БЛОК УТИЛИЗАТОР-РЕКУПЕРАТОР ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА

Полезная модель относится к теплоэнергетическому оборудованию нефтяной отрасли.
Известен рекуператор (патент RU №2138737, МПК F23L 15/04, опубл. 20.05.1998), включающий насадку из керамических трубок и соединительных элементов, заключенную в камеру с выходными и входными каналами, надрекуператорное и подрекуператорное пространство, воздухосборник нагретого воздуха, надрекуператорное пространство выполнено сообщающимся с внутренней полостью воздухосборника через перепускные каналы в стенке, разделяющей надрекуператорное пространство с воздухосборником.
Известен рекуператор (патент №2196938, МПК F23L 15/04, опубл. 20.01.2003), содержащий соосно установленные цилиндры, образующие центральный газоподающий канал и последовательно соединенные между собой наружный и внутренний кольцевые воздушные каналы, при этом в первой по ходу движения газов части центрального газоподающего канала установлен вторичный излучатель, выполненный в виде трехлепестковой крестовины, цилиндр, образующий центральный газоподающий канал, выполнен составным из двух соединенных между собой частей, вторая из которых по ходу движения газов представляет собой поперечно гофрированный цилиндр.
Известен активный рекуператор (патент RU №2366862, МПК F23L 15/04, опубл. 10.09.2009), содержащий цилиндрический корпус, выполненный сборным в виде отдельных секций с прикрепленными к ним разделительными элементами, обеспечивающими перекрестное движение воздуха, и воздуховоды, корпус расположен между входами воздуховодов, состоит из трех служащих одновременно прямоточными и противоточными и последовательно расположенных секций.
Известен рекуператор (патент RU №2125207, МПК F23L 15/04, опубл. 20.01.1999), ближайший по технической сущности и принятый за прототип, содержащий теплообменные трубы, закрепленные одними концами во входном коллекторе, а другими - в выходном, и завихрители, установленные на входе в теплообменные трубы, входной коллектор разделен перегородкой на две камеры, имеющие входные патрубки, в одной из камер установлены завихрители, а полость другой соединена с внутренней полостью завихрителей цилиндрическими патрубками.
Однако известные устройства обладают сложной конструкцией, дорогостоящи, недостаточно надежны в эксплуатации, не способны обеспечить полное использование попутного нефтяного газа.
Заявляемая полезная модель решает задачу более полного использования попутного нефтяного газа с получением дополнительного источника тепла и теплового агента при сжигании в блоке утилизаторе-рекуператоре (БУР) в отличие от сжигания неочищенного попутного нефтяного газа (ПНГ) на факельной установке.
Технический результат, обеспечиваемый совокупностью существенных признаков полезной модели, заключается в упрощении конструкции, повышении надежности и эффективности использования попутного нефтяного газа с получением дополнительного источника тепла за счет теплопередачи через разделяющую твердую стенку от горящего газа рабочему агенту (теплоносителю).
Надежность достигается за счет простоты конструкции и применяемых жаропрочных материалов, эффективность достигается за счет теплопередачи через разделяющую твердую стенку от горящего газа рабочему агенту (теплоносителю), дешевизна - за счет ранее неиспользованных в технологических процессах излишков ПНГ, сжигаемых на факеле.
Технический результат достигается тем, что в блоке утилизаторе-рекуператоре, содержащем корпус, с установленными входным и выходным патрубками и завихрителем, новым является то, что выходных патрубков по меньшей мере два, а в корпусе, в смонтированном внутри завихрителе, размещена топка открытого типа, в которой установлен факельный оголовок, соединенный с патрубком для входа газа.
Устройство выполнено в горизонтальном или вертикальном исполнении.
Корпус выполнен цилиндрической формы и установлен на опоре.
Топка открытого типа размещена в корпусе по типу «труба в трубе».
