Факельная установка для сжигания сбросных газов.

Изобретение относится к устройствам для сгорания горючих газов-углеводородов, сероводорода и других газов в факельных установках газоперерабатывающих, нефтеперерабатывающих заводов, газопромыслов и нефтепромыслов, парогенераторах, газоподогревателях, воздухоподогревателях и других установках. Факельная установка для сжигания сбросных газов, в трубе которой установлено, по меньшей мере, одно горелочное устройство, содержащее камеру сгорания, конус с окнами для ввода воздуха, в котором осуществляется воспламенение сбросного газа, электрогазовую горелку, кожух с патрубком подачи воздуха, соединенным с патрубком камеры сгорания для тангенциальной подачи в неё воздуха, рёбра для воздушного охлаждения камеры сгорания. Технический результат - осуществление высокой степени сгорания газообразных углеводородов, сероводорода и других газов. 3 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для сгорания горючих газов-углеводородов, сероводорода и других газов в факельных установках газоперерабатывающих, нефтеперерабатывающих заводов, газопромыслов и нефтепромыслов, парогенераторах, газоподогревателях, воздухоподогревателях и других установках.

Известны горелочные устройства факельных установок высокого и низкого давления, расчитанные на сгорание сбросов газов от оборудования. Например, Астраханский газоперерабатывающий завод имеет факельное хозяйство, состоящее из двух факельных систем: две высокого давления, которые предназначены для приема сбросов газа от оборудования при расчетном давлении выше или равным 16 кг/см2. Две низкого давления, которые предназначены для приема сбросов газа от оборудования с расчетным давлением ниже 16 кг/см2. Недостатком работы известных горелочных устройств факельных установок является отсуствие камер сгорания с правильной организацией процесса горения газообразных углеводородов и сероводорода. Во-вторых, из-за изменения давления газа в газовых горелках наблюдается неполное сгорание газообразных углеводородов и сероводорода, а в некоторых случаях отрыв факела от горелок, в связи с тем, что скорость струй газа выходящих из горелок становится больше, чем сама скорость сгорания, что и приводит к повышению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу /см. К.А. Гильзин ″Воздушно-реактивные двигатели″, Воениздат, М., 1956 г., с.149/. Вместе с тем известные горелочные устройства факельных установок являются ближайшими аналогами-прототипами, так как они содержат признаки, совпадающие с признаками заявляемого изобретения, в частности:

- системы высокого и низкого давления сбросов газа от оборудования,

- трубы горелочных устройств факельных установок.

Недостатком известных горелочных устройств факельных установок является низкая степень сгорания сбросных газов от оборудования, в связи с чем в предлагаемых горелочных устройствах факельных установок осуществляется применение камер сгорания с конусами и электрогазовыми горелками в горелочных устройствах факельных установок, размещенных в трубах систем высокого и низкого давления сбросов газа от оборудования, для осуществления высокой степени сгорания газообразных углеводородов, сероводорода и других газов.

Изложенная выше совокупность существенных признаков при внедрении обеспечивает реализацию поставленной цели, при этом каждой из данной совокупности приведенных признаков необходим, а все вместе достаточны для получения положительного эффекта-осуществления высокой степени сгорания газообразных углеводородов, сероводорода и других газов. Исходя из приведенных доводов совершенно правомерен вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию изобретения - ″изобретательский уровень″.

Приведенная совокупность существенных признаков может быть реализована многократно на практике с получением одной и той же цели. Неоднократная возможность реализации /при изготовлении/ заявляемого технического решения с изложенной выше совокупностью существенных признаков, отвечает также в полной мере другому главному критерию изобретения - ″промышленная применимость″.

Изложенная сущность технического решения поясняется чертежами, на которых:

- на фиг.1 показано горелочное устройство /схема/ в продольном разрезе,

- на фиг.2 показано размещение камер сгорания с электрогазовыми горелками в трубе факельной установки - продольном разрезе,

- на фиг.3 в продольном разрезе показана электрогазовая горелка.

Горелочное устройство факельной установки состоит из камеры сгорания 1, имеющей конус 2 с окнами 3 для входа в него воздуха и электрогазовой горелки 4. Патрубок 5 для входа воздуха под небольшим давлением соединен с кожухом 6 и сообщается с патрубком 7 камеры сгорания для тангенциальной подачи воздуха в камеру сгорания.

На фиг.2 показана установка камер сгорания 1 в трубе 8 факельной установки, в которой может быть размещено несколько камер сгорания. В этой конструкции атмосферный воздух подводится в камеры сгорания раздельно по патрубкам 9 и через окна 10. Ребра 11 для воздушного охлаждения камер сгорания.

