ОГОЛОВОК ФАКЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

Полезная модель относится к оголовкам факельных установок для постоянного, периодического или аварийного сброса и последующего бездымного сжигания утилизируемых горючих газов и может быть использована в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической отраслях промышленности.
Известна факельная установка [RU 186013, МПК F23D 14/20, опубл. 26.12.2018], предназначенная для обеспечения бездымного сжигания горючих газов переменных расходов, составов, давлений различных факельных систем, включая принудительную подачу водяного пара или (и) воздуха, или (и) воды. Факельная установка содержит патрубки подвода газа высокого давления и газа низкого давления переменного расхода, устройство регулирования расхода газов, защитный перфорированный кожух, эжектор для смешения газов. Устройство регулирования расхода газов выполнено в виде цилиндрического корпуса, к нижнему концу которого присоединен эжектор, а на верхнем конце корпуса размещен щелевой сопловый аппарат, содержащий поворотные створки, соединенные между собой зубчатыми секторами, к одному из которых гибкой связью крепится груз.
Недостатком известной конструкции является большое количество подвижных элементов, приводящих к сложности механического процесса работы, что в совокупности с высокой температурой эксплуатации факельных установок приводит к быстрому износу элементов, низкой надежности всей конструкции.
Также известен оголовок факельной установки [RU 157492, МПК F23D 14/20, опубл. 10.12.2015], содержащий ствол, через который поступает сжигаемый газ, подвижный газовый затвор в виде тела обтекания, реализующего эффект Коанда, на верхнем срезе которого по периметру установлен буртик с отверстиями в его нижней части. К подвижному газовому затвору с помощью тяги подсоединен груз. Тяга проходит через центрирующие отверстия в диафрагмах, в которых имеются окна для прохода сжигаемого газа.
Недостатком приведенного аналога является возможность возникновения вибраций подвижной части газового затвора по причине отсутствия аэродинамических элементов, снижающих влияние зоны пониженного давления под затвором.
Наиболее близким аналогом для предлагаемой полезной модели является оголовок факельной установки [RU 140292, МПК F23D 14/20, опубл. 10.05.2014], содержащий цилиндрическую трубу, выполненную с расширением, в которой противоположно друг другу размещены направляющие, между которыми находится газовый затвор переменного сечения, состоящий из ползуна, соединенного в верхней части с конусом, который обращен вершиной вниз и установлен в посадочном гнезде. В нижней части ползун свободно размещен в противоположно расположенных направляющих и имеет симметричные пазы, в которых установлены фиксаторы крайних положений перемещений ползуна, закрепленные на цилиндрической трубе. Конус имеет основание и содержит эквидистантную ему поверхность в виде навеса с отверстиями для перетекания газа, с одной стороны опирающуюся на стенку конуса, а с другой стороны выполненную свободной с напуском над ходом перемещения газового потока.
Основным недостатком данного технического решения является его неприспособленность работы в широком диапазоне расхода подаваемого газового потока, так как при изменении расхода, например, при аварийных сбросах, имеющихся в известной конструкции фиксаторов положения ползуна, будет недостаточно. Возможна ненадежная работа подвижного регулирующего элемента (газового затвора) в условиях вибраций, резких изменений расходов газа.
Технический результат, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, заключается в обеспечении бездымного сжигания газа в широком диапазоне скоростей подачи газа на сжигание.
Данный технический результат достигается за счет того, что предлагаемый оголовок факельной установки содержит цилиндрическую трубу с расширенным выходным сечением, в посадочном гнезде которой размещен подвижный клапан, выполненный в виде клина, обращенного вершиной вниз, со штоком, выполненным с пазами для фиксации крайних положений и перемещающимся по направляющим, на нижнем конце штока подвешены уравновешенные относительно оси штока контргрузы, причем их масса регулируется в зависимости от расчетного расхода газовой среды факельной установки, и по крайней мере две пластины, снижающие скорость истечения газового потока, контактирующие непосредственно с клапаном в верхней его части и размещенные до и после места подвеса контргрузов.
Наличие контргрузов обеспечивает возможность ручного регулирования массы клапана, что позволяет использовать оголовок факельной установки в широком диапазоне расхода подаваемой газовой среды. При переходе с одного диапазона расхода на другой также велика вероятность возникновения автоколебаний клапана. Для предотвращения таких колебаний в нижней части штока установлены пластины, которые исполняют роль «аэродинамических парашютов», обеспечивающих плавность хода клапана на всех режимах работы оголовка факельной установки, регулирующих скорость истечения газовой среды.
Увеличивая или уменьшая массу клапана за счет разных контргрузов и пластин, производят настройку режима работы клапана под каждый конкретный расход подаваемой на сжигание среды. При этом устанавливается необходимый зазор в выходном сечении оголовка факельной установки, а также необходимая скорость истечения среды для бездымного сжигания.
Предпочтительный вариант осуществления полезной модели показан на фиг. 1, фиг. 2, где на фиг. 1 приведен эскиз общего вида оголовка факельной установки, на фиг. 2 - эскиз вида оголовка в разрезе, включающий изображение подвижного клапана в нижнем положении, изображение подвешенных контргрузов, пластин.
Оголовок факельной установки содержит цилиндрическую трубу с расширенным выходным сечением. В посадочном гнезде цилиндрической трубы размещен клапан, выполненный в виде клина, обращенного вершиной вниз, со штоком, выполненным с пазами для фиксации крайних положений и возможностью перемещения по направляющим. На нижнем конце штока подвешены уравновешенные относительно оси штока контргрузы, причем их масса регулируется в зависимости от расчетного расхода газовой среды факельной установки, и по крайней мере две пластины, снижающие скорость истечения газового потока, контактирующие непосредственно с клапаном в верхней его части и размещенные до и после места подвеса контргрузов.
Оголовок факельной установки работает следующим образом.
Газовый поток, попадая в цилиндрическую трубу, движется вверх по направлению к зоне горения. В крайнем нижнем положении клапан размещен в посадочном гнезде, может пропускать расход газа ниже минимального. С увеличением расхода газа увеличивается давление под клапаном, под действием давления газа шток выходит из нижнего положения, и клапан, начинает приподниматься, увеличивая выходное сечение. Шток внутри цилиндрической трубы перемещается по направляющим. Также на нижней части штока подвешены пластины, которые при увеличении газового расхода исключают автоколебания клапана, способствуют образованию равномерного выходного сечения. При этом контргрузы, уравновешенные относительно оси штока, удерживают клапан в положении, при котором площадь выходного сечения позволяет подавать газовый поток со скоростью истечения, необходимой для его бездымного сжигания. При снижении давления под клапаном шток начинает опускаться вниз под действием силы тяжести.
Таким образом, заявляемое устройство за счет регулировки массы клапана контргрузами, применения пластин обеспечивает бездымное сжигание газовой среды, подача которой может осуществляться с регулируемой скоростью.