СПОСОБ СЖИГАНИЯ ГАЗОВ
GAS BURNING METHOD

Изобретение относится к газогорелочным устройствам и может быть применено, например, в газовой промышленности для сжигания газов с повышенным содержанием соединений сероводорода и окислов углерода.
Одной из проблем, возникающих при сжигании продувочных и попутных газов, особенно содержащих конденсат и сероводородные соединения, является обеспечение максимально возможной полноты сгорания газов и получение продуктов сгорания с минимальным содержанием сероводородных соединений, не превышающих предельно допустимые нормы.
Известен способ сжигания газов, содержащих примеси, заключающийся в подаче газа, содержащего примеси, в факел топливного газа с последующим их поджигом и сжиганием подготовленной смеси (Способ сжигания газов с использованием вихревой горелки ВНИИМТ-Уралмаш для сжигания газов с низкой теплотой сгорания при их повышенной влажности и запыленности. Вихревая горелка ВНИИМТ-Уралмаш для газов с низкой теплотой сгорания. Современные горелочные устройства. Конструкции и технические характеристики. Справочник, М., Машиностроение-1, 2001, 497 с., рис.4.6, стр.68 - прототип).
При работе горелки воздух подводят через входной патрубок в корпус и равномерно вводят в лопаточный завихритель. Приобретая в завихрителе вихревое движение и частично поджимаясь конической выходной насадкой, воздух выходит в горелочную амбразуру, создавая в ней вихрь с зоной обратных токов по оси. Часть воздуха, проникая через отверстия в обсадной трубе, попадает в кольцевой канал, образованный этой трубой. Истечение этого воздуха происходит через отверстия в наконечнике струями, сходящимися на оси горелочной амбразуры в зоне циркуляции обратных токов.
Газ, вытекающий из газового сопла, на начальном участке своего течения интенсивно перемешивается со струями пересекающего его воздуха. Затем частично подготовленную смесь газа и воздуха интенсивно перемешивают с потоком основного воздуха, вытекающего через завихритель. Воспламенение топливной смеси производят в амбразуре, а ее догорание - в рабочем пространстве сопла.
Недостатками данной горелки являются недостаточно высокая полнота смесеобразования и повышенное содержание вредных примесей в продуктах сгорания.
Технической задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков и создание способа сжигания газов, содержащих примеси, применение которого позволит обеспечить бездымное сжигание сбросных газов высокого, низкого давления и сероводородосодержащих газов в составе факельной установки.
Поставленная задача решается за счет того, что в предложенном способе сжигания газов, содержащих примеси, в частности соединения сероводорода и окислов углерода, заключающемся в подаче газа, содержащего примеси, в факел топливного газа с последующим их поджигом и сжиганием подготовленной смеси, согласно изобретению топливный газ предварительно разделяют на две линии - высокого и низкого давления, часть топливного газа высокого давления подают в оголовок высокого давления через газодинамический затвор, установленный внутри указанного оголовка, а на выходе из оголовка обеспечивают закрутку потока подготовленной части газа, а другую часть топливного газа и газ, содержащий примеси, подают на вход в конфузор, установленный внутри оголовка факела низкого давления, где производят смешение потоков и их ускорение, подготовленную таким образом смесь газов пропускают через газодинамический затвор, установленный внутри оголовка низкого давления, на выходе из оголовка обеспечивают закрутку потока подготовленной таким образом смеси газов, при этом выходные части оголовков факелов высокого и низкого давления размещают с зазором в полой обечайке преимущественно цилиндрической формы в непосредственной близости друг от друга.
Для улучшения условий смесеобразования, газ, содержащий примеси, подают соосно потоку топливного газа.
Предложенный способ реализуется следующим образом при помощи наконечника факела, представленного на фиг.1.
Наконечник факела состоит из оголовка высокого давления 1, оголовка низкого давления 2, теплового экрана 3, четырех запальных устройств 4, фланцев 5, 6, 7, 8 для присоединения к стволу факела.
Оголовок высокого давления представляет собой сварную конструкцию и состоит из обечайки 9, переходного конуса 10, газодинамического затвора 11, предназначенного для предотвращения попадания окружающего воздуха во время работы внутрь оголовка и состоящего из конусов 12, 13, 14. В выходной части обечайки 9 установлены лопатки 15, предназначенные для закрутки потока и более полного смешения его с окружающим воздухом.
Оголовок низкого давления представляет собой сварную конструкцию, состоящую из обечайки 16, внутри которой установлен трубопровод 17 подачи газа, содержащего примеси, и газодинамический затвор 18, предназначенный для предотвращения попадания окружающего воздуха во время работы внутрь оголовка и состоящий из конусов 19, 20, 21. В выходной части обечайки 16 установлены лопатки 22, предназначенные для закрутки потока и более полного смешения его с окружающим воздухом.
Тепловой экран 3 представляет собой неохлаждаемую обечайку преимущественно цилиндрической формы, установленную с зазором на оголовке 1 высокого и оголовке 2 низкого давлений.
Одну часть топливного газа направляют на вход в оголовок 1 высокого давления. Далее газ пропускают через газодинамический затвор 11, установленный внутри оголовка 1, и подают к выходу из оголовка, где обеспечивают закрутку потока газа.
Другую часть топливного газа подают на вход в оголовок низкого давления 2. Внутри оголовка низкого давления 2 к топливному газу подмешивают газ, содержащий примеси, подавая его через трубопровод 17. Подготовленную таким образом смесь газов пропускают через газодинамический затвор 18, установленный внутри оголовка 2, и подают к выходу из оголовка, где обеспечивают закрутку потока.
Таким образом, за счет вращения потока подготовленной смеси на выходе из оголовка низкого давления и вращения потока топливного газа на выходе из оголовка высокого давления происходит взаимное перемешивание их как друг с другом, так и с воздухом, что обеспечивает более качественную подготовку смеси.
При сгорании газов на оголовке 1 высокого и оголовке 2 низкого давлений, установленных в тепловом экране 3, происходит взаимное влияние факелов друг на друга, при этом факел оголовка высокого давления, в котором сжигается чистый топливный газ, оказывает энергетическое воздействие на факел оголовка низкого давления, где сжигается газ, содержащий плохо горящие примеси. Такое воздействие позволяет обеспечить бездымное сгорание и пониженное содержание вредных примесей, в частности соединений сероводорода и окислов углерода, в продуктах сгорания.
Использование предложенного технического решения позволит увеличить полноту сгорания газов, содержащих примеси, в частности соединения сероводорода и окислы углерода, и повысить эффективность работы оголовка.