ФАКЕЛЬНАЯ ЗАКРЫТАЯ УСТАНОВКА С УТИЛИЗАЦИЕЙ ТЕПЛА

Полезная модель относится к факельным установкам для сжигания сбросных технологических газов в нефтехимической, газовой и нефтяной промыш-ленностях.
Известны факельные установки открытого и закрытого типов для сжигания сбросных газов (Н.И. Стрижевский. А.И. Эльнатанов «Факельные установки» - М. Химия, 1979 г. стр. 37-41)
Однако, сжигание сбросного газа в этих установках производится без утилизации тепла. Поэтому выделяемое тепло поглощается стенками оголовков и стволов факельных установок, что приводит к прогару последних, их частому ремонту, снижению рентабельности установки и нефтепромыслового объекта в целом.
Наиболее близким по технической сущности является факельная установка для сжигания вредных выбросов, содержащая ствол с нижним входным и верхним выходными отверстиями, многосопловую форсунку, сообщающуюся с коллектором подвода сжигаемого газа, дежурную горелку (пат. РФ №2062950 на изобретение, опубл. 27.06.1996 г.).
Недостатком прототипа является отсутствие утилизации тепла при сжигании вредных выбросов, высокая тепловая нагрузка на стенки ствола факельной установки и их частыми прогарами, низкая рентабельность нефтепромыслового объекта.
Задачей полезной модели является создание конструкции факельной установки закрытого типа для сжигания вредных выбросов, которая позволяет обеспечить утилизацию тепла факельной установки при снижении тепловой нагрузки на стенки факельной трубы, тем самым значительно снизить ремонтные работы факельной установки повысить рентабельность нефтепромыслового объекта, за счет утилизации тепла факельной установки.
Для достижения указанной задачи предлагается факельная закрытая установка с утилизацией тепла, содержащая как и наиболее близкая известная, ствол с нижним входным и верхним выходным отверстиями, снабженный защитным покрытием, установленный с зазором по центру, блок газовых горелок в виде многосопловой форсунки, сообщенной с коллекторм подвода технологического сжигаемого газа установленным в нижнем входном отверстии и снабженной дежурной горелкой.
В отличие от известной, в предлагаемой факельной установке в нижней части ствола соосно, на уровне многосопловой форсунки, установлен теплообменник-утилизатор в виде цилиндрической обечайки с приваренным на наружной ее поверхности винтовым каналом в форме трубного змеевика, либо цилиндрического трубного змеевика со сдвинутыми вплотную витками вход и выход которого выведены наружу, за ствол установки.
Благодаря наличию теплообменника-утилизатора ограничивающего зону горения сжигаемого газа, происходит перераспределение выделяемого тепла, часть которого идет на нагрев стенок теплообменника (на нагрев циркулирующего теплоносителя внутри теплообменника) вторая часть, вместе с продуктами горения, выбрасывается в атмосферу. При этом снижается тепловое воздействие на стенку ствола факельной установки, уменьшается температура стенки факельной установки, уменьшается вероятность прогара стенки ствола.
Наличие теплообменника утилизатора позволяет повысить рентабельность установки и нефтепромыслового объекта за счет подогрева используемого теплоносителя (пластовая вода, газ, водонефтяная эмульсия, промежуточный теплоноситель) и применение подогретого теплоносителя для нужд нефтепромыслового объекта.
Так, подогрев на 15÷20°C пластовой воды закачиваемой в пласт позволяет значительно повысить нефтеотдачу пласта, подогрев водонефтяной эмульсии идущий на концевую ступень сепарации улучшает качество сепарации на нефть и воду, а подогрев сбрасываемого на факел газа улучшает экологическую обстановку вокруг факельной установки за счет снижения вредных выбросов.
Подача на подогрев промежуточного теплоносителя производится в том случае, если подогреваемая среда промысла (вода, газ, водонефтяная эмульсия) подогревается в специальных теплообменниках промысла, промежуточным теплоносителем, который циркулирует между двух теплообменников с помощью циркуляционного насоса.
На чертеже представлена факельная закрытая установка с утилизацией тепла.
Факельная закрытая установка с утилизацией тепла содержит ствол 1 с нижним входным 2 и верхним выходными 3 отверстиями. Ствол 1 покрыт снаружи и внутри защитным покрытием и установлен на бетонную подушку 5 посредством нижней опоры 6, имеющей окна 7 для подачи атмосферного воздуха внутрь установки 8. Количество окон 7 определяется из условия обеспечения необходимого атмосферного воздуха для горения сбросного газа. В нижнем входном отверстии 2 установлен блок газовых горелок в виде многосопловой форсунки 9 с коллектором подвода сжигаемого газа 10, дежурной горелкой 11, сообщенной с трубопроводом подвода газа на дежурную горелку 12.
В нижней части ствола, соосно, на уровне многосопловой форсунки установлен теплообменник-утилизатор 13 с входной трубой теплоносителя 14 и выходной трубой 15.
Факельная установка работает следующим образом.
Поток сбрасываемого газа для сжигания подается по коллектору 10 в многосопловую форсунку 9, где на выходе газ соединяется с воздухом, образуя горючую смесь, которая поджигается пламенем дежурной горелки 11.
В это же время во вход трубного змеевика 14 теплообменника-утилизатора 13 подается нагреваемая среда, которая под собственным давлением, или под давлением циркуляционного насоса нефтепромыслового объекта прокачивается по внутренней поверхности винтового канала теплообменника-утилизатора 13, нагревается до расчетной температуры и через выход трубы 15 трубного змеевика подается в соответствующий трубопровод нефтепромыслового объекта для применения.
Так подогретая вода может подаваться в систему ППД для закачки в пласт, подогретая водонефтяная эмульсия - на концевую ступень сепарации, а подогретый тяжелый газ (плотность >1,2 кг/нм3) в трубопровод сбросного газа на сжигание.
Утилизация тепла факельной установки позволяет значительно повысить КПД факельной установки, повысить рентабельность нефтепромыслового объекта в целом.
Кроме того, теплообменник-утилизатор 13 является защитным экраном, предохраняющим стенки ствола факельной установки от перегрева, увеличивая срок службы установки.