ДЕЖУРНАЯ ГОРЕЛКА

Полезная модель относится к области нефтегазодобычи и нефтехимпереработки, в частности, к устройствам дежурных и пилотных горелок факельных устройств.
Известны дежурные горелки (патенты РФ №57429, F23Q 5/00, №85608, F23Q 5/00, №2344345, F23Q 9/08, №2510478, F23Q 3/00), где розжиг дежурной горелки и контроль ее пламени производятся электродом-датчиком ионизационным вне конструкции, но внутри конуса распыла газовоздушной смеси из дежурной горелки.
Недостатком этих устройств является возможность несанкционированного перезапуска из-за срыва пламени как от повышенного расхода газовоздушной смеси в дежурной горелке, так и от сильного бокового ветра, и, как следствие, не запуска факельной установки и, соответственно, утечке утилизируемого продукта.
Известна дежурная горелка (патент РФ №130673, F23Q 9/08), где розжиг и контроль пламени реализуется путем размещения электрода-датчика внутри дежурной горелки в диффузоре, т.е. на выходе из дежурной горелки воспламенившейся газовоздушной смеси.
Недостатком этой конструкции является возможность отрыва пламени от дежурной горелки, т.е. выноса пламени за пределы места размещения электрода-датчика. По причине этого может произойти разрыв ионизационного тока электрода-датчика и, как следствие, непрерывное срабатывание автоматики на перезапуск розжига факела с последующим быстрым выходом ее из строя.
Наиболее близким аналогом по технической сущности и достигаемому результату является дежурная горелка (патент РФ №2169885, F23Q 9/00), содержащая сопло, узел ввода газовоздушной смеси, узел ввода дополнительного воздушного потока, корпус камеры смешения с боковым отверстием, полость которой соединена через проходное отверстие в цилиндрическом корпусе форкамеры с ее полостью, где установлен электрод искрового запальника.
Недостатком устройства является низкая надежность розжига и отсутствие возможности контролировать наличие пламени искрового запальника.
Задачей полезной модели является повышение надежности розжига и обеспечения контроля наличия пламени.
Сущность предлагаемой конструкции заключается в том, что в дежурной горелке, содержащей сопло, узел ввода газовоздушной смеси, узел ввода дополнительного воздушного потока, корпус камеры смешения с боковым отверстием, полость которой соединена через проходное отверстие в цилиндрическом корпусе форкамеры с ее полостью, где установлен электрод искрового запальника, форкамера размещена внутри камеры смешения, узел ввода газовоздушной смеси соединен с корпусом камеры смешения и корпусом форкамеры через боковое отверстие в корпусе камеры смешения, которое разделено верхним краем кольцевого выступа проходного отверстия корпуса форкамеры, и который с наружной стенкой корпуса форкамеры, внутренней стенкой корпуса камеры смешения и, и с конусной поверхностью сопла для ввода дополнительного воздушного потока в полость корпуса форкамеры, образует круговой канал для подачи в полость корпуса форкамеры газовоздушной смеси, а электрод искрового запальника выполнен в виде, трубки соединенной с узлом ввода дополнительного воздушного потока и проходящей соосно сквозь камеру смешения, форкамеру и сопло, образуя круговой искровой зазор между срезом сопла и трубкой. В круговом канале, в месте подачи газовоздушной смеси в полость форкамеры, установлена кольцевая система сопел, которая с наружной стороны сопряжена с основанием стенки цилиндрического корпуса форкамеры, а с внутренней стороны сопряжена со срезом сопла дополнительного воздушного потока, причем оси огневых отверстий кольцевой системы сопел могут располагаться как угодно в полости форкамеры относительно ее оси.
Размер искрового зазора от поверхности трубки электрода искрового разрядника до внутренней кольцевой стенки отверстия сопла выполнен не больше размера зазора между трубкой электрода искрового разрядника и электродами размещенными в кольцевом выступе проходного отверстия корпуса форкамеры
Корпус форкамеры внутри корпуса камеры смешения размещен с возможностью осевого сдвига корпуса форкамеры относительно бокового отверстия в корпусе камеры смешения.
На чертеже изображен общий вид дежурной горелки.
