ОГОЛОВОК ФАКЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

Полезная модель относится к устройствам для сжигания аварийных сбросов газа в факельных установках и может быть использовано в нефтяной, газовой, нефтехимической и других отраслях промышленности.
Известен оголовок факельной установки [1] для сжигания аварийных выбросов газа в различных отраслях промышленности, например в газовой, содержащий газоподающую трубу с газовым затвором и защитный экран, установленный снаружи и коаксиально на верхнем конце газоподающей трубы. Защитный экран выполнен из двух перегородок в виде двух полых усеченных конусов, установленных друг на друга соосно и неподвижно. Средняя часть боковой поверхности нижней перегородки выполнена из уголков, установленных по образующей конуса с зазором относительно друг друга и обращенных вершинами уголков наружу.
Недостатком указанного оголовка являются то, что он не позволяет обеспечить высокую полноту сгорания сбрасываемого газа из-за недостаточно качественного смесеобразования между сжигаемым газом и воздухом окружающей среды, что приводит к увеличению содержания вредных веществ в продуктах сгорания.
Известен «Оголовок факельной установки» [2], содержащий разъемный корпус и дежурную горелку. В верхней части корпуса установлены осевой завихритель с наклонно расположенными лопастями, а также кольцевая перегородка с образованием кольцевой полости между корпусом оголовка и кольцевой перегородкой. В кольцевой полости выполнены чередующиеся воздухоподводящие и газоподводящие каналы. В кольцевом пространстве между осевым завихрителем и кольцевой перегородкой установлен кольцевой завихритель с изогнутыми лопастями.
Основными недостатками указанного устройства являются:
- сложная и дорогостоящая конструкция;
- низкая эффективность сжигания сбрасываемого газа из-за большого аэродинамического сопротивления газовоздушного тракта вследствие загромождения проточной части элементами конструкции.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) предлагаемой полезной модели по технической сущности и достигаемому эффекту является [3] - оголовок факельной установки, содержащий корпус, камеру смешения, дежурную горелку, стабилизатор пламени, электрод системы электрического розжига, трубопровод подвода газа, сопло. Корпус выполнен в виде прямоточной камеры сгорания, содержащей конфузор и диффузор, соединенные с жаровой трубой с радиальным зазором по окружности, а в конфузоре соосно с ним размещена камера смешения газа с воздухом, снабженная трубопроводом подвода газа с соплом, а также расположенными над камерой смешения дежурной горелкой и электродом системы электрического зажигания.
Недостатком данного технического решения является низкая эффективность смешения сбрасываемого газа с воздухом и, соответственно, низкая эффективность сжигания газа, имеет место явление дымообразования, что нарушает экологическую обстановку в районе размещения факельной установки, из-за недостаточно эффективного охлаждения возможно прогорание стабилизаторов пламени, что снижает надежность факельного оголовка и ресурс.
Задача предлагаемого технического решения направлена на повышение полноты сгорания сбрасываемого газа; улучшение экологических характеристик факельного оголовка; повышение надежности и ресурса.
Поставленная задача достигается за счет того, что в оголовке факельной установки, содержащем корпус в виде прямоточной камеры сгорания с жаровой трубой, конфузором и диффузором, камерой смешения, дежурной горелкой, стабилизатором пламени, электродом системы электрического розжига, трубопроводом подвода газа и соплом, камера смешения газа с воздухом размещена в конфузоре соосно с ним и выполнена в виде обечаек, имеющих форму усеченных конусов с углом раскрытия каждой нижней обечайки большим угла раскрытия каждой последующей, обращенных основаниями вниз и установленных друг на друга соосно и неподвижно, а в диффузоре размещены не менее двух стабилизаторов пламени, выполненных в виде труб, например, треугольного профиля, вершинами вниз, расположенных в виде радиальных лучей с положительным углом к горизонтальной плоскости, при этом одним концом каждый стабилизатор пламени через отверстие в стенке диффузора выходит наружу камеры сгорания, а другим концом направлен к оси диффузора. В верхней части труб стабилизаторов пламени выполнены окна.
