ОГОЛОВОК ФАКЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

Полезная модель относится к оголовкам факельной установки для сжигания постоянных, периодических и аварийных выбросов газа и может быть использована в нефтедобывающей, химической и других отраслях промышленности.
Известен оголовок, включающий цилиндрическую трубу с внутренним устройством для предотвращения поступления атмосферного воздуха внутрь факельной трубы. Внутреннее устройство выполнено в виде усеченного конуса, герметично прикрепленного нижним, большим основанием к стенке цилиндрической трубы (см. патент Великобритании №1566626, кл. F23D 13/20).
Недостатком известного оголовка является возникновение разрежения у основания факельного ствола при сжигании газов малой плотности (по сравнению с плотностью воздуха) или с относительно высокой температурой. При этом возникает подсос воздуха из атмосферы при любом нарушении герметичности факельной установки (при механических повреждениях, коррозии и т.д.). В результате внутри факельной установки образуется взрывоопасная смесь.
Наиболее близким по технической сущности и совокупности признаков является оголовок факельной установки, включающий цилиндрическую трубу с расширением в средней части с расположенным в нем устройством для предотвращения поступления атмосферного воздуха, выполненным в виде поперечной перегородки, и устройство для тангенциальной подача газа, средняя и верхняя части горизонтальной трубы образуют уступ (см. патент РФ №2003925, кл. F23D 14/20, 19991 г.).
Принцип работы этого оголовка факельной установки заключается в следующем. Продувочный газ поступает снизу в оголовок и проходит через кольцевой зазор между поперечной перегородкой и расширенной частью корпуса. В расширение через устройство для тангенциальной подачи газа (штуцер) подается затворный газ, который затем совместно с продувочным газом, выводится закрученным потоком через верхнюю часть цилиндрической трубы из оголовка на сжигание.
Движение затворного газа в расширении от периферии к центру исключает поступление атмосферного воздуха внутрь факельной установки через кольцевой зазор между корпусом и поперечной перегородкой.
Закрученное движение газа в расширении создает перепад давления между периферией оголовка и центром. Этот перепад давления создает постоянное минимальное избыточное давление внутри факельной установки, что позволяет исключать подсос атмосферного воздуха внутрь факельной установки при нарушении герметичности.
Недостатком такого оголовка факельной установки является недостаточное избыточное давление, которое не компенсирует разрежение, возникающее при сжигании легких газов, особенно в высоких факельных трубах, высота которых достигает 100 м и более. Другим недостатком являются большие радиальные габариты.
Предлагаемая полезная модель решает задачу создания достаточного избыточного давления для компенсации разрежения у основания факельной трубы и уменьшения радиальных габаритов.
Для решения указанной задачи предлагается оголовок факельной установки, содержащий, как и наиболее близкий к нему известный, цилиндрическую трубу с расширением в средней части с расположенным в нем устройством для предотвращения поступления атмосферного воздуха, выполненным в виде поперечной перегородки, и устройство для тангенциальной подачи газа, средняя и верхняя части горизонтальной трубы образуют уступ.
В отличие от известного, в предлагаемом оголовке поперечная перегородка и труба образуют между собой по крайней мере два окна саблевидной формы, при этом незакрепленные торцы поперечной перегородки выполнены в виде дуг окружности, а устройство для тангенциальной подачи газа образовано по крайней мере двумя вертикальными перегородками, выполненными в виде цилиндрических секторов и установленными между поперечной перегородкой и уступом, причем на поперечной перегородке с кольцевым зазором установлено центральное тело, выполненное в форме полого цилиндра, заглушенного сверху, на уровне верхнего основания которого к торцу цилиндрической трубы прикреплен конический раструб.
На фиг.1 изображен оголовок факельной установки, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.
Оголовок содержит цилиндрическую трубу 1 с расширением 2 в средней части. Средняя и верхняя части цилиндрической трубы 1 образуют уступ 3 перед выходом 4. В расширении 2 расположено устройство для предотвращения поступления атмосферного воздуха, содержащее поперечную перегородку 5, и устройство для тангенциальной подачи газа.
Между поперечной перегородкой 5 и трубой 1 в расширении 2 выполнены окна 6 саблевидной формы, к которым подводится весь газ (затворный, продувочный и сбрасываемый). Незакрепленные торцы поперечной перегородки 5 выполнены в форме дуг окружности. Устройство для тангенциальной подачи газа образовано перегородками 7 в виде цилиндрических секторов, расположенных между поперечной перегородкой и уступом 3. Число перегородок 7 равно числу окон 6. Кромки перегородок 7 образуют окна 8, расположенные в радиальных плоскостях. На поперечной перегородке 5 установлено центральное тело 9, выполненное в форме полого цилиндра, заглушенного сверху, а на выходе цилиндрической трубы 1 на уровне верхнего основания центрального тела 9 установлен конический раструб 10.
Оголовок факельной установки работает следующим образом.
Весь газ (затворный, продувочный и сбрасываемый) снизу поступает в оголовок и, пройдя через окна 6 в поперечной перегородке 5, движется между трубой 1 и перегородками 7 и выходит через окна 8 в тангенциальном направлении. В результате
создается закрученный поток газа, который выводится из оголовка через цилиндрическую трубу 1 и конический раструб 10.
Движение газа в корпусе, образованном трубой 1, уступом 3 и перегородкой 5 от периферии к центру, как и в прототипе, исключает поступление атмосферного воздуха внутрь факельной трубы через окна 6.
Необходимое избыточное давление перед поперечной перегородкой 5 (и во всей факельной трубе), создается за счет тангенциального движения газа через окна 7 и образования закрученного потока в трубе 1, в которой в центре давление близко к атмосферному, а на периферии превышает атмосферное.
Такое движение газа позволяет получить более высокое избыточное давление перед оголовком, в результате того, что закручивается весь газ, а не только затворный. Этим надежно исключается образование разрежения у основания факельной трубы и, как следствие, подсос воздуха внутрь факельной установки.
Для ликвидации шума, возникающее в закрученных течениях, на поперечной перегородке 5 установлено центральное тело 9, а на выходе из цилиндрической трубы 1 установлен конический раструб 10.
Предлагаемая конструкция оголовка позволяет получать необходимые по площади окна 8 для тангенциального ввода значительного расхода газа при малых радиальных размерах и состоит из простых элементов. Все это приводит к компактности, простоте и надежности оголовка факельной установки.