ГОРЕЛОЧНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИГАНИЯ СЫРОЙ НЕФТИ
BURNER FOR COMBUSTION OF CRUDE OIL

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для сжигания сырой нефти с целью ее утилизации.
В настоящее время, при проведении гидродинамических испытаний скважин, образуется значительное количество сырой нефти, которая подлежит утилизации. В случае недостаточно развитой инфраструктуры месторождения, предназначенной для переработки и транспортировки нефти и других углеводородных компонентов, сырую нефть часто утилизируют путем сжигания.
Сжигание сырой нефти сложно обеспечить, поскольку ее 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 сырой нефти.
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 сырой нефти.
Решение указанной задачи достигается тем, что предложенное горелочное устройство для сжигания сырой нефти, согласно изобретению, содержит, как минимум, раму, смесительную головку, закрепленную на раме и включающую в себя блок подачи сжатого воздуха, блок подачи сырой нефти, представляющие собой два кольцевых коллектора, установленные соосно и соединенные между собой двумя глухими патрубками, форсунки, расположенные по концентрическим окружностям и связывающие между собой блок подачи сжатого воздуха и блок подачи сырой нефти, состоящие из наконечника в виде полого цилиндра, соединенного с блоком подачи сырой нефти, причем в его выходной части расположена вставка с профилированным осевым каналом, при этом в ее выходной части выполнены каналы, расположенные под углом к оси форсунки, втулку с цилиндрической внутренней поверхностью, охватывающую с зазором наконечник и соединенную с блоком подачи сжатого воздуха, при этом на торце втулки закреплено сопло, дежурную горелку, расположенную на оси смесительной головки и закрепленную на раме, трубопровод сжатого воздуха и трубопровод сырой нефти, соединенные со смесительной головкой.
В варианте исполнения, форсунки смесительной головки расположены под углом к ее оси.
Предлагаемая конструкция горелочного устройства для сжигания сырой нефти, за счет своих отличительных признаков, обеспечивает решение поставленной технической задачи - снижение уровня загрязнения окружавшей среды за счет повышения эффективности и полноты процесса сжигания сырой нефти.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан вид спереди горелочного устройства для сжигания сырой нефти, на фиг. 2 - вид сверху горелочного устройства для сжигания сырой нефти, на фиг. 3 - вид справа горелочного устройства для сжигания сырой нефти, на фиг. 4 - продольный разрез смесительной головки, на фиг. 5 - продольный разрез форсунки смесительной головки, на фиг. 6 - общий вид горелочного устройства для сжигания сырой нефти в аксонометрии.
Предложенное устройство содержит раму 1, смесительную головку 2, закрепленную на раме 1, дежурную горелку 3, расположенную на оси смесительной головки 2 и закрепленную на раме 1. Смесительная головка 2 соединена с трубопроводом сжатого воздуха 4 и трубопроводом сырой нефти 5.
Смесительная головка 2 включает в себя блок подачи сжатого воздуха 6, блок подачи сырой нефти 7, форсунки 8, связывающие между собой блок подачи сжатого воздуха 6 и блок подачи сырой нефти 7.
Блок подачи сжатого воздуха 6 состоит из кольцевого коллектора 9, кольцевого коллектора 10, установленных соосно и соединенных между собой двумя глухими патрубками 11.
Блок подачи сырой нефти 7 состоит из кольцевого коллектора 12, кольцевого коллектора 13, установленных соосно и соединенных между собой двумя глухими патрубками 14.
Форсунки 8 расположены по концентрическим окружностям и связывают между собой блок подачи сжатого воздуха 6 и блок подачи сырой нефти 7. Форсунки 8 смесительной головки 2 состоят из наконечника 15 в виде полого цилиндра, соединенного с блоком подачи сырой нефти 7, причем в его выходной части расположена вставка 16 с профилированным осевым каналом 17, при этом в ее выходной части выполнены каналы 18, расположенные под углом к оси форсунки 8, втулки 19 с цилиндрической внутренней поверхностью, охватывающей  с зазором наконечник 15 и соединенную с блоком подачи сжатого воздуха 6, при этом на торце втулки 19 закреплено сопло 20.
В варианте исполнения форсунки 8 смесительной головки 2 расположены под углом к ее оси.
Предложенное горелочное устройство для сжигания сырой нефти работает следующим образом.
На дежурную горелку 3 подается топливный газ. Из системы управления подается команда на розжиг дежурной горелки 3.
После розжига дежурной горелки 3, в сопло 20, форсунки 8 смесительной головки 2 через трубопровод сжатого воздуха 4, глухие патрубки 11, кольцевой коллектор 9, кольцевой коллектор 10 блока подачи сжатого воздуха 6 и каналы 18, выполненные во вставке 16, подается сжатый воздух.
Сырая нефть через трубопровод сырой нефти 5, глухие патрубки 14, кольцевой коллектор 12, кольцевой коллектор 13 блока подачи сырой нефти 7 и наконечник 15, поступает в профилированный осевой канал 17, выполненный во вставке 16 форсунки 8 смесительной головки 2.
В сопле 20 форсунки 8 струя сырой нефти, поступающая из профилированного осевого канала 17, дробится на мельчайшие частицы струями сжатого воздуха, вытекающими из каналов 18. Капли сырой нефти смешиваются с воздухом в сопле 20. При выходе из сопла 20 с высокой скоростью, газожидкостная смесь смешивается с воздухом, образуя горючую смесь. Полученная горючая смесь воспламеняется от факела дежурной горелки 3 и сгорает, при этом вода, содержащаяся в сырой нефти, испаряется в образовавшемся факеле, а несгораемые вещества под действием высокой температуры расщепляются на безвредные составляющие.
В варианте исполнения, газожидкостная смесь, поступающая из сопла 20 форсунки 8, подается под углом к оси смесительной головки 2.
Использование предложенного технического решения позволит снизить уровень загрязнения окружавшей среды за счет повышения эффективности и полноты процесса сжигания сырой нефти.