На фиг.1 представлена конструктивная схема оголовка факельной установки; на фиг.2 представлен вид А; на фиг.3 - сечение Б-Б.
Оголовок факельной установки включает: камеру сгорания 1, содержащую диффузор 2 со стабилизаторами пламени 3, жаровую трубу 4, соединенную с помощью фиксаторов 5 с диффузором 2 и конфузором 6. Внутри конфузора 6 размещены: соосно с ним камера смешения 7, дежурная горелка 8, электрод электрического розжига 9. Камера смешения 7 состоит из верхней обечайки 10 и нижней обечайки 11. Обе обечайки имеют форму усеченных конусов с разными углами раскрытия, обращенных основаниями вниз. Угол раскрытия нижней обечайки 11 больше угла раскрытия верхней обечайки 10. Обечайки 10 и 11 соединены между собой неподвижно. Стабилизаторы пламени 3 выполнены, например, в виде труб треугольного
профиля вершинами вниз, расположенных в виде радиальных лучей с положительным углом к горизонтальной плоскости. Стабилизаторы пламени 3 расположены равномерно внутри диффузора 2 таким образом, что одним концом каждый стабилизатор пламени 3 через отверстие в стенке диффузора выходит наружу камеры сгорания 1, а другим концом направлен к оси диффузора 2. На фиг.2 представлен вид А на наружную сторону диффузора 2 со стабилизатором пламени 3. На фиг.3 представлен продольный разрез стабилизатора пламени 3. На разрезе показано: трубчатый стабилизатор пламени 3 треугольного сечения в диффузоре 2 расположен консольно под положительным углом к горизонтальной плоскости, обращен вершиной треугольника вниз, соединен неподвижно с диффузором 2.
Камера сгорания 1, камера смешения 7 с помощью кронштейнов 12, 15, 16 крепятся к трубопроводу 13 подвода сбрасываемого газа к соплу 14.
Оголовок факельной установки работает следующим образом. Сбрасываемый газ подлежащий сжиганию, поступает по трубопроводу 13 через сопло 14 в камеру смешения 7. За счет эжекции, газ увлекает атмосферный воздух в камеру смешения 7, где газ смешивается с атмосферным воздухом, обеспечивая подготовку первичного потока обогащенной топливовоздушной смеси (ТВС). В то же самое время газ поступает в дежурную горелку 8 из другого источника. С помощью электрода электрического розжига 9 ТВС и газ, вытекающий из дежурной горелки 8, воспламеняются и поступают в камеру сгорания 1, где перемешиваются со вторичным потоком воздуха и происходит полное выгорание компонентов газа. Дополнительный подвод воздуха через радиальные зазоры охлаждает стенки камеры сгорания 1.
Для повышения эффективности сжигания и стабилизации факела пламени, в камере сгорания 1 созданы зоны обратных токов газовоздушной среды за счет применения стабилизаторов пламени. Охлаждение стенок
стабилизатора пламени 3 осуществляется за счет протекания наружного воздуха по внутренней полости. В верхней части труб стабилизаторов пламени выполнены окна.
Проведена опытно-промышленная эксплуатация устройства «Оголовок факельный», получены следующие результаты:
На ЦДНГ-1(Цех добычи нефти и раза) предприятия ЗАО «Геология», в течение 2-х лет наблюдается устойчивый розжиг факела и контроль пламени. Пламя факельного оголовка прозрачное, светло-желтое, копоть и задымленность - отсутствуют. Технический акт утвержден 15.01.2008 г.
На ЦДНГ предприятия Шешмайол с ноября 2007 г. по январь 2008 г. проходили испытания Оголовка факельной установки - результат - удовлетворительный. Акт от 14.02.08 г.
Использование предполагаемой полезной модели позволит по сравнению с прототипом повысить полноту сгорания сбрасываемого газа, упростить конструкцию, снизить стоимость, повысить надежность и ресурс.
Источники информации:
1. Патент РФ №2285863, Кл. F23J 15/00.
2. Патент РФ №2275511, Кл. F23D 14/20. З.Заявка №2008110164, Kл. F23G 7/20.