ОГОЛОВОК ФАКЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

Заявляемая полезная модель относится к оголовкам факельных установок для сжигания аварийных, постоянных и переодических выбросов горючих газов и может быть использована в нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.
Известен оголовок факельной установки, содержащий основную горелку (цилиндрическую трубу), ветрозащитный экран, установленный в верхней части оголовка соосно с основной горелкой и образующий с ней кольцевой зазор, дежурные горелки (патент РФ №2095686 кл. F23D 14/38, публ. 11.10.1997 г.).
Оголовок работает следующим образом.
Сжигаемый газ поступает в основную горелку в виде цилиндрической трубы и при выходе поджигается дежурными горелками. Ветрозащитный экран удерживает пламя в вертикальном положении, однако данный ветрозащитный экран не защищает наружную поверхность основной горелки от воздействия пламени при боковом ветре. Это объясняется тем, что при боковом ветре с наветренной стороны факельного оголовка образуется зона повышенного давления, а с подветренной стороны - зона пониженного давления с отрывным циркуляционным течением воздуха, в которую засасывается пламя вниз через кольцевой зазор. В результате теплового воздействия пламени снижается надежность и срок службы факельного оголовка.
Указанный недостаток частично устранен в оголовке факельной установки (патент RU №49184 U1 кл. F23D 14/38, публ. 10.11.2005, Бюл. №31).
Оголовок содержит основную горелку в виде цилиндрической трубы, снаружи которой установлен соосно ветрозащитный экран, образующий с цилиндрической трубой кольцевой зазор, и дежурные горелки. Ветрозащитный экран выполнен в виде стакана, днище которого установлено на цилиндрической трубе, а стенки стакана выполнены в виде набора равноудаленных друг от друга уголков, обращенных вершинами наружу.
Принцип работы известного оголовка заключается в следующем.
Сжигаемый газ поступает в основную цилиндрическую горелку оголовка и при выходе поджигается дежурными горелками. При боковом ветре с наветренной стороны поток воздуха поступает через зазоры между уголками внутрь ветрозащитного экрана в кольцевой зазор и создает в нем избыточное давление, поскольку сопротивление на выходе из кольцевого зазора ветрозащитного экрана с подветренной стороны выше, чем на входе внутрь ветрозащитного экрана. Это приводит к движению воздуха вверх по стакану, т.к. днище предотвращает его движение вниз. В результате пламя отводится от ветрозащитного экрана.
Однако известный оголовок отличается конструктивной сложностью, большими габаритами и металлоемкостью, вызванными тем, что количество уголков, образующих стенки стакана, составляет несколько сотен, уголки загромождают
проходное сечение для воздуха, которое приходится увеличивать.
Техническим результатом полезной модели является уменьшение конструктивной сложности, уменьшение габаритов и металлоемкости оголовка путем применения элементов конструкции эффективно направляющих боковой поток ветра вверх и меньше загромождающих проходное сечение для воздуха, поступающего внутрь ветрозащитного экрана.
Для достижения указанной цели оголовок факельной установки, как и наиболее близкий к нему известный, содержит основную горелку в виде цилиндрической трубы, ветрозащитный экран, установленный соосно и образующий с ней кольцевой зазор, выполненный в виде стакана, днище которого установлено на цилиндрической трубе, дежурные горелки.
В отличие от известного оголовка, стенки стакана выполнены в виде набора равноудаленных друг от друга по вертикали соосных усеченных конусов, обращенных вершинами вверх к цилиндрической секции, прикрепленной к меньшему основанию верхнего конуса.
На фиг.1 представлен предлагаемый оголовок факельной установки.
Оголовок содержит основную горелку в виде цилиндрической трубы 1 и установленный на ней соосно ветрозащитный экран, выполненный в виде стакана с днищем 2 и образующий с ней кольцевой зазор 3. Стенки стакана выполнены в виде набора равноудаленных друг от друга по вертикали соосных усеченных конусов 4 и цилиндрической секции 5, присоединенной к меньшему основанию верхнего конуса. Оголовок оснащен дежурными горелками 6.
Предлагаемый оголовок работает следующим образом.
Сжигаемый газ поступает в основную горелку в виде цилиндрической трубы 1 и при выходе поджигается дежурными горелками 6. При боковом ветре с наветренной стороны поток воздуха поступает через зазоры между конусами 5 внутрь ветрозащитного экрана в кольцевой зазор 3. При этом наветренными частями конусов 4 и цилиндрической трубы 1 поток воздуха направляется вверх, испытывая малое гидравлическое сопротивление, т.к. угол поворота потока воздуха не превышает угол между образующей и основанием конуса. Днище 2 предотвращает движение воздуха вниз, и на нем создается повышенное давление в областях, расположенных с подветренной стороны и с боковых сторон. Повышенное давление разворачивает поток воздуха вверх.
С подветренной стороны поток воздуха выходит через зазоры между конусами 4 из ветрозащитного экрана, но при этом испытывает большое гидравлическое сопротивление, т.к. угол поворота существенно превышает угол между образующей и основанием конуса.
Таким образом, при боковом ветре воздух легко поступает через зазоры между конусами 4 ветрозащитного экрана с наветренной стороны, выходит из экрана с подветренной стороны при большом гидравлическом сопротивлении и к тому же через меньшую площадь, образованную зазором между конусами 4 и длиной окружности меньшего основания усеченных конусов.
Все это приводит к движению воздуха вверх по стакану и отводит пламя от ветрозащитного экрана.
Цилиндрическая секция 5 способствует движению воздуха вверх и, кроме того, предотвращает срыв пламени основной горелки.
Усеченные конусы 4 мало загромождают проходное сечение для воздуха, что дает возможность уменьшить габариты и металлоемкость ветрозащитного экрана.
Высота набора усеченных конусов не превышает радиуса цилиндрической секции, по этому число конусов не выходит за пределы десяти, что приводит к конструктивной простоте устройства.