На фиг.3 показана электрогазовая горелка 4, которая идентична по конструкции и работе плазменным горелкам /см. Б.А. Артамонов ″Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов″, т.2, Высшая школа, 1983 г., стр.69-90 [1]/.Она состоит из корпуса 12, крышки 13, анода-сопла 14, выполненного в пластине 15. Электроизоляционная прокладка 16. Внутри корпуса и крышки установлен заостренный стержень-катод 17, отделенный от стенок с помощью электроизоляционного материала 18. Патрубок 19 служит для входа в электрогазовую горелку сбросных газов, которые являются плазмообразующими, содержащими сероводород, углекислый газ, диоксид серы, метан и другие. Он установлен под углом и смещен относительно оси корпуса для тангенциального подвода газа. Для воздушного охлаждения горелки она снабжена ребрами 20, 21 и 22. Электрогазовая горелка подключается к источнику постоянного тока 23.

Горелочное устройство факельной установки обеспечивает прием и сгорание сбросов газа от оборудования газоперерабатывающих, нефтеперерабатывающих заводов, газопромыслов и нефтепромыслов с расчетным давлением выше или ниже 16 кг/см2. В трубе 8 создается восходящий поток атмосферного воздуха от воздуходувки, расположенной на поверхности земли /не показана на чертеже/.

Работает горелочное устройство факельной установки следующим образом. Включается воздуходувка обеспечивающая подачу атмосферного воздуха в горелочное устройство. Следом под давлением через патрубки 19 электрогазовых горелок подается сбросной газ и включается источник постоянного тока 23. Нагрев газа до высокой температуры в электрогазовых горелках осуществляется дуговым разрядом между катодом 17 и анодом-соплом 14, который в виде плазменной струи с температурой около 3500°С поступает в конус/са/ 2, где, соединяясь с воздухом, частично окисляется и сгорает с повышением температуры. При этом сбросной газ может полностью сгорать в конусе/ах/ 2, если давление газа невысокое и небольшого расхода воздуха протекающего через конус/са/ может оказаться достаточно для сжигания всего сбросного газа. При больших давлениях эта зона служит только как пространство, в пределах которого зажигается газ. Факел, выходящий из конуса, втяпывается в то пространство камеры сгорания 1, где имеется наименьшее давление, а такие места находятся у осей двух вихрей, образованных глазным течением воздуха за счет винтового движения, подобно тому, как это получается при повороте в колене. При надлежащем соотношении диаметров подводящего патрубка 5, 7 и камеры 1 образуется двойной вихрь, способствующий правильной организации процесса горения. Удовлетворительный поток воздуха может быть получен при диаметре патрубка 7, равном около 0,6 от диаметра камеры /см И.И. Кириллов ″Газовые турбины и газотурбинные установки″, т.2, Машгиз, М., 1956 г., стр.79-80 [2]/. В горении принимает участие лишь часть воздуха, протекающая вблизи осей вихрей, а во внешних слоях, омывающих стенку камеры сгорания, остается сравнительно холодный воздух. Частицы догорающего сбросного газа, попадая во вращающийся воздух, имеют тенденцию двигаться к внешним слоям воздуха, где они находят достаточное количество кислорода для горения.

Поэтому по мере увеличения давления сбросного газа поперечное сечение факела автоматически увеличивается и захватывает более широкие слои вихрей, с высокой степенью сгорания газа, благодаря чему обеспечивается чистый выхлоп из трубы 8 факельной установки с полным сгоранием газов, в том числе и сероводорода, который, как известно, очень ядовит /см. Н.Л. Глинка ″Общая химия″, издательство ″ХИМИЯ″, Л., 1980 г., стр.383-387 [3]/.

Горение в пространстве конуса и камере/ах/ 1 протекает при небольшом избытке воздуха, так как в зоне горения не происходит интенсивного подмешивания холодного воздуха. Поэтому возможна работа горелочного устройства факельной установки в широком диапазоне нагрузок, т.е. давления сбросного газа, нижний предел которых может достигать 1/20 от полной нагрузки /см. 2, стр.80/. Материал камер сгорания 1 с конусами 2 - первые из хромоникелевой стали, вторые из высокохромистой стали или других материалов.

