СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ И УЛУЧШЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ФАКЕЛЬНОГО НАКОНЕЧНИКА, ФАКЕЛЬНЫЙ НАКОНЕЧНИК
METHOD TO INCREASE DURABILITY AND IMPROVE CHARACTERISTICS OF FLARE TIP, FLARE TIP

Область изобретения
Изобретение относится к факельным наконечникам, применяемым в нефтехимической промышленности для сжигания бросовых газов при производстве и/или переработке продуктов на основе нефти. В особо предпочтительных формах настоящее изобретение относится к факельным наконечникам, покрытым материалом с низким коэффициентом излучения для повышения долговечности и улучшения характеристик.
Предпосылки создания и краткое описание изобретения
Факельные наконечники известны в нефтехимической промышленности, где они используются для сжигания бросовых газов, генерируемых при добыче и/или переработке нефти. Факельные наконечники, таким образом, во время эксплуатации подвергаются прямому воздействию пламени, которое, разумеется, является весьма разрушительным. В результате, факельные наконечники приходится периодически выводить из эксплуатации и ремонтировать, что влечет увеличение производственных издержек.
Таким образом, было бы весьма желательно увеличить межремонтный период факельных наконечников. Также было бы желательно улучшить эксплуатационные характеристики факельных наконечников. Настоящее изобретение направлено на удовлетворение этих потребностей.
В широком смысле настоящее изобретение направлено на применение покрытия с низким коэффициентом излучения (энергосберегающего покрытия) на факельных наконечниках для увеличения их срока службы, повышения структурной целостности факельного наконечника и/или более стабильной формы факела в широком диапазоне рабочих условий. Согласно некоторым вариантам настоящего изобретения покрытия с низким коэффициентом излучения могут применяться на горелке факельного наконечника, и/или на поверхностях внешнего компонента для уменьшения прямого излучения пламени и теплопроводности.
В соответствии с некоторыми вариантами настоящего изобретения материал покрытия с низким коэффициентом излучения имеет коэффициент излучения менее 0,80, предпочтительно от 0,20 до 0,78. Толщина покрытия из материала с низким коэффициентом излучения составляет предпочтительно от приблизительно 1 мил до приблизительно 25 мил и, более предпочтительно, от 2 мил до приблизительно 8 мил. Плотность покрытия из материала с низким коэффициентом излучения предпочтительно составляет, по меньшей мере, приблизительно 65%, более предпочтительно, от приблизительно 80% до приблизительно 100%.
Улучшенные факельные наконечники по настоящему изобретению, таким образом, существенно меньше подвержены деформации и перекашиванию горелки, а также ее внутренних и/или внешних компонентов, что дает увеличение срока службы. Керамические покрытия с низким коэффициентом излучения по настоящему изобретению обеспечивают повышение сопротивляемости коррозии и окислению и дополнительно продлевают срок службы факельных наконечников и их внутренних и/или внешних компонентов.
Согласно настоящему изобретению обеспечивается способ повышения долговечности и улучшения характеристик факельного наконечника, при котором наносят покрытие, состоящее из материала с низким коэффициентом излучения на одну или более из поверхностей компонента факельного наконечника для уменьшения прямого излучения пламени и теплопроводности при работе факельного наконечника.
Предпочтительно покрытие наносят на поверхности факельной бочки, элемента горелки и/или стабилизирующего язычка факельного наконечника.
Предпочтительно факельный наконечник содержит горелку факельного наконечника, и покрытие наносят на горелку.
Согласно настоящему изобретению обеспечивается факельный наконечник, содержащий покрытие на одной или более из поверхностей компонента, содержащее материал с низким коэффициентом излучения.
Предпочтительно наконечник содержит факельную бочку, элемент горелки и, по меньшей мере, один стабилизирующий язычок, и в котором на поверхность, по меньшей мере, одного из факельной бочки, элемента горелки и стабилизирующего язычка нанесено покрытие.
Эти и другие аспекты и преимущества настоящего изобретения будут очевидны из нижеследующего подробного описания предпочтительных иллюстративных вариантов.
На чертеже изображен вид в перспективе иллюстративного факельного наконечника по настоящему изобретению.