Снаружи корпуса расположен дутьевой вентилятор, имеющий орган регулирования подачи охлаждающего воздуха в виде воздушного шибера.
Входной патрубок расположен внизу, а выходные наверху корпуса.
В качестве входного и выходных патрубков могут быть либо воздуховоды, либо металлическая труба необходимого диаметра.
Дутьевой вентилятор расположен с возможностью продувки полости корпуса в процессе работы, а шнекообразный завихритель - с возможностью создания турбулентного потока для более интенсивного теплообмена.
Дополнительно установлена дымовая труба для отвода продуктов горения.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами.
На фиг.1 показана общая схема устройства в вертикальном исполнении.
На фиг.2 показана общая схема устройства в горизонтальном исполнении.
Здесь: входной патрубок 1, выходные патрубки 2, опора 3, шнекообразный завихритель 4, корпус 5, воздушный шибер 6, дутьевой вентилятор 7, факельный оголовок 8, патрубок для входа газа 9, топка открытого типа 10, дымовая труба 11.
Заявляемое устройство может использовать в качестве рабочего агента в одном варианте воздух окружающей среды, а в другом варианте - воду.
Блок утилизатор-рекуператор в вертикальном исполнении (фиг.1) представляет собой технологический аппарат, состоящий из корпуса 5 цилиндрической формы, установленного на опоре 3, в котором по типу «труба в трубе» размещена топка открытого типа 10, выполненная в виде вертикальной (фиг.1) или горизонтальной (фиг.2) трубы, в зависимости от компоновки факельного хозяйства.
На внешней стороне топки открытого типа 10 в пространстве между корпусом 5 по всей длине устройства расположен шнекообразный завихритель 4.
Снаружи корпуса 5 расположен дутьевой вентилятор 7, размещенный на опоре 3 и имеющий орган регулирования подачи охлаждающего воздуха в виде воздушного шибера 6.
В корпус 5 вмонтированы входной патрубок 1 внизу для входа рабочего агента и два выходных патрубка 2 вверху для выхода рабочего агента в зависимости от применяемого рабочего агента (воздух или вода), в качестве которых могут быть либо воздуховоды, либо металлическая труба необходимого диаметра.
Один выходной патрубок 2 меньшего диаметра используется для выхода воды, другой выходной патрубок 2 большего диаметра используется для выхода воздуха.
В случае использования в качестве рабочего агента воды вентилятор 7, шибер 6 демонтируются, патрубок воздушного шибера 6 и выходной патрубок 2 для выхода воздуха заглушаются.
Внутрь топки 10 вмонтирован факельный оголовок 8, соединенный с патрубком для входа газа 9.
Дутьевой вентилятор 7 предназначен для продувки полости корпуса 5 в процессе работы, а шнекообразный завихритель 4 - для создания турбулентного потока для более интенсивного теплообмена.
Заявляемое устройство в горизонтальном исполнении (фиг.2) отличается следующим.
В нижней части корпуса 5 смонтирован входной патрубок 1 для ввода рабочего агента - воды, в верхней части корпуса 5 находится выходной патрубок 2 для вывода рабочего агента. Устройство дополнительно комплектуется дымовой трубой 11 для отвода продуктов горения ПНГ.
В устройстве в горизонтальном исполнении при использовании в качестве рабочего агента - воды дутьевой вентилятор 7, воздушный шибер 6 демонтируются, патрубок воздушного шибера 6 и выходной патрубок 2 для воздуха в качестве рабочего агента заглушаются.
На выходе с устройства температура рабочего агента может достигать до 600 градусов по Цельсию в зависимости от интенсивности воздухообмена. В дальнейшем горячий воздух может использоваться в теплообменных аппаратах в качестве теплоносителя с «горячей стороны», например, в парогенераторах для выработки пара.