Таким образом, выполнение горелочного устройства факельной установки с камерами сгорания имеющими конуса, с тангенциальным подводом атмосферного воздуха /угловая/ые/ камера/ы/ сгорания, обеспечивает правильную организацию процесса горения сбросного газа и высокую степень его сгорания. Вместе с тем достижению высокой степени сгорания сбросных газов способствуют реакции диссоциации-ассоциации. В столбе дугового разряда молекулы диссоциируют по следующим схемам:

Н2=+431,57 кДж/моль; H2+942,75 кДж/моль; О2+502,80 кДж/моль и др. /см.1, стр.71/. При этом происходит дополнительное поглощение теплоты при термической диссоциации всех газов входящих в состав сбросного газа, в том числе и серой сероводорода.

Образующиеся в столбе дугового разряда продукты диссоциации с большой скоростью выходят из анода-сопла 14 электрогазовой горелки/ок/ в конус/са/ 2 и смешиваются с кислородом воздуха, при этом плазмообразующий газ ассоциирует /превращается из атомного в молекулярный/; при этом выделяется теплота, затраченная на его диссоциацию, которая нагревает воздух, что способствует нормальному процессу горения с небольшим избытком воздуха.

Вместе с тем вследствие термической диссоциации и ионизации в объеме плазменной струи на всей ее длине газовоздушная смесь реагирует с огромными скоростями без задержки воспламенения, благодаря чему обеспечивается высокая степень сгорания сбросного газа, в том числе сероводорода и углеводородов /см. А.С Хачиян ″Двигатели внутреннего сгорания″, Высшая школа, М., 1978 г., стр.68 [4]/. Устройство направляющих лопаток 24 способствует вращению поступающего воздуха в конусе/ах/ 2 горелочного устройства по фиг.2, смешиванию его с плазменной/ыми/ струей/ями/, образованию горючей смеси и ее сгоранию, при этом плазменная струя/и/ одновременно выполняет роль поджигающего воспламенителя горючей смеси.

Таким образом, применение камер сгорания 1 с конусами 2 и электрогазовых горелок 4, в которых плазмообразующим газом являются газы, поступающие при сбросе от оборудования газоперерабатывающих, нефтеперерабатывающих заводов, газопромыслов и нефтепромыслов, в одном горелочном устройстве факельной установки обеспечивает высокую степень сгорания этих газов, в том числе и сероводорода. Отметим, что электрогазовые горелки могут также выполняться с охлаждением их стенок водой, с устройством рубашек и подачей воды под давлением от насоса.

В связи с изменением давления газов поступающих при сбросе от оборудования источник постоянного тока 23 дополнительно оборудуется устройством для изменения силы тока, например реостатом, управляемым электронной системой факельной установки /не показанных на чертеже/. Однако недопустимо в дальнейшем нагревать атмосферу и тем самым еще больше загрязнять воздух факелами горящих газов. Их использование и сейчас, и в перспективе - бездумное, ничем не оправданное расточительство ресурсов планеты. Поэтому при сбросе газов от оборудования с давлением выше или ниже 16 кг/см2 необходимо, во-первых, использовать потенциальную энергию давления этих газов на турбодетандерах с получением полезной электрической энергии достаточно большой мощности, и, во-вторых, отработанные в них газы с низким давлением направляются для сгорания в парогенераторы с применением в них горелочных устройств по фиг.1, обеспечивающих высокую степень сгорания сбросных газов, в том числе и сероводорода, при этом продукты сгорания выбрасываются в атмосферу с низкой температурой, не нанося ей вреда. Полученная электрическая энергия и энергия пара используется для внутренних нужд завода, нефте- или газопромыслов, а при отсутствии потребностей в паре он на паротурбинных установках с электрогенераторами преобразуется в электрическую энергию, направляемую по проводам другим потребителям энергии. При использовании потенциальной энергии давления газов их перед входом в турбодетандеры/ы/ необходимо нагревать до температуры 70°C в газоподогревателях путем частичного отбора газа в горелочное устройство по фиг.1, при этом за счет расширения нагретого газа в турбодетандере его температура снижается до нормальной 18-20°C, а не ниже нуля градусов.

В некоторых случаях горелочное устройство факельной установки может выполняться с одними электрогазовыми горелками, в которых достижению высокой степени сгорания газообразных углеводородов и сероводорода, а также других газов способствует высокая температура плазменной/ых/ струи/й/ на всей ее длине, которая может превышать 0,4 метра /см.1, стр.76-77/. При этом длина плазменной струи/й/ зависит от величины силы тока.

