Устройство дистанционного розжига факельных газов

Полезная модель относится к объектам добычи, сбора и подготовки продукции скважин нефтегазодобывающей, нефтегазоперерабатывающей, химической и другим отраслям промышленности, в частности к мобильным устройствам дистанционного розжига факельных установок, и может быть использована с целью снижения объема непроизводственного использования топливного газа при термической утилизации аварийных, периодических и постоянных сбросов токсичных продуктов производства и обеспечения безопасных условий добычи и переработки углеводородов путем сокращения потребляемой мощности и времени процесса розжига газовых горелок факельных установок.
На газовых и нефтяных месторождениях, на многих крупных предприятиях нефтяной, химической и нефтехимической отраслей промышленности эксплуатируются факельные установки высотного и наземного типов. Они предназначены для сжигания сбросных газов и многофазных систем промышленных стоков, которые образуются в процессе производства.
Термическая утилизация горючих газов и токсичных жидкостей позволяет предотвратить загрязнение окружающей среды и дает возможность осуществлять эффективную эксплуатацию скважин и переработку продуктов добычи углеводородов. Кроме того, на факел направляют горючие газы и пары в аварийных случаях, в период пуска оборудования в работу, при остановке оборудования на ремонт и наладке технологического режима.
Анализ устройств термической утилизации сбросных газов на факельных установках показывает, что розжиг газовых горелок осуществляется, в основном, путем создания смеси топлива (природного газа) и воздуха и инициирования горения этой смеси высоковольтным электрическим разрядом.
В состав факельной установки входят факельная труба (ствол), трубопроводы сбросных газов и стационарная система зажигания (И.И. Стрижевский, А.И. Эльтанов «Факельные установки», Москва, Издательство «Химия», 1979 г.с.24-36). Система зажигания является дорогостоящей автоматизированной системой с наличием большого количества оборудования, требующего постоянного технического обслуживания и наличия электрического напряжения. В период пробной эксплуатации, освоения и аварийных ситуаций на промышленных объектах и удаленных участках возникает необходимость вынужденного розжига факела и обеспечение оперативного его восстановления, которое исключит ухудшение экологической обстановки.
Наиболее близким техническим решением является устройство дистанционного розжига факельных газов, содержащее блок запорно-регулирующий, блок запально-сигнализирующий, блок управления (http://www.snm.ru/sites/default/files/prod/3667-004-15303901-2010.pdf). Устройство предназначено для сжигания аварийных, периодических и постоянных сбросов горючих газов на объектах промысловой подготовки нефти и газа нефтяных и газовых месторождений. По газопроводам подают газ на сжигание. Запорно-регулирующий блок выполняет функцию подачи требуемой концентрации газа в запальный блок. Функция запально-сигнализирующего блока состоит в приготовлении горючей смеси в трубопроводах блока, а также ее поджига и формирования фронта пламени в линии пламя переброса и продавливания этого фронта на дежурную горелку оголовка, размещенную на факельном стволе. Блок управления, включающий щит управления и контроля, размещенный в операторной, и пульт управления обеспечивает дистанционный розжиг дежурных горелок и контроль электрического дистанционного управления. Потребляемая мощность 150 Вт. Режим работы всех установок - периодический с постоянным пламенем дежурных горелок и продувочным газом ствола факела «малое пламя».
Недостатками известного устройства являются сложность, громоздкость, большая потребляемая мощность, дорогостоящая автоматизированная система управления розжига с наличием большого количества оборудования, требующего постоянного технического обслуживания и наличия электрического напряжения. Стационарный блок управления розжигом факельных газов в период пробной эксплуатации, освоения и аварийных ситуаций на промышленных объектах и удаленных промысловых участках не обеспечивает возможность вынужденного розжига факела и оперативность его восстановления, исключающее ухудшение экологической обстановки.
Техническими задачами полезной модели являются повышение надежности розжига рабочего факела и обеспечение оперативного его восстановления в случае погасания в период пробной эксплуатации, освоения и аварийных ситуаций на промышленных объектах и удаленных промысловых участках. При использовании простой конструкции, уменьшении потребляемой мощности, снижении габаритов и массы устройства обеспечивается возможность работы устройства при использовании низковольтных источников энергии для преобразования в высокое напряжение. Кроме того, решаются такие важные проблемы как снижение материальных затрат, расширение функциональных возможностей устройства розжига, сокращение времени процесса розжига газовых горелок факельных установок, при термической утилизации токсичных продуктов производства.
