ФАКЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО
FLARE DEVICE

Изобретение относится к устройствам для термической нейтрализации огневым методом жидких отходов, например промышленных стоков, образующихся на газоконденсатных и нефтяных месторождениях.
Известно факельное устройство, предназначенное для термического обезвреживания промстоков (Патент РФ №2113657), содержащее патрубок входа газа с обтекателем в виде тела Коанда, внутри которого имеется проход в виде сопла Вентури. Перед соплом Вентури установлен патрубок подачи промстоков. К обтекателю примыкает стакан, в полость которого через втулки подается часть газа, подаваемого на термическое обезвреживание промстоков. Между стаканом и обтекателем имеется щель, через которую выходит газ из полости стакана. Внутри сопла Вентури установлен завихритель, закручивающий проходящий через сопло поток. На выходе из сопла Вентури к обтекателю крепится эжекторная приставка в виде патрубков. Промстоки подаются в поток газа, проходят завихритель, смешиваются с газом и далее испаряются в факеле.
Недостатком указанной конструкции является то, что промстоки, проходя через завихритель, отбрасываются центробежной силой к стенкам сопла, стекают на стенки патрубков эжекторной приставки и, стекая с последнего патрубка, отбрасываются в окружающее пространство не испаряясь, поскольку в данной области нет высоких температур, т.к. стенки патрубков эжекторной приставки охлаждаются интенсивным потоком газа. Кроме того, если газ не очищен от жидкой фазы, она попадает в стакан и через щель между стаканом и обтекателем, ухудшая качество сгорания.
Также известно устройство для термической нейтрализации жидких отходов (патент РФ №2460017), включающее в себя горизонтально размещенные факельные горелки, коллектор газа, патрубок входа газа, патрубок входа жидкости, коллекторы газа и жидкости, рассекатель в виде тела Коанда и узел рециркуляции. К недостаткам такого устройства следует отнести необходимость работы только на подготовленном (осушенном) газе.
Технический результат заявляемого изобретения - повышение качества горения газа и утилизации жидкости.
Технический результат достигается тем, что факельное устройство включает в себя патрубок подвода газа с коаксиально размещенным внутри патрубком подвода жидкости, снабженным соплом, к патрубку подвода газа посредством фланцевого соединения крепятся стакан и цилиндрический корпус, внутри цилиндрического корпуса в одной плоскости радиально размещены патрубки отбора газа, внутренние торцы которых выступают над внутренней поверхностью цилиндрического корпуса, и форсунку, выполненную в виде сопла Вентури, присоединенную посредством резьбового соединения к цилиндрическому корпусу, на форсунке размещен обтекатель в виде тела Коанда и закреплен гайкой, при этом между обтекателем и стаканом образуется щель для выхода газа, между патрубком подвода газа и цилиндрическим корпусом, в месте фланцевого соединения, установлен завихритель, на выходе факельного устройства установлен узел рециркуляции, выполненный из двух коаксиально установленных труб, при этом внутренняя труба короче наружной, на входе узла рециркуляции размещен сужающийся патрубок, а на выходе узла рециркуляции установлен расширяющийся патрубок таким образом, что между торцами внутренней трубы и внутренними поверхностями сужающегося патрубка и расширяющегося патрубка, а также между внутренней трубой и наружной трубой образуется кольцевое пространство, между выходным торцом форсунки и входом узла рециркуляции размещено запальное устройство.
На чертеже изображен общий вид устройства.
Факельное устройство включает в себя патрубок подвода газа 1. Внутри него коаксиально размещен патрубок подвода промышленных стоков 2, снабженный соплом 3. К патрубку подвода газа 1 посредством фланцевого соединения крепится цилиндрический корпус 4 и стакан 5. Фиксация фланцевого соединения осуществляется посредством шпилек 6 и гаек 7. На внутренней поверхности цилиндрического корпуса 4 перпендикулярно оси факельного устройства размещены патрубки отбора газа 8. Патрубки отбора газа 8 расположены в одной плоскости и выступают над внутренней поверхностью цилиндрического корпуса 4. К цилиндрическому корпусу 4 посредством резьбового соединения присоединена форсунка 9, выполненная в виде сопла Вентури. На форсунке 9 размещен обтекатель 10, выполненный в виде тела Коанда. Обтекатель 10 закреплен к форсунке 9 гайкой 11. Между обтекателем 10 и стаканом 5 образуется щель для выхода газа. Между патрубком подвода газа 1 и цилиндрическим корпусом 4 в месте фланцевого соединения установлен завихритель 12. На выходе факельного устройства установлен узел рециркуляции, выполненный из двух коаксиально установленных труб, при этом внутренняя труба 13 короче наружной 14. На входе узла рециркуляции размещен сужающийся патрубок 15, а на выходе узла рециркуляции установлен расширяющийся патрубок 16. Между торцами внутренней трубы 13 и внутренними поверхностями сужающегося патрубка 15 и расширяющегося патрубка 16, а также между внутренней трубой 13 и наружной трубой 14 образуется кольцевое пространство 17. Между выходным торцом форсунки 9 и входом узла рециркуляции размещено запальное устройство 18.
Устройство работает следующим образом.
Газ со скважины подают в патрубок подвода газа 1, газ закручивается завихрителем 12 и поступает во внутреннюю полость цилиндрического корпуса 4, где разделяется на два потока, а содержащаяся в газе жидкость отбрасывается центробежной силой к стенкам цилиндрического корпуса 4, направляется на вход форсунки 9, где подхватывается основным потоком газа. Основной поток обтекает наружную поверхность патрубка подвода промышленных стоков 2, поступает на вход форсунки 9, а другой поток газа через патрубки отбора газа 8 поступает во внутреннюю полость стакана 5 и через щель между торцом стакана 5 и обтекателя 10 в соответствии с «эффектом Коанда» как бы «прилипает» к наружной поверхности обтекателя 10, насыщается атмосферным воздухом, образуя горючую смесь газа с воздухом, и направляется на вход узла рециркуляции.
Одновременно с подачей газа со скважины на факельное устройство через патрубок подвода промышленных стоков 2 подают промышленные стоки. Через сопло 3 они направляются на вход форсунки 9. Проходя через форсунку 9, промышленные стоки дробятся, при смешении с основным потоком газа, на мельчайшие частицы. Выходящая из форсунки 9 газожидкостная смесь смешивается с горючей смесью после обтекателя 10 и поджигается запальным устройством 18. Образуется внутренний центральный факел и внешний кольцевой факел. Кольцевой факел с обтекателя 10, обладающий хорошими горючими свойствами, окружает центральный факел форсунки 9 и дожигает несгоревшие частицы, способствуя качественному сгоранию. Горючая смесь сгорает, при этом вода, содержащаяся в газожидкостной смеси, испаряется, содержащиеся в промышленных стоках горючие компоненты сгорают, а несгораемые вещества под действием высокой температуры расщепляются на безвредные составляющие. Образовавшийся поток продуктов сгорания направляется в узел рециркуляции. На периферии потока продуктов сгорания, где температура меньше, частицы жидкости могут не испариться полностью. Эта часть потока продуктов сгорания попадает в кольцевое пространство 17 и, двигаясь в направлении, противоположном направлению основного потока продуктов сгорания, поступает на рециркуляцию.