Оголовок факельной установки

Изобретение относится к оголовкам факельных установок для сжигания аварийных выбросов газа с избыточным давлением на входе в факельную установку 0,05...0,1 кг/см² и может быть использовано в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности, где есть необходимость утилизации газов различного химического состава с соответствующим избыточным давлением. Оголовок содержит, по меньшей мере, два расположенных соосно вертикальных цилиндрических контура 1 и 5 с газоподводящими патрубками 3 и форсунками 4. Число контуров варьируется от двух до четырех, в зависимости от рабочих параметров сжигаемого газа. Взаимное расположение контуров предусматривает наличие между ними щелевидных зазоров для эжекции воздуха во внутренний объем оголовка. Обязательно наличие первого контура 1 ускорительной камеры, расположенной в нижней части оголовка. Ускорительная камера представляет собой цилиндрический патрубок с имеющимся внутри него местным сужением, необходимым для увеличения скорости потока продуктов сгорания газа. Каждый контур оголовка снабжен турбулизаторами газовоздушного потока 7. Оголовок снабжен дежурными горелками 9, установленными в контурах 1 и 5. Преимуществами данного оголовка являются полное бездымное сгорание сбрасываемого газа в широком диапазоне его химического состава в соответствии с требованиями экологичности, предъявляемыми к работе факельных установок, сокращение расхода водяного пара, подаваемого в факельный оголовок, высокий ресурс работоспособности оголовка (до 10 лет). 1 ил.

 

Изобретение относится к оголовкам факельным для оснащения ими факельных установок в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, химической и других отраслях промышленности.

Известен оголовок факельной установки, содержащий вертикальный факельный ствол с входным и выходным участками (Патент РФ №2003925, кл. F 23 D 14/20, 1993 г.).

Наиболее близким к заявленному объекту является факельная горелка, содержащая вертикальный факельный ствол с входным и снабженным запальником выходным участками, газоподводящим патрубком и дежурной горелкой, подключенной к подводящему трубопроводу. Последний снабжен входным патрубком, заведенным в полость входного участка факельного ствола, при этом входной участок ствола выполнен охлаждаемым, а газоподводящий патрубок подключен к факельному стволу над его охлаждаемым входным участком (Авт. свид. СССР №1663317, кл. F 23 D 14/20, 1991 г.).

Недостаток этой факельной горелки - неприменимость его на установках утилизации низконапорных газов (избыточное давление ≈0,05 кг/см²). Это связано с тем, что кинетической энергии сбрасываемого газа в данной конструкции оголовка недостаточно для качественного смешения газа с необходимым количеством воздуха, и, как следствие, имеет место такой недостаток, как неполнота сгорания газа, что приводит к образованию копоти, токсических выбросов в атмосферу, быстрому выходу из строя факельного оголовка.

Изобретение направлено на повышение качества работы факельных установок утилизации низконапорных газов.

Оголовок факельной установки, содержащий вертикальный факельный ствол с входным и снабженным запальником выходным участками, газоподводящим патрубком и дежурной горелкой, подключенной к подводящему трубопроводу, состоит из трех соосно расположенных вертикальных контуров с предусмотренными между ними щелевидными зазорами для эжекции воздуха из окружающей среды, также оголовок снабжен газоподводящими патрубками, заканчивающимися сменными газораспределительными форсунками. Два верхних контура оснащены турбулизаторами газовоздушных потоков. Кроме того, первый контур, расположенный в нижней части оголовка, представляет собой футерованную жаростойким композитным материалом ускорительную камеру потока продуктов сгорания части газа за счет наличия во внутренней полости камеры местного сужения, причем два верхних контура скреплены между собой косынками.

На чертеже схематично представлен предлагаемый оголовок факельной установки.

Оголовок содержит первый контур 1 - ускорительную камеру, футерованную жаростойким каналом 2 (необходимого для защиты камеры от термического воздействия) из композитного материала, снабженную газоподводящим патрубком 3 с газораспределительной сменной форсункой 4. Оголовок оснащен цилиндрическими контурами 5 и 6, контур 5 также снабжен газоподводящими патрубками 3 с газораспределительными сменными форсунками 4. Контуры 5 и 6 имеют крестообразные турбулизаторы 7 газовоздушных потоков, а также данные контуры взаимно скреплены косынками 8. Во внутреннюю полость контуров 1 и 5 встроены дежурные горелки 9.

Устройство работает следующим образом: газ, подающийся на факельную установку, поступает после факельного ствола (не показан) по газоподводящим патрубкам 3, через газораспределительные форсунки 4 в контуры 1 и 5, где осуществляется его розжиг дежурными горелками 9. Продукты сгорания газа в контуре 1 обладают высокой скоростью истечения (порядка 40...50 м/сек) на выходе из контура, за счет местного сужения, предусмотренного в нем. Поэтому кинетической энергии продуктов сгорания газа в контуре 1 является достаточно для эжекции воздуха из окружающей среды в щелевидные зазоры между контурами 1 и 5 для обеспечения стехиометрического соотношения газ : воздух и, как следствие, качественного (полного) сгорания объема газа, подающегося на сжигание в контур 5. Щелевидный зазор между контурами 5 и 6 также позволяет за счет скорости потока горящей газовоздушной струи осуществить эжекцию дополнительного количества воздуха для качественного процесса горения. Кроме того, воздух, эжектируемый в зазоры между контурами 1 и 5, 5 и 6, в своем пристеночном течении осуществляет охлаждение контуров, что благоприятно сказывается на их температурной напряженности, и, как следствие, повышает ресурс работоспособности изделия в целом. Газораспределительные сменные форсунки 4 имеют выходные отверстия различных диаметров, что позволяет обеспечить необходимую скорость подачи газа в контуры 1 и 5 при колебаниях расхода газа, подающегося на сжигание. Турбулизаторы 7 позволяют интенсифицировать процесс образования газовоздушной смеси за счет турбулизации потоков газа и воздуха, что повышает качество горения газа.

Таким образом, использование предлагаемой конструкции факельного оголовка позволит, по сравнению с прототипом, повысить качество работы факельных установок утилизации низконапорного газа, за счет обеспечения стехиометрического соотношения газ: воздух и, соответственно, организации качественного (полного) сжигания газа, что, в свою очередь, позволит избежать такого негативного явления как, неполнота сгорания утилизируемых газов, значительно уменьшить содержание вредных соединений (H_XS_Y, NO_X) в продуктах сгорания газов, обеспечить стабильный процесс сгорания газов в широком диапазоне их химических составов и расходов (от 25000 до 150000 нм³/сут), значительно повысить ресурс работоспособности самого факельного оголовка по сравнению с аналогичным оборудованием.

Оголовок факельной установки, содержащий вертикальный факельный ствол с входным и снабженным запальником выходным участками, газоподводящим патрубком и дежурной горелкой, подключенной к подводящему трубопроводу, отличающийся тем, что состоит из трех соосно расположенных вертикальных контуров с предусмотренными между ними щелевидными зазорами для эжекции воздуха из окружающей среды, также оголовок снабжен газоподводящими патрубками, заканчивающимися сменными газораспределительными форсунками, два верхних контура имеют турбулизаторы газовоздушных потоков, кроме того, первый контур, расположенный в нижней части оголовка, представляет собой футерованную жаростойким композитным материалом ускорительную камеру потока продуктов сгорания части газа за счет наличия во внутренней полости камеры местного сужения, причем два верхних контура скреплены между собой косынками.