ГОРЕЛКА

Полезная модель относится к горелкам для сжигания сбросных газов продувок шлейфов и технологических линий групповых газосборных пунктах, а также газообразных и жидких отходов скважин в газовой и нефтяной промышленности.
Известны печи и реакторы огневого обезвреживания газовых и жидких отходов применяемые в химической промышленности (М.Н. Бернадинер, А.П. Шурыгин. Огневая переработка и обезвреживание промышленных отходов, Москва. - Химия. - 1990 г., с. 43-45, 73-96).
Однако данные устройства являются стационарными изделиями с большой массой и значительными габаритами. Каждое устройство обезвреживает только определенный вид сброса, с постоянными параметрами и составом сброса. Устройства применяют на заводах химической промышленности.
Известна горелка факельная газовая. Горелка содержит трубчатый газораспределитель, подключенный к газовому коллектору, газовые и жидкостные сопла, запальные и пилотные горелки, амбар (пат. на ПМ №42625 опубл. 10.12.2004).
Недостатком горелки является значительные габариты горелки вместе с амбаром, ее стационарность, невозможность перемещения с одного промыслового объекта на другой, низкая эффективность за счет исключения прямого контакта высокотемпературных продуктов сгорания газа со средой огневого обезвреживания.
Наиболее близкой по технической сущности является горелка, содержащая корпус с патрубком ввода топливного газа, инжекционный смеситель в виде соединенных цилиндрическим пережимом диффузорного выходного и конфузорного входного участков, сопло трубы, подающей сброс (пат. на ПМ №989242, опубл. 15.01.83 г.).
Недостатком прототипа является низкая эффективность обезвреживания жидкой фазы сброса за счет вылета части распыленной жидкости за пределы высокотемпературной зоны горения газового факела и малой поверхности взаимодействия мелкодисперсной распыленной жидкости с высокотемпературными продуктами горения топливного газа.
Предлагаемая полезная модель решает задачу повышения эффективности обезвреживания сбросов жидких и газообразных отходов скважин при сохранении мобильности горелок, обезвреживания и сжигания количества вредных выбросов в атмосферу.
Для достижения указанной задачи предлагается горелка, содержащая, как и наиболее близкая к ней известная, корпус с патрубком ввода топливного газа и установленным по оси корпуса инжекционным смесителем в виде соединенных цилиндрическим пережимом диффузорного выходного и конфузорного входного участков, сопло трубы, подающей сброс.
В отличие от известной, в предлагаемой горелке патрубок ввода топливного газа установлен тангенциально, а сопло трубы, подающей сброс, вынесено на срез диффузора и выполнено в виде раструба с установленным внутри конусом с лопастными завихрителями, на начальной части трубы, подающей сброс, установлен газожидкостной эжектор, а на выходной части, перед соплом, установлен экран в виде плоской шайбы, причем диаметр шайбы меньше выходного диаметра диффузора, а эжектируемый газ поступает в эжектор через регулирующий вентиль.
Благодаря последовательному расположению тангенциального патрубка ввода топливного газа, конфузора, цилиндрического пережима, диффузора на выходе, из последнего получаем конусный устойчивый факел, в центр которого впрыскивается распыленный газ с жидкостью для выпаривания.
Наличие экрана, установленного на выходе из диффузора, позволяет стабилизировать общее пламя факела за счет вторичных центральных вихрей, а применение сопла в виде раструба с установленным внутри конусом с лопаточными завихрителями стабилизирует вылет распыленной жидкости в пространство, окруженное факелом диффузора.
Установка эжектора подсоса топливного газа через регулирующий вентиль позволяет регулировать подачу топливного газа в сброс с жидкостью для его распыла в зависимости от наличия газа в выпариваемом сбросе.
На чертеже представлена предлагаемая горелка.
Горелка содержит корпус 1 с патрубком 2 ввода топливного газа. По оси корпуса размещен инжекционный смеситель 3 в виде соединенных цилиндрическим пережимом 4 диффузорного выходного 5 и конфузорного входного 6 участков, а также сопло 7 трубы 8, подающей сброс, содержащий жидкость. Внутри сопла 7 установлен конус 9 с лопастными завихрителями 10. На начальной части трубы 8, подающей сброс с жидкостью, установлен эжектор подсоса газа 11, а на выходной части трубы 8 перед соплом 7 установлен экран 12 в виде плоской шайбы, причем диаметр шайбы меньше выходного диаметра диффузора. Для регулирования подачи газа в эжектор 11 установлен регулирующий вентиль 13.
Горелка работает следующим образом.
Топливный газ для сжигания сбросов подается через патрубок 2 тангенциально в корпус 1, где газ приобретает вращательно-поступательное движение. Вращаясь, поток газа проходит конфузор 6 и цилиндрический пережим 4, в котором усиливается вращение потока газа, переходящее в тонкопленочное вращательно-поступательное движение в диффузоре 5. Поток на выходе из диффузора проходит экран 12, который стабилизирует толщину тонкопленочного вращательно-поступательного движения потока газа, подсасывающего воздух из атмосферы, при этом за экраном 12 образуется зона вторичных вихрей, которая служит зоной стабилизации пламени, а также зоной приема мелкодисперсного распыленного потока сброса с жидкостью, вылетающий из сопла 7 трубы 8.
Поток сбросной среды, подлежащий выпариванию, проходит через эжектор 11, в котором происходит подсос дополнительного топливного газа, образуется газожидкостная смесь, которая подается через трубу 8 в сопло 7, где проходит конус 9 с лопастными завихрителями 10, приобретая также вращательно-потсупательное движение газожидкостного потока в виде вторичного внутреннего конуса, который своим распылом упирается во внешний газовоздушный конус топливного газа с воздухом, обладающего высокой температурой горения. Вращение газожидкостного внутреннего конуса должно производиться в ту же сторону, что и газовоздушного.
Для регулирования соотношения «топливный газ - жидкость» сбросного потока с жидкостью установлен регулирующий вентиль 13, который позволяет регулировать подачу топливного газа в сбросной поток на сжигание (выпаривание). Расход эжекторуемого газа доходит до 25% от расхода всего топливного газа, необходимого для сжигания сбросной среды.
3
3
Так, для сжигания 1 м/час пластовой воды всего расходуется 300-700 м/час топливного газа в передвижных горелках данного типа, применяемых в нефтяной и газовой промышленности.
Расход эжектируемого газа снижается до 0 при сжигании сбросных газов, содержащих жидкие примеси в минимальных количествах.
Использование предлагаемой горелки позволяет повысить качество сжигания (выпаривания) сбросных газов с жидкостью за счет интенсификации процесса сжигания в закрученных потоках двух конусов: внутреннего (газожидкостного) и наружного (газовоздушного), при снижении температуры выпаривания до 600-800°C и снижении выбросов вредных веществ в атмосферу.