Подробное описание предпочтительных вариантов
Согласно предпочтительному в настоящее время варианту осуществления настоящего изобретения, материал с низким коэффициентом излучения нанесен на горелку факельного наконечника и на поверхности внешних и/или внутренних компонентов для уменьшения прямого излучения пламени и теплопроводности. На чертеже показан иллюстративный факельный наконечник 10, имеющий факельную бочку 12, которая заканчивается перфорированной насадкой 14. По окружности насадки 14 разнесены язычки 16 стабилизации пламени, обеспечивающие стабильное и высокоэффективное горение множества потоков газа. Согласно особенно предпочтительному варианту настоящего изобретения, все внешние и внутренние поверхности факельного наконечника 10, которые могут быть подвержены воздействию пламени и сопутствующего ему излучения, покрыты керамическим материалом с низким коэффициентом излучения. Структуры с покрытием, таким образом, включают, например, по меньшей мере, верхнюю часть бочки 12 факела, насадку 14 и/или стабилизирующие язычки 16.
В настоящем описании коэффициент излучения означает безразмерное число, измеренное по шкале от нуля (полное отражение энергии) до 1,0 (идеальное "черное тело", полностью поглощающее и повторно излучающее энергию). Согласно настоящему изобретению, термин "относительно низкий коэффициент излучения" относится к материалам покрытия, имеющим коэффициент излучения менее 0,80, и особенно к материалам, имеющим коэффициент излучения от приблизительно 0,20 до приблизительно 0,78.
При реализации настоящего изобретения можно использовать практически любой коммерчески доступный материал покрытия с низким коэффициентом излучения. Например, одним предпочтительным в настоящее время керамическим материалом покрытия с низким коэффициентом излучения является керамическое покрытие CERAC М700, выпускаемое компанией Cetec, Ltd. из Berea, Jhio, имеющее коэффициент излучения приблизительно 0,75.
Толщина керамического материала покрытия с низким коэффициентом излучения не критична, но меняется в зависимости от требуемого результирующего тепловыделения и/или конкретного материала, образующего покрытие. Так, подходящая толщина покрытия может составлять от приблизительно 1 мил до приблизительно 25 мил и, более предпочтительно, от приблизительно 2 мил до приблизительно 8 мил. Плотность покрытия из материала с низким коэффициентом излучения предпочтительно составляет, по меньшей мере, приблизительно 65%, более предпочтительно, от приблизительно 80% до приблизительно 100%. Под "плотностью покрытия" понимается количество (вес.%) керамического материала с низким коэффициентом излучения, присутствующего в покрытии.
Материал покрытия с низким коэффициентом излучения может наноситься на компоненты факельного наконечника любым известным способом, например, пульверизатором, во время изготовления факельного наконечника, или при ремонте снятого (т.е. не находящегося при рабочей температуре) факельного наконечника.
Настоящее изобретение будет более понятно из нижеследующего неограничивающего примера.
Пример
Высокотемпературное покрытие с низким коэффициентом излучения (высокотемпературное керамическое покрытие СЕТЕК М720 с коэффициентом излучения приблизительно 0,75) было нанесено на факельный наконечник, изготовленный компанией Callidus Technologies LLC. В этом покрытии используется нетоксичный, невоспламеняемый носитель с высокотемпературным керамическим связующим, и покрытие наносится распылением обычным распылительным оборудованием на конструкции факельного наконечника, подверженные прямому воздействию пламени при работе. Затем нанесенному покрытию давали высохнуть на воздухе в течение 4 часов и проводили отвердевание при 1500°F (приблизительно 816°С). После отвердевания покрытие на поверхностях факельного наконечника имело толщину приблизительно 3 мил и плотность материала покрытия составляла приблизительно 100%. Покрытие предназначалось для создания теплового барьера, для защиты от окисления и коррозии металлических подложек при температуре 2400°F (приблизительно 1316°С), а также для уменьшения коробления, растрескивания под воздействием напряжений и выщелачивания сплава. Покрытие также было предназначено для равномерного распределения теплоты для замкнутой системы факела.
Факельный наконечник с нанесенным материалом покрытия с низким коэффициентом излучения был введен в эксплуатацию для сжигания бросовых газов. Приблизительно через шесть месяцев непрерывной работы состояние поверхностей факельного наконечника с нанесенным покрытием было подвергнуто визуальной проверке и было найдено удовлетворительным, что указывает, что материал покрытия обеспечил защиту от прямого воздействия пламени при работе факела.
Хотя настоящее изобретение было описано со ссылками на предпочтительный в настоящее время вариант, следует понимать, что изобретение не ограничивается описанным вариантом, но охватывает различные модификации и эквивалентные конструкции, входящие в изобретательскую идею и в объем приложенной формулы изобретения.