Устройство для оснащения факельного оголовка

Полезная модель относится к области нефтяной и газовой промышленности, в частности используется для снижения выбросов вредных веществ при сжигании попутного нефтяного газа на факельных установках.
Известно устройство, представляющее печь для очистки сбросных газов (патент RU № 1010404, МПК F23G 7/06, опубл. 07.04.1983 г., Бюл. № 13). Печь состоит из корпуса с патрубками для ввода загрязненного и вывода очищенного газа, патрубка для отвода конденсата и трубопровода для подачи газа из межтрубного пространства теплообменника-экономайзера в холодильник-конденсатор. Внутри корпуса располагается также теплообменник, камера регулирования температуры каталитического окисления углеводородов с теплоэлектронагревателями и каталитическая насадка.
Недостатками этого устройства являются сложность конструкции и сложность обслуживания при ее размещении на оголовке факельной установки. Кроме этого, наличие теплоэлектронагревателя требует дополнительных энергозатрат.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для оснащения факельного оголовка (патент RU № 103601, МПК F23L 17/02, опубл. 20.04.2011 г., Бюл. № 11), содержащее кожух с расположенными в нем топочной камерой с горелкой, воздухораспределительным приспособлением и дожигательной каталитической насадкой. Кожух установлен с возможностью осевого перемещения относительно горелки, воздухораспределительное приспособление выполнено в виде усеченного конуса или цилиндра и установлено соосно между топочной камерой и горелкой с образованием двух радиальных зазоров: первого - по отношению к горелке и второго - по отношению к кожуху. Причем кожух в нижней части на внутренней поверхности имеет направляющие, выполненные в виде наклонных пластин, установленных по винтовой линии, а дожигательная каталитическая насадка установлена на кожухе выше топочной камеры.
Недостатками этого устройства являются сложность конструкции и низкая эффективность сжигания сбрасываемого газа.
Технической задачей является создание устройства для оснащения факельного оголовка, простая конструкция которого позволяет сократить выбросы вредных веществ при сжигании попутного нефтяного газа на факельных установках за счёт более глубокого дожига газа.
Техническая задача решается устройством для оснащения факельного оголовка, содержащим камеру, насадку.
Новым является то, что камера выполнена с возможностью прикрепления при помощи сварки к оголовку на четырех гнутых профильных трубах квадратного сечения из жаростойкой стали в виде полого цилиндра с заслонками в нижней части, при этом камера снабжена насадкой из двух круглых пластин из жаростойкой стали, перфорированных отверстиями и прикрепленных внутри камеры при помощи сварки, при этом пространство между пластинами заполнено инертными керамическими шарами.
На фиг. 1 изображено устройство для оснащения факельного оголовка.
На фиг. 2 изображен вид А устройства для оснащения факельного оголовка.
Устройство для оснащения факельного оголовка 1 (фиг. 1, 2) содержит камеру 2, насадку 3.
Камера 2 выполнена из жаростойкой стали, например 08Х17Т или 1Х13Ю4, в виде полого цилиндра с заслонками 4 в нижней части. Камера 2 прикреплена при помощи сварки к оголовку 1 на четырех гнутых профильных трубах 5 квадратного сечения, например, из стали 20 размером 10×10 мм, толщиной стенки 1 мм, с радиусом гиба 20 мм.
Камера отжига 2 снабжена насадкой 3.
Насадка 3 состоит из двух круглых пластин 6 из жаростойкой стали, например, 08Х17Т или 1Х13Ю4, перфорированных отверстиями, например диаметром 16 мм. Круглые пластины 6 из жаростойкой стали, например, 08Х17Т или 1Х13Ю4, толщиной 4 мм, прикреплены внутри камеры при помощи сварки. Пространство между пластинами 6 заполнено инертными керамическими шарами, например, диаметром 10 мм. Шары обладают высокой жаростойкостью, стойкостью к резким перепадам температуры и ускоряют процесс распределения газа.
Работает устройство для оснащения факельного оголовка следующим образом.
Сжигаемый газ (его компонентный состав представлен в табл. 1) в факельном оголовке 1 разогревает насадку 3 с шарами в камере 2 до температуры 1000-1400°С. Несгоревшие углеводородные компоненты газа и продукты сжигания проходят через разогретую насадку 3 с шарами с поступлением кислорода атмосферного воздуха через заслонки 4 с образованием инжекционных зазоров, в результате чего происходит более глубокий дожиг газа. Поступление кислорода атмосферного воздуха обеспечивается за счет разности давлений внутри камеры 2 (пониженного) и атмосферного, образуется инжекционный эффект. Количество подаваемого воздуха регулируется увеличением или уменьшением инжекционного зазора между факельным оголовком и камерой дожига путем закрытия или открытия заслонки. В табл. 2, 3 представлены результаты сжигания попутного газа без применения и с применением насадки.
Таблица 1 –Компонентный состав попутного нефтяного газа
Сожжено, тыс. м<sup>3</sup>
Концентрация объемная, % об.
1000
СО<sub>2</sub>
О<sub>2</sub>
N<sub>2</sub>
H<sub>2</sub>S
CH<sub>4</sub>
C<sub>2</sub>H<sub>6</sub>
C<sub>3</sub>H<sub>8</sub>
i-C<sub>4</sub>H<sub>10</sub>
n-C<sub>4</sub>H<sub>10</sub>
n-C<sub>5</sub>H<sub>12</sub>
C<sub>6</sub>H<sub>14</sub>
Н<sub>2</sub>0
0,81
0,072
25,6
3,0
34,608
14,7
12,4
1,46
4,00
0,99
0,6
0,85
Таблица 2 – Без применения насадки
Сожжено, тыс. м<sup>3</sup>
1000
Азота диоксид
3,133185072
Азота оксид
0,439277414
Углерод (сажа)
0,021916800
Ангидрид сернистый
0,000000000
Сероводород
0,000000021
Углерода оксид
26,109875600
Бутан
0,085012200
Гексан
0,013831200
Пентан
0,036719400
Метан
0,148675968
Смесь углеводородов предельных С<sub>1</sub>-С<sub>5</sub>
0,146493600
Этан
0,118364400
Бенз(а)пирен (3,4-Бензпирен)
0,000000026
Всего, тн
30,2534
Таблица 3 – С применением насадки
Сожжено, тыс. м<sup>3</sup>
1000
Азота диоксид
3,133185072
Азота оксид
0,395349673
Углерод (сажа)
0,019725120
Ангидрид сернистый
0,000000000
Сероводород
0,000000021
Углерода оксид
26,109875600
Бутан
0,076510980
Гексан
0,012448080
Пентан
0,033047460
Метан
0,133808371
Смесь углеводородов предельных С<sub>1</sub>-С<sub>5</sub>
0,131844240
Этан
0,106527960
Бенз(а)пирен (3,4-Бензпирен)
0,000000026
Всего, тн
30,1523
Устройство для оснащения факельного оголовка простой конструкции позволяет сократить выбросы вредных веществ при сжигании попутного нефтяного газа на факельных установках за счёт более глубокого дожига газа.