Техническая задача решается устройством дистанционного розжига факельных газов, содержащим блок запорно-регулирующий, блок запально-сигнализирующий, блок управления.
Новым является то, что блок запально-сигнализирующий содержит блок электроподжига, включающий высоковольтный блок и блок управления, высоковольтный блок выполнен в виде моноблока в пластмассовом корпусе, соединен высоковольтным проводом с наконечником для свечи и свечей зажигания, и соединен проводом массы, а во втором пластмассовом корпусе размещен блок управления, содержащий элементы питания 3×1,5 V АА, на передней панели размещены тумблер включения, кнопка пуска, светодиод (сигнализатор включения и указатель питания), сбоку размещены два кабеля ввода для электрической связи с высоковольтным блоком.
На фиг.1 изображен внешний вид устройства в транспортном положении.
На фиг.2 изображен блок питания.
На фиг.3 изображен блок питания в сборе.
На фиг.4 схематично изображено устройство дистанционного розжига факельных газов.
Устройство дистанционного розжига факельных газов содержит блок запорно-регулирующий, блок запально-сигнализирующий, блок управления, трубопроводы. Блок, запально-сигнализирующий дополнительно содержит сборную блочную конструкцию блока электроподжига, включающего блок управления 1 (фиг.1, 4) и высоковольтный блок 2 (фиг.1, 4). Высоковольтный блок выполнен в виде моноблока в пластмассовом корпусе.
Блок управления 1 размещен в пластмассовом корпусе и включает элементы питания 3 (фиг.2, 4) постоянного тока в виде трех аккумуляторных батареек 3×1,5 V АА с электрической схемой соединения с тумблером включения-выключения 4 (фиг.1), кнопкой пуска 5 (фиг.1) и светодиодом 6 (фиг.1) - индикатором включения, размещенных на передней панели пластмассового корпуса 7 (фиг.2), в котором размещены элементы питания. В корпус блока управления заведен провод 8 (фиг.2, 4) марки ПУГНП 2×0,75 длиной 10 м для электрической связи блока управления с высоковольтным блоком 2, соединение провода с элементами блоков выполнено методом пайки оловянно-свинцовым припоем. Основной задачей блока управления является управление работой высоковольтного блока (подачи искры). Время работы элементов питания до замены продолжительное и зависит от количества использования электроподжига и может достигать одного года. Элементы питания 3 установлены в корпусе 7 блока управления. К блоку питания постоянного тока в виде аккумуляторных батареек с тумблером выключателем 4 и индикатором включения 6 аккумуляторных батареек подсоединен при помощи пайки оловянно-свинцовым припоем провод 8, который является проводом питания высоковольтного блока 2 «+» «-». Тумблер выключателя 4, кнопка пуска 5 и индикатор включения 6 размещены на лицевой стороне корпуса 7 блока управления. В корпусе 7 блока управления между аккумуляторными батарейками и контактами соединения с тумблером включения-выключения 4, кнопкой пуска 5 и светодиодом 6 размещен по всей площади корпуса 7 вспененный полиэтилен 9 (фиг.3), обеспечивающий плотное прилегание и теплоизоляцию элементов питания.
Высоковольтный блок включает высоковольтный модуль, находящийся в пластиковом корпусе, соединенный с высоковольтным проводом 10 (фиг.1, 4) с наконечником для запальной свечи, проводом массы 11 (фиг.1, 4) и свечу зажигания (запальная) 12 (фиг.4). В качестве запальной свечи используют, например, автомобильную свечу зажигания марки А17ДВМ, либо А17ДВРМ. Соединение высоковольтного модуля с высоковольтным проводом осуществляется при помощи пайки оловянно-свинцовым припоем с последующей изоляцией. Основной задачей высоковольтного блока является преобразование низкого напряжения, подаваемого от гальванических элементов (4,5 Вольт), в высокое (до 20-30 тысяч Вольт). В качестве высоковольтного модуля применяется схема, собранная из катушки, резистора, диода и транзистора. Данная сборка находится в корпусе и залита эпоксидным компаундом. Масса высоковольтного блока не превышает 250 г.