Для получения горячей воды применима схема прямого нагрева через разделяющую твердую стенку, сжигаемым в топке открытого типа 10 газом, с протоком и замещением воды в полости между топкой открытого типа 10 и стенкой корпуса 5, представляющую собой «водяную рубашку». Комплектация в этом случае шнекообразным завихрителем 4 необязательна.
Контроль температуры ведется на выходе с установки путем закрытия-открытия воздушного шибера 6 дутьевого вентилятора 7 при работе с воздухом в качестве рабочего агента (теплоносителя) или выходной задвижки при использовании воды в качестве теплоносителя.
Работает устройство следующим образом.
Принцип работы основан на передаче тепла от более нагретого объекта менее нагретому.
В вертикальном исполнении (фиг.1) устройство размещается на территории факельного хозяйства на заранее подготовленный фундамент с анкерным креплением.
Через действующий газопровод осуществляют ввод газа через патрубок для входа газа 9.
Перед началом работы установки включают дутьевой вентилятор 7 при полностью открытом воздушном шибере 6 для продувки и обеспечения подачи рабочего агента для отбора тепла. Затем через патрубок для входа газа 9 подают газ в факельный оголовок 8 и производят розжиг факела согласно правилам эксплуатации факельного хозяйства. После произведенного через факельный оголовок 8 розжига выделяемое тепло от сжигаемого попутного нефтяного газа будет передаваться через стенку топки открытого типа 10 рабочему агенту - воздуху, нагревая его. Для интенсивности отбора тепла и нагрева воздуха используют шнекообразный завихритель 4. Нагретый воздух через патрубок выхода 2 для воздуха отбирается для дальнейшего использования внешними потребителями. Температура воздуха на выходе с устройства регулируется воздействием на воздушный шибер 6 дутьевого вентилятора 7.
В случае использования в качестве рабочего агента воды ввод рабочего агента осуществляется через входной патрубок 1, вывод рабочего агента осуществляется через выходной патрубок 2 для воды.
В горизонтальном исполнении (фиг.2) устройство размещается на территории факельного хозяйства в горизонтальном положении на опоре 3 на заранее подготовленный фундамент с анкерным креплением.
Через действующий газопровод осуществляется вход газа через патрубок для входа газа 9.
Так как топка открытого типа 10 оснащена дымовой трубой 11 на естественной тяге угроза скопления газа внутри топки открытого типа 10 отсутствует.
При розжиге открывается входной патрубок 1 и выходной патрубок 2 для заполнения и обеспечения протока воды.
Затем через патрубок для входа газа 9 подают газ в факельный оголовок 8 и производят розжиг факела согласно правил эксплуатации факельного хозяйства. После проведенного через факельный оголовок 8 розжига выделяемое тепло от сжигаемого попутного нефтяного газа будет передаваться через стенку топки открытого типа 10 рабочему агенту - воде, нагревая ее. Нагретая вода в качестве теплоносителя через выходной патрубок 2 отбирается для дальнейшего использования внешними потребителями. Температура воды с установки регулируется воздействием на орган регулирования на выходном патрубке 2.
Заявленное устройство представляет собой печь для сжигания излишнего, неочищенного от примесей ПНГ, неиспользуемого в технологии подготовки нефти и ранее сжигаемого на факельных установках. В устройстве происходит передача тепла от дымовых газов охлаждающему топку открытого типа 10 воздуху через разделяющую потоки металлическую стенку, при этом происходит нагрев воздуха, который, в свою очередь, может использоваться в дальнейшем как рабочий агент.
При необходимости устройство может быть оснащено «водяной рубашкой» для получения горячей воды либо парогенератором для выработки пара.
При использовании устройства на территории факельного хозяйства не требуется дополнительного обустройства, т.к. оборудование достаточно компактно и необходима лишь привязка к действующему газопроводу.
При этом нефтяная компания отказывается от сжигания ПНГ на факельной установке во исполнении Постановления Правительства РФ, избегая дополнительных штрафов, и получает дополнительный источник тепловой энергии на собственные нужды.