Однако при этом существенно растут затраты электроэнергии, особенно при сбросе газов от оборудования с большим давлением, превышающим 16 кг/см2. Поэтому целесообразно в целях снижения расхода электроэнергии горелочное устройство факельной установки выполнять с камерами сгорания, имеющими конуса и электрогазовые горелки, при этом плазмообразующий газ в дуговом разряде нагревается до температуры около 3500°C, которая уточняется в процессе испытания горелочного устройства.

Технико-экономическая часть

Новое горелочное устройство факельной/ых/ установки/ок/ обладает рядом существенных преимуществ перед обычными горелочными устройствами.

Во-первых, обеспечивается высокая степень сгорания газов, сбрасываемых с оборудования газоперерабатывающих, нефтеперерабатывающих заводов, газопромыслов и нефтепромыслов, в том числе сероводорода и углеводородов.

Во-вторых, горелочные устройства с электрогазовыми горелками можно использовать в парогенераторах при сжигании в топках котлов газов с примесью сероводорода, с обеспечением высокой степени сгорания газообразных углеводородов и сероводорода.

Таким образом существенно снижается загрязнение атмосферы, уменьшается в воздухе количество парниковых газов и одновременно ядовитых Н2.

Факельная установка для сжигания сбросных газов, в трубе которой установлено, по меньшей мере, одно горелочное устройство, содержащее камеру сгорания, конус с окнами для ввода воздуха, в котором осуществляется воспламенение сбросного газа, электрогазовую горелку, кожух с патрубком подачи воздуха, соединенным с патрубком камеры сгорания для тангенциальной подачи в нее воздуха, ребра для воздушного охлаждения камеры сгорания.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к установкам теплового обезвреживания и утилизации тепла дымовых газов, отходящих от топливосжигающих агрегатов. Установка содержит топливосжигающий агрегат, соединенный с дымовой трубой посредством борова, снабженного шибером, который размещен в зоне примыкания выхода борова к дымовой трубе, контур очистки дымовых газов, включающий котел-утилизатор, дымосос с направляющим аппаратом, при этом вход контура очистки дымовых газов подключен к борову на участке между топливосжигающим агрегатом и шибером, а выход контура очистки дымовых газов примыкает к дымовой трубе, при этом выход контура очистки дымовых газов расположен оппозитно выходу борова в дымовую трубу.

Изобретение относится к способу и устройству для термического дожигания отработанного воздуха, содержащего окисляемые вещества. Способ термической очистки потока (Ro) отработанного воздуха, содержащего окисляемые вещества, путем термического дожигания, где поток отработанного воздуха (поток неочищенного газа) (Ro), содержащий окисляемые вещества, пропускают через многоступенчатый рекуперативный теплообменный блок (W, W′), причем окисляемые вещества по меньшей мере частично окисляются в ходе экзотермической реакции, причем поток (Ro) отработанного воздуха нагревается дополнительно.

Изобретение относится к котлу-утилизатору, характеризующемуся наличием реактора, к нижней части которого примыкают две горелки, а к боковой поверхности реактора примыкает боров подвода дымовых газов, при этом дымовые газы, которые отходят из борова подвода дымовых газов, поступают в зону активного горения реактора, которая расположена в нижней его части, системы утилизации тепла дымовых газов, которые поступают в реактор котла-утилизатора, патрубка отвода дымовых газов из реактора, который содержит дополнительную систему утилизации тепла дымовых газов и, по меньшей мере, один дымосос.

Изобретение относится к устройству факельных установок закрытых и может быть использовано в нефтегазовой, нефтехимической, химической, коксохимической и других отраслях промышленности для полного термического обезвреживания горючих углеводородных газов (до углекислого газа CO2 и воды H2 O) при их сбросе в атмосферу.

Изобретение относится к способу получения ароматической карбоновой кислоты. .

Изобретение относится к устройствам для сжигания горючего газа. .

Изобретение относится к области энергетики. Устройство газовой горелки с предварительным смешиванием содержит средство для смешивания газовоздушной смеси, которая предназначена для подачи в секцию всасывания вентиляторного узла (4) и передачи в головку (2) горелки, причем средство для смешивания содержит множество трубок (12), каждая из которых имеет область в виде трубки Вентури со смежными участками (16а, 16b), которые сужаются/расширяются по отношению к направлению потока, и с ограниченным поперечным сечением (16с) трубки, ограниченным между сужающимся участком и расширяющимся участком, причем в каждый сужающийся участок (16а) подается воздушный поток, который предназначен для дальнейшего смешивания с газовым потоком, который вводится в трубку в ограниченном поперечном сечении (16с), при этом газовоздушная смесь подается через расширяющийся участок (16b) трубки в секцию (10) всасывания вентиляторного узла (4), причем каждая трубка (12) из множества образована взаимодействием, по меньшей мере, первой и второй отдельных друг от друга областей (А, В) горелки вдоль профиля взаимодействия, при этом на каждой из областей (А, В) горелки выполнены соответствующие отдельные участки каждой из трубок (12), причем, по меньшей мере, первый герметичный уплотнительный элемент (20) выполнен между областями (А, В) горелки вдоль профиля взаимодействия для того, чтобы предотвратить всасывание газа и/или воздуха по отношению к трубкам (12).

