ОГОЛОВОК ФАКЕЛЬНОЙ ТРУБЫ
PORTAL OF FLARE PIPE

Изобретение относится к устройствам для сжигания горючего газа и может быть использовано в нефтегазодобывающей, нефтегазоперерабатывающей и химической отраслях промышленности, в теплотехнических установках энергетики и металлургии.
Известен оголовок факельной трубы (см. Патент РФ №1784081, MKИ F23FG 14/64, БИ №47, 1992 г.).
Прототипом является оголовок факельной трубы (см. Патент РФ №1626048, MKИ F23G 7/06; F23B 5/00, БИ №5, 1991 г.), включающий газоподающую трубу, на выходном конфузорном конце которого выполнены вертикальные вырезы с установленными в них секторами, образующими радиально расходящиеся газоподающие каналы, и стабилизатор пламени в виде пустотелого геометрического тела, открытого сверху, установленного внутри верхней части газоподающей трубы соосно и с зазором к конфузору с подведенными к нему радиальными патрубками, периферийные концы которых сообщены с атмосферой.
Общие недостатки указанных оголовков - низкая эффективность сжигания горючего газа из-за малого притока воздуха в зону горения и низкая надежность, обусловленная прогаром оголовка в результате заваливания на него пламени при сильных боковых ветрах.
Задача предлагаемого изобретения - повышение эффективности сжигания горючего газа и повышение надежности.
Задача осуществляется тем, что в оголовке факельной трубы, включающем газоподающую трубу и стабилизатор пламени в виде пустотелого геометрического тела, установленного на верхнем конце газоподающей трубы, согласно изобретению стабилизатор расположен коаксиально снаружи газоподающей трубы, под стабилизатором соосно и с зазором установлен стакан с центральным и периферийным отверстиями в донышке, причем центральным отверстием стакан укреплен на газоподающей трубе, а в периферийное отверстие вмонтирован поршневой акустический нагнетатель воздуха, кроме того, стабилизатор выполнен в виде цилиндра, нижняя кромка стабилизатора расположена ниже, а верхняя его кромка - выше верхней кромки газоподающей трубы, и диаметр стабилизатора больше диаметра стакана.
На чертеже схематически изображен оголовок факельной трубы.
Оголовок включает газоподающую трубу 1 и стабилизатор 2 пламени в виде пустотелого цилиндра, установленный на верхнем конце газоподающей трубы снаружи и коаксиально ей. Верхняя кромка стабилизатора 2 расположена выше, а нижняя кромка - ниже верхней кромки газоподающей трубы 1. Под стабилизатором 2 соосно и с зазором установлен стакан 3 с центральным 4 и периферийным 5 отверстиями в донышке, причем центральным отверстием стакан укреплен на газоподающей трубе 1, а в периферийное отверстие вмонтирован поршневой акустический нагнетатель 6 воздуха. Диаметр стабилизатора 2 больше диаметра стакана 3.
Поршневой акустический нагнетатель 6 выполнен в виде трубы с расположенным в ней со стороны ее закрытого конца поршнем 7, длина хода которого меньше длины рабочего канала нагнетателя.
Оголовок факельной трубы работает следующим образом.
Горючий газ поступает в стабилизатор 2 по газоподающей трубе 1 снизу. Одновременно в стабилизатор 2 нагнетается воздух поршневым акустическим нагнетателем 6, в котором поршень 7 совершает возвратно-поступательное движение. При прямом ходе поршня 7 воздух, находящийся в рабочем канале нагнетателя 6, выбрасывается через отверстие 5 в стакане 3 в кольцевой канал 8 между стенками газоподающей трубы 1 и стакана 3. Выходящая из кольцевого канала 8 воздушная струя входит в кольцевой канал 9 между стенками газоподающей трубы 1 и стабилизатора 2. Благодаря тому, что диаметр стабилизатора 2 больше диаметра стакана 3, воздушная струя, выходящая из кольцевого канала 8, пройдет зазор 10 и войдет в кольцевой канал 9. Расположение верхней кромки стабилизатора 2 выше, а его нижней кромки - ниже верхней кромки газоподающей трубы 1 - обеспечивает формирование в кольцевом канале 9 устойчивого восходящего воздушного потока.
Выходящая из кольцевого канала 9 с большой скоростью воздушная струя интенсивно перемешивается в цилиндре 2 с горючим газом, и образующаяся смесь горючего газа с воздухом выбрасывается из оголовка вверх. Заваливание пламени на оголовок при горении горючего газа исключено даже при сильных боковых ветрах благодаря большой скорости выбрасываемой из оголовка вверх газовой струи.
При обратном ходе поршня 7 нагнетателя 6 в результате создавшегося разрежения в кольцевом канале 8 и рабочем канале нагнетателя атмосферный воздух устремится через зазор 10 в эти каналы. Одновременно за счет понижения давления в кольцевом канале 9 при выбросе из этого канала вверх воздушной струи происходит эжекторный подсос атмосферного воздуха через зазор 10 и в этот канал.
Максимальный эффект горения горючего газа и стабилизации пламени в вертикальном положении достигается в условиях работы нагнетателя 6 в резонансном режиме. В этом режиме частота вынужденных колебаний поршня 7 совпадает с частотой собственных колебаний столба воздуха в рабочем канале нагнетателя 6 и в кольцевом канале 8, и вследствие явления резонанса в газе возникают периодические ударные волны с большой амплитудой скорости.
Технико-экономический эффект от использования изобретения достигается за счет повышения эффективности сжигания горючего газа и повышения надежности. Это стало возможным благодаря:
размещению стабилизатора коаксиально снаружи газоподающей трубы, наличию установленного под стабилизатором стакана с вмонтированным снизу поршневым акустическим нагнетателем, что обеспечивает подачу в зону горения большого количества воздуха, интенсивное перемешивание горючего газа с воздухом, более полное сгорание горючего газа и стабилизацию пламени в вертикальном положении при боковых ветрах;
выполнению стабилизатора в виде полого цилиндра и расположению его верхней кромки выше, а нижней - ниже верхней кромки газоподающей трубы, что обеспечивает формирование в кольцевом канале между стенками стабилизатора и газоподающей трубы устойчивого восходящего воздушного потока;
превышению диаметра стабилизатора диаметра стакана, что обеспечивает вхождение в кольцевой канал между стенками стабилизатора и газоподводящей трубы всего воздушного потока, выходящего в виде струи из кольцевого канала между стенками стакана и газоподводящей трубы.