В транспортном положении блок управления и высоковольтный блок размещены в пластиковом корпусе с ручкой или наплечным ремнем для переноса.
Устройство переносного дистанционного розжига факельных газов повышает надежность розжига рабочего факела и обеспечивает оперативное его восстановление в случае погасания в период пробной эксплуатации, освоения и аварийных ситуаций на промышленных объектах и удаленных промысловых участках. Конструкция проста, компактна, мобильна, с малой массой, с низкой потребляемой мощностью, обеспечивает возможность работы устройства при использовании низковольтных источников энергии для преобразования в высокое напряжение и позволяет решать такие важные проблемы как снижение материальных затрат, расширение функциональных возможностей устройства розжига, сокращение времени процесса розжига газовых горелок факельных установок, при термической утилизации токсичных продуктов производства. Влажность, загрязнения, масляный туман и различные осложненные атмосферно-климатические условия не оказывают отрицательного влияния на процесс розжига.
Устройство работает следующим образом.
Высоковольтный провод с наконечником вставляют в корпус запальной свечи и фиксируют втулкой к электроду свечи. На конце провода массы имеется зажим, «крокодил», который соединяют на корпус запального блока. При помощи магнита высоковольтный блок фиксируют на корпусе запального блока. После соединения высоковольтного блока с запальным блоком, разматывают провод блока управления на безопасное расстояние 10 м, где и происходит управление высоковольтным блоком.
Блок запально-сигнализирующий 13 (фиг.4) предназначен для приготовления горючей смеси в трубопроводах блока, а также ее поджига и формирования фронта пламени в линии пламя переброса и продавливания этого фронта в дежурную горелку оголовка, при осуществлении функции контроля пламени на контрольном щите в операторной.
Основой запального блока является квадратная труба, на которой с помощью кронштейнов закреплены две трубы 50 мм с инжекторами и приборный блок. Свеча розжига установлена в бобышке на трубе пламя переброса.
Топливный газ через клапан поступает на эжекторы запального блока, горючая смесь 14 начинает заполнять трубопроводы дежурной горелки. По истечении 3 минут продувки газовоздушной смесью происходит заполнение труб горючей смесью. Поджиг газовоздушной смеси в запальном блоке производится с пульта блока управления нажатием кнопки «пуск» в течение 0,5 сек.
При нажатии кнопки «пуск» происходит замыкание контактов и через провод подается напряжение от блока управления на высоковольтный блок, который в свою очередь преобразует напряжение подаваемого от гальванических элементов (4,5 Вольт), в высокое напряжение (до 20-30 тысяч Вольт), по высоковольтному проводу с контактом через наконечник свечи поступает на свечу зажигания. С помощью свечи образуется искровой разряд, от которого производится воспламенение горючей (запальной) смеси, создается бегущая огневая волна, которая по трубе достигает дежурной горелки и поджигает ее. В запальном блоке при этом должен раздаться хлопок, что означает воспламенение газовоздушной смеси. При отсутствии «хлопка» в запальном блоке необходимо проверить работу свечи (наличие искры) увеличить или уменьшить подачу воздуха в инжектор (резкий хлопок - много воздуха; мягкий хлопок - мало воздуха).
Внедрение предлагаемого устройства дистанционного розжига факельных газов в нефтегазодобывающую и в нефтегазоперерабатывающую отрасли промышленности позволит повысить функциональную оперативность, эксплуатационную надежность, экологическую безопасность и снизить объемы непроизводственного использования топливного газа при термической утилизации токсичных продуктов производства, особенно в аварийных случаях.
Устройство дистанционного розжига факельных газов имеет простую конструкцию, компактно, мобильно, имеет малую массу. При напряжении в 4,5 В и потребляемом токе 3 А потребляемая мощность составляет 13,5 Вт, обеспечивает возможность работы устройства при использовании низковольтных источников энергии для преобразования в высокое напряжение и позволяет решать такие важные проблемы как снижение материальных затрат, расширение функциональных возможностей устройства розжига, сократить время розжига до 4-5 мин, при термической утилизации токсичных продуктов производства. Влажность, загрязнения, масляный туман и различные осложненные атмосферно-климатические условия не оказывают отрицательного влияния на процесс розжига.