Горелка // 2507447
Изобретение относится к энергетике. Горелка содержит корпус, по меньшей мере одно воздушное впускное отверстие для впуска воздуха, смесительную камеру, топливный канал, содержащий топливное впускное отверстие для впуска топлива и топливное выпускное отверстие для выпуска топлива и предназначенный для доставки топлива в смесительную камеру первый канал для потока воздуха, который содержит впускное отверстие, сообщающееся с указанным по меньшей мере одним воздушным впускным отверстием, и выпускное отверстие, расположенное рядом с топливным выпускным отверстием, и который предназначен для доставки воздуха в смесительную камеру, и по существу кольцевую сборную камеру для сбора воздуха, сообщающуюся с указанным по меньшей мере одним воздушным впускным отверстием, по существу кольцевую смесительную камеру для смешивания потока воздуха, по существу кольцевую стенку, по существу разделяющую указанную сборную камеру и указанную смесительную камеру, первое отверстие для потока воздуха, проходящее между указанной сборной камерой и указанной смесительной камерой и имеющее первую высоту, являющуюся частью высоты указанной по существу кольцевой стенки.

Способ сжигания промышленных стоков заключается в подаче промышленных стоков в смесь горючего, преимущественно газа, с воздухом, и последующем сжигании образовавшейся смеси в газовой горелке устройства для сжигания промышленных стоков; характеризующийся тем, что газовую горелку выполняют с цилиндрической обечайкой с профилированным входом и выходом.

Одноконтурная горелка предназначена для сжигания газа в тепловырабатывающих устройствах, например, в камерах сгорания газотурбинных двигателей, где требуется низкая окружная неравномерность температурного поля и его регулировка без съема горелки с установки и частичной ее разборки.

Горелка // 2489649
Изобретение относится к области энергетики, в частности для сжигания газообразного топлива в топках котлов и промышленных печей. .

Изобретение относится к области энергетики, в частности к способам интенсификации процессов сжигания горючих смесей, и может быть использовано при сжигании топлива в различных теплоэнергетических установках.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в котельных. .

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в котельных, ТЭЦ. .

Изобретение относится к горелкам для сжигания жидкого и газообразного топлива и может быть использовано в энергетике, химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к области энергетики, а именно для сжигания газообразного топлива. Способ сжигания топлива включает подачу потока воздуха, подачу потока топлива первого типа по первому каналу, розжиг потока топлива первого типа с получением первого пламени, а также подачу потока топлива второго типа по расположенному практически соосно с первым второму кольцевому каналу, имеющему множество боковых струйных выходов в выходной части для получения второго пламени. Первый канал расположен во втором канале, подача потоков воздуха и всех типов топлива является регулируемой, подачу потока топлива первого типа производят при практически прекращенном потоке воздуха, а подачу потока топлива второго типа по второму каналу для получения второго пламени производят, постепенно наращивая его давление до равного или превышающего давление потока топлива первого типа, при постепенном увеличении подачи потока воздуха, предотвращающем отрыв первого и/или второго пламени. Изобретение позволяет эффективно сжигать попутный нефтяной газ любого состава и снизить выбросы вредных веществ в атмосферу. 2 н.п. и 11 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к устройствам для сгорания горючих газов-углеводородов, сероводорода и других газов в факельных установках газоперерабатывающих, нефтеперерабатывающих заводов, газопромыслов и нефтепромыслов, парогенераторах, газоподогревателях, воздухоподогревателях и других установках. Факельная установка для сжигания сбросных газов, в трубе которой установлено, по меньшей мере, одно горелочное устройство, содержащее камеру сгорания, конус с окнами для ввода воздуха, в котором осуществляется воспламенение сбросного газа, электрогазовую горелку, кожух с патрубком подачи воздуха, соединенным с патрубком камеры сгорания для тангенциальной подачи в неё воздуха, рёбра для воздушного охлаждения камеры сгорания. Технический результат - осуществление высокой степени сгорания газообразных углеводородов, сероводорода и других газов. 3 ил.

Наверх