В состав дежурной горелки входит узел ввода газовоздушной смеси, включающий трубу 1 с конфузором 2 и форсункой 3, камера смешения 4 с боковым отверстием 5 в корпусе 6, встроенный соосно в камеру смешения 4 и ее диффузор 7, центральный электрод искрового запальника 8, выполненый в виде трубки 9, продуваемой из узла ввода дополнительного воздушного потока, включающего торцевые отверстия (не показано) во фланце 10 искрового запальника 8 и отверстия 11 в торцевом соединении корпуса 6 камеры смешения 4 и искрового запальника 8. Сечение отверстия 5 делится верхним краем кольцевого выступа 12 проходного отверстия 13 цилиндрического корпуса форкамеры 14, установленной соосно внутри корпуса 6 камеры смешения 4. Кольцевой выступ 12, наружная поверхность стенки корпуса форкамеры 14, внутренняя поверхность стенки корпуса 6 и, не жестко сопряженная с ней конусная наружная поверхность сопла 15, вводящего дополнительный воздушный поток через отверстия 11 в полость 16 корпуса форкамеры 14, образуют круговой канал 17 для сообщения бокового отверстия 5 с полостью 16 корпуса форкамеры 14 через кольцевую систему дополнительных сопел 18, оси огневых отверстий которых, могут иметь определенное или неопределенное направление. Кольцевая система дополнительных сопел 18 жестко закреплена между основанием стенки корпуса форкамеры 14 и наружным краем среза сопла 15. Размер искрового зазора 19 образованного между трубкой 9 электрода искрового запальника 8 и краем среза сопла 15 не больше размера искрового зазора, образованного трубкой 9 искрового запальника 8 и, расположенными в проходном отверстии 13, электродами 20, вмонтированными в краевую поверхность кольцевого выступа 12. Корпус форкамеры 14, жестко сопряженный через кольцевую систему сопел 18 с соплом 15, крепится внутри корпуса 6 камеры смешения 4 стопорным наружным винтом 21 с возможностью осевого смещения корпуса форкамеры 14 внутри корпуса 6 относительно его бокового отверстия 5.
Устройство работает следующим образом.
Основной поток газовоздушной смеси из узла ввода газовоздушной смеси, после прохождения газа из форсунки 3 через конфузор 2 по трубе 1, через боковое отверстие 5 поступает в корпус 6 камеры смешения 4. Часть потока газовоздушной смеси поступающего через отверстие 5 отделяется от основного потока кольцевым выступом 12 проходного отверстия 13 корпуса форкамеры 14, и через круговой канал 17 и кольцевую систему сопел 18 направляется в полость 16 корпуса форкамеры 14. Дополнительный воздушный поток наружного воздуха в полость 16 поступает через сопло 15 из торцевых отверстий 11 корпуса 6 камеры смешения 14. В трубку 9 электрода искрового запальника 8 наружный воздух поступает узла ввода дополнительного воздушного потока через торцевые отверстия фланца 10 и полый корпус искрового запальника 8.
В режиме розжига дежурной горелки - высокое напряжение подается на трубку 9 изолированного центрального электрода искрового запальника 8. Возникает искровой разряд между трубкой 9 электрода искрового запальника 8 и дополнительными электродами 20, который может быть продублирован в искровом круговом зазоре 19. Процесс постоянного горения газовоздушной смеси, поступающей через круговой канал 17 и кольцевую систему сопел 18, обогащенный дополнительным воздушным потоком поступающим через сопло 15, из полости 16 корпуса форкамеры 14 через проходное отверстие 13 передается в полость корпуса 6 камеры смешения 4 с постоянным поджигающим эффектом основного потока газовоздушной смеси, поступающей из бокового отверстия 5 в диффузор 7 дежурной горелки.
В режиме контроля наличия пламени дежурной горелки - постоянное, не подверженное внешним воздействиям, наличие пламени вокруг трубки 9 центрального электрода искрового запальника 8 в полости 16 форкамеры 14, обеспечивает стабильный поток ионов между трубкой 9 (датчиком) и электродами 20, а также соплами кольцевой системы 18 и соплом 15, являющимися звеньями одной цепи заземления.
Кроме того, необходимое количество газовоздушной смеси, подаваемой в полость 16 корпуса форкамеры 14, можно регулировать осевым смещением кольцевого выступа 12 корпуса форкамеры 14 в боковом отверстии 5 через стопорный наружный винт 21.
Таким образом, предлагаемое техническое решение выполнения дежурной горелки с форкамерой внутри камеры смешения позволяет обеспечить надежный постоянный розжиг пламени и осуществить беспрерывный контроль наличия пламени.