбросов газа в оголовки постоянно подают продувочный гаэ, предотвращающий поступление внутрь установки через оголовок атмосферного воздуха, образующего в смеси с газом взрывоопасную смесь.

В целях снижения расхода продувочного газа применяются оголовки различных конструкций, Известен оголовок, включающий цилиндрическую трубу с внутренним устройством для предотвращения поступления атмосферного воздуха внутрь факельной установки. Внутреннее устройство выполнено в виде цилиндра, герметично прикрепленного к стенке оголовка при помощи кольца (см. патент США N 4080883, кл. F 23 L 17/02), Принцип работы заключается в следу1ощем, Продувочный газ из факельной установки поступает в оголовок, а затем через цилиндр поступает на сжигание для поддержания дежурного пламени, B режиме подачи продувочного газа подается минимально допустимое его количество, препятствующее поступлению атмосферного воздуха через оголовок в факельную установку. При таких расходах скорость газа по сечению цилиндрической трубы неравномерна — максимальная скорость по центру и минимальная (практически равная нулю) у внутренней стенки, вследствие чего атмосферный воздух, как более тяжелый газ, через верхний срез оголовка опускается по внутренней его поверхности вниз, но дальнейшее его поступление через цилиндр в факельную установку предотвращено ввиду того, что скорость в цилиндре выше скорости в цилиндрической трубе за счет меньшей площади сечения.

Известен также оголовок, включающий цилиндрическую трубу с внутренним устройством для предотвращения поступления атмосферного воздуха внутрь факельной установки. Внутреннее устройство выполнено в виде усеченного конуса. Нижнее большое основание усеченного конуса герметично прикреплено к стенке оголовка (см. патент

Великобритании М 1566626, кл. F 23 0

13/20), Принцип Одботы такого Оголовка аналогичен предыдущему. Предотвращение поступления воздуха в факельную установку обеспечено эа счет повышенной скорости прохождения продувочного газа через усеченный конус.

Однако известные оголовки факельных установок обладают низкой надежностью безопасной эксплуатации.

Это обьясняется следующим.

Факельная установка заполнена газами малой плотности по воздуху или газами с относительно высокой температурой, вследствие этого давление внутри установки у его основания ниже атмосферного давления.

Следовательно, безопасность эксплуатации пожаро- и врзывоопасных производств в значительной степени зависит От герметичности факельных установок Нарушение герметичности (при механических повреждениях, износе, коррозии и т, д.) будет способствовать подсосу атмосферного воздуха внутрь установки с образованием взрывоопасной смеси, Цель изобретения — повышение безопасности эксплуатации оголовка факельной установки путем поддержания внутри факельной установки постоянного мини лального избыточного давления.

Цель достигается тем, что в известном оголовке факельной установки, включающем цилиндрическую трубу с внутренним устройством для предотвращения поступления атмосферного воздуха. цилиндрическая труба в средней части по ходу движения продувочного газа выполнена с коническим расширением, переходящим в цилиндрическое, внутреннее устройство выполнено в виде конуса вершиной вниз и установлено с кольцевым зазором на участке конического расширения, а на участке цилиндрического расширения тангенциально установлен штуцер для подачи затворного газа.

На чертеже показана конструкция оголовка факельной установки, включающая цилиндрическую трубу 1 с внутренним устройством 2 для предотвращения поступления атмосферного воздуха. Цилиндрическая труба 1 в средней части по ходу движения продувочного газа выполнена с коническим расширением 3, переходящим в цилиндрическое расширение 4.

Внутреннее устройство 2 выполнено в виде конуса вершиной вниз и установлено на участке конусного расширения 3. На участке цилиндрического расширения 4 тангенциально установлен штуцер 5 для подачи затворного газа.

Принцип работы оголовка факельной установки заключается в следующем.

Продувочный газ снизу поступает в оголовок, а затем. проходя через кольцевой

2003925

62 2

Вх э 2 (2 1)

2p Е вх г вых (56) Патент Великобритании N 1566б26, где Рвх давление затворного газа на Входе, 40 < р 23 О 14(20 1д-уд

Рв — атмосферное давление: избыточного давления, цилиндрическая труба в средней части выполнена с коническим расширением, переходящим в цилиндрическое, э устройство выполнено в виде конуса, обращенного вершиной вниз и установлено с кольцевым зазором на участке

50 конического расширения, причем на участке цилиндрического расширения тангенциэльно установлен штуцер для подачи затворного газа, Формула изобретения

ОГОЛОВОК ФАКЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ, содержащий цилиндрическую трубу с расположенным в ней устройством для предотвращения поступления- атмосферного . воздуха, отличающийся тем, что, с целью повышения безопасности эксплуатации путем поддержания внутри факельной установки постоянного минимального зазор между конусным расширением 3 и внутренним устройством 2, поступает в цилиндрическое расширение 4, В цилиндрическое расширение 4 .через штуцер 5 тангенциально подается затворный газ, ко- 5 торый затем совместно с продувочным газом закрученным потоком выводится через верхнюю часть цилиндрической трубы 1 из оголовка на сжигание и поддержание дежурного горения. 10

Движение затворного газа в цилиндрическом расширении 4 от периферии к центру исключает поступление атмосферного воздуха внутрь факельной установки через кольцевой зазор между конусным расшире- 15 нием 3 и внутренним устройством 2.

Требуемый избыточный перепад давления на выходе иэ оголовка создается за счет тангенциальной подачи затворного газа через штуцер 5 и организации закрученного 20 потока в цилиндрическом расширении 4 с распределением давления, понижающегося от периферии к центру. Этот перепад давления создает постоянное минимальное избыточное давление внутри факельной ус- 25 тановки. что позволяет исключить подсос атмосферного воздуха внутрь факельной установки при нарушении герметичности.

Это подтверждается следующими положениями. 30

На. основании уравнения Бернулли для несжимаемых жидкостей и закона свободного вихря для качественного анализа.имеет следующую формулу:

R — радиус входа затворного газа; р — плотность затворного газа:

F x — площадь сечения входного штуцера затворного газа: гвых — радиус цилиндрической трубы;

G —. расход затворного газа.

Как следует из правой части формулы, здесь имеется одна величина R, которая в цилиндрическом расширении всегда больше гвых, что обеспечивает поддержание в этой зоне избыточного давления, тем большего, чем больше R.

Продвижению атмосферного воздуха, поступающего сверху по осевой части цилиндрической трубы, внутрь факельной установки препятствует внутреннее устройство 2. Атмосферный воздух, попавший в цилиндрическое расширение 4. закручивается потоком газа, крупные комки воздуха под действием центробежных сил отбрасываются к периферии, поступают в зону повышенных скоростей. разрушаются и выносятся потоком газа, Наличие закрученного потока затворного газа в оголовке создает постоянно присутствующую зону обратных токов

{рециркуляционную), которая служит надежным стабилизатором горения.

При обычных (в режиме поддержания дежурного пламени) .режимах работы расход продувочного газа может быть нулевым, а при пониженных температурах окружающей среды его обьем s цилиндрическом расширении 4 будет уменьшаться и освободившийся обьем будет заполняться затворным газом, постоянно подаваемым в оголовок.

2003925

Тираж подписное

НПО "Поиск" Роспатента.

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Заказ 3320

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Составитель В.Па нченко

Редактор Т.Лошкарева Техред ММоргентал Корректор Л.Ливринц . -5