Устройство для сжигания углеводородного флюида

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для сжигания углеводородного флюида с целью их утилизации. Техническим результатом является повышение эффективности и полноты процесса сжигания углеводородного флюида. Устройство содержит обечайку с профилированным входом и выходом, установленную на раме, дежурную горелку, расположенную внутри обечайки, смесительную головку, представляющую собой два торообразных коллектора, расположенных на одной оси, в которых установлены соединяющие их пневматические форсунки, при этом один коллектор соединен с системой подачи сжатого воздуха или пара, а другой коллектор соединен с системой подачи углеводородного флюида. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для сжигания углеводородного флюида с целью его утилизации.

В настоящее время, при проведении гидродинамических испытаний скважин, образуется значительное количество загрязненного углеводородного флюида, который подлежит утилизации. Такой загрязненный углеводородный флюид обычно включает смесь нефти, углеводородного газа и воды, при этом он может содержать мелкие частицы, токсичные газы, такие как сероводород, а также присадки к буровому раствору и жидкости для очистки скважин. В случае недостаточно развитой инфраструктуры месторождения, предназначенной для переработки и транспортировки нефти и других углеводородных компонентов, углеводородный флюид часто утилизируют путем сжигания. Сжигание углеводородного флюида сложно обеспечить, поскольку его горение сопровождается выделением значительного количества опасных химических веществ, сильным шумом, а также выделением большого количества тепла, что негативно влияет на окружающую среду и условия труда персонала. Уровень загрязнения окружающей среды непосредственно связан с эффективностью и полнотой протекания процесса сжигания углеводородного флюида.

Известна горелка, предназначенная для сжигания сырой нефти с целью ее утилизации, содержащая раму, на стойках которой закреплены передний и задний конус, установленные с кольцевым зазором по отношению друг к другу, причем в упомянутом кольцевом зазоре и на срезе переднего конуса расположены коллекторы подачи сжатого горючего газ, при этом во входной части заднего конуса расположены факельная и пилотная горелка (патент US 3995985 - прототип).

Указанная горелка работает следующим образом.

Сжатый воздух и сырая нефть подаются в факельную горелку, расположенную во входной части заднего конуса. В факельной горелке сырая нефть дробится на мельчайшие частицы и смешивается с воздухом, образуя горючую смесь. Поджиг полученной горючей смеси осуществляется от факела пилотной горелки, закрепленной во входной части заднего конуса. Воздух, необходимый для горения, поступает из входной части заднего конуса. Горючий газ под высоким давлением поступает из коллекторов, расположенных в кольцевом зазоре между конусами и на срезе переднего конуса. Введение горючего газа под высоким давлением придает вихревое движение пламени, а также обеспечивает приток дополнительного количества воздуха.

Основным недостатком указанной горелки являются значительная сложность смесеобразования при недостаточно высокой эффективности сжигания сырой нефти в горелке.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и снижение уровня загрязнения окружающей среды за счет повышения эффективности и полноты процесса сжигания углеводородного флюида.

Решение указанной задачи достигается тем, что предложенное устройство для сжигания углеводородного флюида согласно изобретению содержит, как минимум, обечайку с профилированным входом и выходом, установленную на раме, дежурную горелку, расположенную внутри обечайки, смесительную головку, представляющую собой два торообразных коллектора, расположенных на одной оси, в которых установлены соединяющие их пневматические форсунки, при этом один коллектор соединен с системой подачи сжатого воздуха или пара, а другой коллектор соединен с системой подачи углеводородного флюида.

В варианте исполнения в смесительную головку для распыления углеводородного флюида подается пар.

Предлагаемая конструкция устройства для сжигания углеводородного флюида за счет своих отличительных признаков обеспечивает решение поставленной технической задачи - снижение уровня загрязнения окружавшей среды за счет повышения эффективности и полноты процесса сжигания углеводородного флюида.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан вид спереди устройства для сжигания углеводородного флюида, на фиг. 2 - вид сверху устройства для сжигания углеводородного флюида, на фиг. 3 - вид справа устройства для сжигания углеводородного флюида, на фиг. 4 - разрез А-А - продольный разрез смесительной головки.

Предложенное устройство содержит корпус 1, отражатель 2, установленный в выходной части корпуса 1, дежурную горелку 3, расположенную внутри корпуса 1, смесительную головку 4, расположенную в выходной части отражателя 2 и состоящую из торообразного коллектора подачи углеводородного флюида 5, торообразного коллектора подачи сжатого воздуха или пара 6, подсоединенных к пневматическим форсункам 7, расположенных равномерно по окружности, трубопровода подачи сжатого воздуха 8, трубопровода подачи углеводородного флюида 9, закрепленных на корпусе 1 и соединенных со смесительной головкой 4.

Пневматическая форсунка 7 смесительной головки 4 включает в себя внутреннюю трубку 10, приваренную к торообразному коллектору подачи сжатого воздуха или пара 6, проходящую сквозь торообразный коллектор подачи углеводородного флюида 5 и оканчивающуюся резьбой, на которую навинчено сопло 11, и наружную трубку 12, приваренную к торообразному коллектору подачи углеводородного флюида 5 и оканчивающуюся резьбой, на которую навинчен диффузор 13.

В варианте исполнения в смесительную головку 4 для распыления углеводородного флюида подается пар.

Предложенное устройство для сжигания углеводородного флюида работает следующим образом.

На дежурную горелку 3 подается топливный газ. Из системы управления подается команда на розжиг дежурной горелки.

После розжига дежурной горелки 3 в сопло 11, пневматические форсунки 7 смесительной головки 4 через трубопровод подачи сжатого воздуха 8, торообразный коллектор подачи сжатого воздуха или пара 6, внутреннюю трубку 10 подается сжатый воздух.

Углеводородный флюид через трубопровод подачи углеводородного флюида 9, торообразный коллектор подачи углеводородного флюида 5, поступают в диффузор 13 пневматической форсунки 7 смесительной головки 4.

В пневматических форсунках 7 смесительной головки 4 углеводородный флюид дробится на мельчайшие частицы и смешивается с воздухом. При выходе из диффузоров 13 с высокой скоростью газожидкостная смесь смешивается с воздухом, образуя горючую смесь. Полученная горючая смесь сгорает, при этом вода, содержащаяся в углеводородном флюиде, испаряется в образовавшемся факеле, а несгораемые вещества под действием высокой температуры расщепляются на безвредные составляющие.

В варианте исполнения углеводородный флюид распыляются паром. Подача пара в смесительную головку 4 обеспечивает бездымное сжигание углеводородного флюида.

Использование предложенного технического решения позволит снизить уровень загрязнения окружавшей среды за счет повышения эффективности и полноты процесса сжигания углеводородного флюида.

1. Устройство для сжигания углеводородного флюида, характеризующееся тем, что содержит обечайку с профилированным входом и выходом, установленную на раме, дежурную горелку, расположенную внутри обечайки, смесительную головку, представляющую собой два торообразных коллектора, расположенных на одной оси, в которых установлены соединяющие их пневматические форсунки, при этом один коллектор соединен с системой подачи сжатого воздуха или пара, а другой коллектор соединен с системой подачи углеводородного флюида.

2. Устройство для сжигания углеводородного флюида по п. 1, отличающееся тем, что в смесительную головку для распыления углеводородного флюида подается пар.