ОГОЛОВОК ФАКЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

Заявляемая полезная модель относится к оголовкам факельных установок для сжигания аварийных, постоянных и периодических выбросов горючих газов и может быть использована в нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.
Известен оголовок факельной установки в виде цилиндрической трубы (см. Стрижевский И.И., Эльнатанов А.И. Факельные установки - М.: Химия, 1979. - 184 с., ил.).
Оголовок работает следующим образом.
Сжигаемый газ поступает в горелку в виде цилиндрической трубы и при выходе поджигается дежурными горелками.
Недостатками данного оголовка является то, что горение сжигаемого газа происходит с большим дымообразованием из-за плохого смешения газа с воздухом. При сжигании забалластированных газов происходят срывы пламени из-за плохой стабилизации пламени.
Известен также оголовок, содержащий цилиндрическую трубу, которая в верхней части снабжена усеченным конусом, расширяющемся в направлении потока газа. В наружном усеченном конусе установлен внутренний усеченный конус, прикрепленный к наружному конусу с помощью косынок, а нижнее его основание снабжено днищем. Между наружным и внутренним конусами образован кольцевой зазор. При этом верхнее основание внутреннего усеченного конуса размещено ниже верхнего основания наружного усеченного конуса. Над верхним основанием внутреннего усеченного конуса между наружным и внутренним конусами (над зазором) размещены уголки, прикрепленные к внутренней поверхности наружного усеченного конуса, а ребра уголков направлены навстречу потоку газа (патент Российской Федерации №59212, кл. F23L 17/02).
Принцип работы данного оголовка заключается в следующем.
Сжигаемый газ поступает в цилиндрическую трубу оголовка и затем он поступает в кольцевой зазор между наружным и внутренним конусами, из которого истекает в виде тонкого кольцевого потока. Этот поток уголками делится на отдельные струи. В результате обеспечивается более полное смешение газа с воздухом, более эффективное сжигание газа и снижение выбросов в атмосферу несгоревших продуктов.
Недостатками этого оголовка являются:
- большое гидравлическое сопротивление;
- сложность изготовления внутреннего усеченного конуса, имеющего днище;
- слишком тонкий кольцевой зазор между конусами, что приводит к его забиванию твердыми и смолистыми частицами;
- недостаточно хорошее смешение газа с атмосферным воздухом при больших (приемлемых) зазорах между конусами;
- недостаточная стабилизация пламени, приводящая к срыву пламени, особенно при сжигании забалластированных газов.
Предлагаемой полезной моделью решаются задачи уменьшения гидравлического сопротивления, упрощения изготовления оголовка, достижения хорошего смешения газа с воздухом при приемлемой толщине кольцевого зазора между конусами и повышение стабилизации пламени для обеспечения возможности сжигания забалластированных газов.
Для достижения указанных целей оголовок факельной установки содержит, как и наиболее близкий к нему известный, цилиндрическую трубу с наружным усеченным конусом, расширяющимся в направлении потока, внутренний конус, установленный с зазором по отношению к наружному, уголки с ребрами, направленными навстречу потоку. В отличие от известного оголовка, в предлагаемом оголовке внутренний конус имеет острую вершину, верхнее основание внутреннего конуса размещено выше основания наружного конуса, угол при вершине внутреннего конуса больше угла наружного конуса, уголки установлены между конусами, в наружном конусе выполнены окна, расположенные между полками уголков, к наружному конусу прикреплены желобковые и уголковые стабилизаторы пламени, расположенные между уголками, наружные концы стабилизаторов пламени установлены на цилиндрической или конической обечайке.
На фиг.1 представлено сечение А-А, указанное на фиг.2 предлагаемого оголовка факельной установки. На фиг.2 представлен вид сверху предлагаемого оголовка.
Оголовок факельной установки содержит цилиндрическую трубу 1, к верхней части которой прикреплен наружный усеченный конус 2, расширяющийся в направлении потока газа. Внутри него установлен внутренний конус 3 с острой вершиной, прикрепленный к усеченному конусу 2 с помощью уголков 4, ребра которых направлены навстречу потоку газа. Между конусами 2 и 3 образован кольцевой зазор 8. Основание конуса 3 расположено выше верхнего основания конуса 2. В наружном конусе 3 выполнены окна 5 для прохода воздуха, расположенные между полками уголков 4. К наружному конусу 3 прикреплены уголковые или желобковые стабилизаторы пламени 6, наружные концы которых установлены на конической или цилиндрической обечайке 7.
Принцип работы предлагаемого оголовка заключается в следующем.
Сжигаемый газ поступает в цилиндрическую трубу 1 факельного оголовка. Затем он направляется в кольцевой зазор 8 между конусами 2 и 3, рассекается уголками 4 на ряд струй, которые проходят над уголковыми или желобковыми стабилизаторами пламени 6. Т.к. угол при вершине внутреннего конуса больше угла наружного конуса на 20…60°, то канал между конусами получается сужающимся, следствием этого являются уменьшенные гидравлические потери. Диапазон углов 20…60° соответствует наименьшим гидравлическим потерям в сужающихся каналах (Альтшуль А.Д., Киселев П.Г. Гидравлика и аэродинамика. М., Стройиздат, 1975). Этому же способствует и выполнение внутреннего конуса с острой вершиной. Обечайка 7 фиксирует положение стабилизаторов пламени 6 и одновременно служит противоветровым экраном. Окна 5 облегчают проток воздуха между струями газа, что обеспечивает хорошее смешение газа и воздуха. Кроме того, наличие окон 5 облегчает сборку узла, состоящего из конусов 2 и 3 и уголков 4. То, что основание конуса 3 расположено выше основания конуса 2, увеличивает площадь контакта струй газа и воздуха, подсасываемого газом снизу. Выполнение конуса 3 с острой вершиной облегчает его изготовление.
Таким образом, предлагаемый оголовок отличается уменьшенным гидравлическим сопротивлением, простотой изготовления, имеет зазор между конусами достаточный, чтобы он не забивался твердыми и смолистыми частицами, а с другой стороны, чтобы обеспечивалось хорошее смешение сжигаемого газа с воздухом. Оголовок отличается повышенной стабилизацией пламени и противоветровой устойчивостью.