Оголовок факельной установки

Полезная модель относится к оголовкам факельных установок для постоянного, периодического или аварийного сброса и последующего сжигания утилизируемых горючих газов и паров и может быть использована в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической отраслях промышленности.
Известна факельная горелка (RU 2477423, опубл. 10.03.2013 г.), содержащая корпус в виде трубы, снабженной в выходной части рассекателем, размещенным с кольцевым зазором относительно верхнего торца корпуса, при этом внутри трубы установлено, как минимум, одно полое профилированное центральное тело, предпочтительно, два и более, каждое из которых имеет одно минимальное проходное сечение, расположенное в его выходной части, выходной рассекатель выполнен в виде конуса, обращенного вершиной к входной части корпуса горелки, при этом в минимальном сечении, как минимум, одного профилированного центрального тела, предпочтительно входного, установлен с образованием кольцевого зазора дополнительный рассекатель, выполненный преимущественно в виде конуса, обращенного вершиной к входной части корпуса горелки, при этом, как минимум, один рассекатель, предпочтительно все, выполнены с возможностью изменения их геометрических размеров.
Недостатком такой конструкции является нестабильность работы при перепадах давления, а именно возможны проскоки, либо отрывы пламени, приводящие к аварийным ситуациям либо затуханию пламени с выбросом вредных веществ в атмосферу.
Известен оголовок факельной установки (патент на изобретение РФ №2046255, опубл. 20.10.1995 г.), содержащий цилиндрическую трубу и установленный в ней осесимметричный затвор в виде пакета диафрагм с отверстиями, герметично прикрепленных к цилиндрической трубе и образующих выходной канал затвора, отверстия диафрагм выполнены кольцевыми с уменьшающимися в направлении потока газа размерами, а кромки диафрагм кольцевого выходного канала затвора в продольных сечениях расположены по лемнискатам, при этом кромки последней на выходе затвора диафрагмы расположены в точках лемнискат с нулевой кривизной.
Недостатком такого оголовка является низкая технологичность изготовления газового затвора, т.к. для обеспечения герметичности крепления пакета диафрагм к цилиндрической поверхности, каждую диафрагму необходимо крепить в отдельных цилиндрах, а затем соединять их в единую цилиндрическую трубу.
Наиболее близким к предлагаемому по своей технической сущности является оголовок сбросной трубы (патент на полезную модель РФ №135382, опубл. 10.12.2013 г.), содержащий прямоточный струйный затвор и крышку, центр тяжести которой в откинутом открытом положении смещен от оси поворота к оси рабочего элемента с обеспечением самопроизвольного возврата крышки в исходное положение, а верхняя часть прямоточного струйного затвора выполнена со скосом.
Недостатком такой конструкции является низкая эффективность работы при низких давлениях газа, т.к. для открытия цельной крышки требуется большая подъемная сила.
Техническим результатом предлагаемого оголовка факельной установки является повышение эффективности функционирования оголовка.
Задача решается тем, что в оголовке факельной установки, содержащей цилиндрическую трубу, с расположенным внутри нее прямоточным струйным затвором, и заслонку, центр тяжести которой в откинутом открытом положении смещен от оси поворота к оси рабочего элемента с обеспечением самопроизвольного возврата заслонки в исходное положение, заслонка установлена внутри трубы, состоит из двух частей, между которыми имеется центральный зазор, причем диаметр заслонок меньше диаметра трубы на 5-10 мм, а прямоточный струйный затвор выполнен в виде усеченного конуса, обращенного меньшим диаметром к выходной части, и является упором для заслонок в закрытом положении.
На фиг. 1 показан осевой разрез предложенного оголовка факельной установки, на фиг. 2 - оголовок факельной установки, вид сверху.
Оголовок факельной установки включает цилиндрическую трубу 1 и установленный в ней прямоточный струйный затвор 2 в виде усеченного конуса, обращенного меньшим диаметром к выходной части. Внутри цилиндрической трубы 1 по окружности над прямоточным струйным затвором 2 расположены с центральным зазором 3 заслонки 4. Позицией 5 обозначен центр тяжести на заслонках 4. На креплении заслонок 4 находится амортизатор 6, например, пружина.
Оголовок факельной установки работает следующим образом.
При поступлении сбросного газа (в том числе резком, возникающем при аварийных сбросах) в цилиндрическую трубу 1 оголовка, газ попадает в прямоточный струйный затвор 2. За счет того, что прямоточный струйный затвор 2 выполнен в виде усеченного конуса, обращенного меньшим диаметром к выходной части, на выходе давление газа увеличивается, воздействуя на заслонки 4, поворачивает их до соприкосновения с амортизатором 6. При этом струи газа при открытых заслонках 4, которые в откинутом положении не препятствуют потоку выходящего газа, выбрасываются в атмосферу. Разность диаметра заслонок и диаметра трубы на 5-10 мм обеспечивает возможность свободного поворота заслонок, при этом если разность диаметров будет менее 5 мм, то заслонки при открытии будут упираться в цилиндрическую трубу, что препятствует их открытию. При разности диаметров заслонок и цилиндрической трубы более 10 мм - функция заслонок не эффективна. Чтобы заслонки 4 не соприкасались с трубой 1, заслонки 1 срезаны (вид сверху). При полном открытии верх заслонок 4 находится выше среза трубы 1 не зависимо от их диаметра.
При отсутствии же давления газа заслонки 4 за счет того, что в откинутом открытом положении ее центр тяжести 5 смещен от оси поворота к оси затвора 2, самопроизвольно возвращаются в исходное положение (закрываются), опираясь на прямоточный струйный затвор 2 во избежание провисания.
Незначительные расходы газов (постоянные затворные, технологические продувки и т.д.) могут выходить в зону горения через конструктивные зазоры между цилиндрической трубой 1 оголовка и заслонками 4, а также центральный зазор 3. Струи газов с низкими скоростями, но тонкие или плоские, с высокой удельной поверхностью хорошо смешиваются с воздухом и сгорают бездымно.
Таким образом, по сравнению с прототипом, заявляемый оголовок факельной установки обеспечивает высокую эффективность работы, как при высоких давлениях газа, так и при низких.