СИСТЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЗАЖИГАНИЯ
ELECTRICAL IGNITION SYSTEM

Изобретение относится к области нефтегазодобычи и нефтехимпереработке, в частности к устройствам электророзжига горелок факельных устройств.
Известны системы электрического зажигания в факельных оголовках факельных установок (Патенты RU №2344345 F23Q 9/08, RU №90532 F23Q 9/08, RU №76422 F23D 14/02), содержащие электроды для искрового воспламенения с токопроводом от источника высокого напряжения. Во всех случаях электрод запальника находится под воздействием температур выше температуры плавления металла, а также под воздействием термоударов.
Известна система электрического зажигания (Патент RU №60681 F23Q 21/00), содержащая электроразрядник и секционный токопровод для удаления источника высокого напряжения из зоны высоких температур, причем токопровод высокого напряжения выполнен из голой металлической струны внутри по центру трубы, состоящей из отдельных глухих секций, жестко соединенных между собой.
Недостатком этой конструкции является незащищенность от термоударов, высоких температур и внешних климатических воздействий самого разрядного устройства. Кроме того, накапливающийся конденсат и проникающая в замкнутые секции жидкость снаружи через неплотности может привести к электроразряду струны на корпус секции.
Известна система электрического зажигания, содержащая центральный электрод, защитную решетку и корпус, выполненные из трубок (Патент RU №81788 F23Q 21/00).
Недостаток этой системы электрического зажигания заключается в низкой жаропрочности конструкции в целом и трубок в частности. Наружная часть центрального электрода продувается горячим воздухом практически из зоны пламени, т.е. охлаждение неэффективно, что приводит к преждевременному сгоранию трубок и, т.о., к необходимости полной замены электрозапальника.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности работы системы электрического зажигания путем повышения электропрочности центрального электрода и токопровода, а также снижения жаровой нагрузки на конструкцию за счет более интенсивного воздушного охлаждения.
Сущность изобретения заключается в том, что в системе электрического зажигания, содержащей источник высокого напряжения, соединенный с ним своим нижним концом токопровод, выполненный из состыкованных трубчатых секций, внутри которых между торцевыми изоляторами натянута металлическая токопроводящая струна и, пристыкованный к верхнему концу токопровода, электрозапальник, в полом цилиндрическом, с дренажным отверстием, корпусе которого размещена внутренняя часть центрального составного электрода, а наружная часть электрода в виде продуваемой трубки на торце образует искровой промежуток с дугой полой трубки защитной решетки, центральный составной электрод полностью выполнен полым с продувочными отверстиями на трубке внутренней его части, концы полых трубок решетки, имеющие в наивысших частях дуг продувочные отверстия, направлены внутрь полости цилиндрического корпуса электрозапальника, а дренажные отверстия выполнены в торце цилиндрического корпуса и торцах трубных секций токопровода, все внутренние полости которых сообщаются между собой через дренажные отверстия во фланцевых соединениях, кроме самого нижнего от кожуха источника высокого напряжения фланцевого соединения, выше которого выполнено наружное дренажное отверстие из полости токопровода.
Кроме того, наружное дренажное отверстие трубчатой секции токопрововода выполнено в виде присоединительного патрубка к источнику принудительной подачи воздуха или горючего газ, а в защитной решетке вершины дуг с продувочными отверстиями жестко закреплены внутри диагональных боковых отверстий конической втулки, причем защитная решетка с центральным составным электродом выполнены съемными.
Дренажные отверстия в торцах фланцевых соединений направлены к внутренней стенке трубчатых секций токопровода.
На Фиг.1 изображен общий вид системы электрического зажигания, на Фиг.2 - конструкция электрозапальника с фланцевым соединением.
Система содержит источник высокого напряжения (не показан) под кожухом 1, токопровод из состыкованных трубчатых секций 2, электрозапальник 3 с центральным составным электродом 4 и защитной решеткой 5, образующие искровой зазор 6.
Центральный составной электрод 4 выполнен полым, из трубки наружной части 7 и трубки внутренней части 8, изолированных от полого цилиндрического корпуса 9 электрозапальника 3 верхним 10 и нижним 11 изоляторами. Верхний изолятор защищен конусным экраном 12. На трубке внутренней части 8 центрального составного электрода 4 выполнены боковые продувочные отверстия 13, образующие герметичное соединение внутренней полости всего центрального составного электрода 4 с внутренней полостью цилиндрического корпуса 9 электрозапальника 3.
Во фланцевых соединениях 14 цилиндрического корпуса 9 и трубчатых секций токопровода 2 выполнены дренажные торцевые сквозные периферические отверстия 15, образующие герметичное сообщение полости корпуса 9 электрозапальника 3 с внутренней полостью всех трубчатых секций токопровода 2.
Защитная решетка 5 выполнена из не менее двух согнутых полых трубок 16, концы которых закреплены в съемной крышке 17 цилиндрического корпуса 9, образуя герметичное соединение внутренней полости трубок 16 с внутренней полостью цилиндрического корпуса 9 электрозапальника 3.
В вершинах дуговых изгибов полых трубок 16 защитной решетки 5 имеются продувочные отверстия 18, расположенные над торцом трубки наружной части 7 центрального электрода 4. Трубка нижней части 8 центрального электрода 4 соединена с источником высокого напряжения через металлическую струну, натянутую внутри тубчатых секций токопровода 2 между торцевыми изоляторами (не показано).
Вершины дуг полых трубок 16 защитной решетки 5 с продувочными отверстиями 18 жестко закреплены внутри диагональных боковых отверстий конической втулки 19, которая с торцом трубки наружной части 7 центрального электрода 4 образует искровой зазор 6.
Выше фланцевого соединения без дренажных отверстий, соединяющего кожух 1 источника высокого напряжения с нижней трубчатой секцией токопровода 2, из полости трубчатой секции токопровода 2 выполнено наружное дренажное отверстие с патрубком 20 для сообщения полости с окружающим пространством.
Система работает следующим образом.
Искровой разрядный промежуток 6 размещают в зоне розжига газовой смеси, подаваемой на дежурную горелку или оголовок факела. После подачи электропитания на источник высокого напряжения, а затем с источника посредством трубчатого токопровода 2 - на электрозапальник 3, между центральным электродом 4 и втулкой 19 или дугами полых трубок 16 защитной решетки 5 в искровом зазоре 6 возникает высковольтный электрический разряд. Происходит розжиг газовой смеси, подаваемой в оголовок факела по газовой трубе.
В полости цилиндрического корпуса 9 электрозапальника 3 и трубчатых секций токопровода 2, находящихся под воздействием ударных знакопеременных температурных нагрузок до 1000°С, может образоваться конденсат. Сброс конденсата произойдет через дренажные отверстия 15 в торцах цилиндрического корпуса 9 электрозапальника 3 и трубчатых токопроводов 2 во фланцевых соединениях 14 и через отверстие с патрубком 20 в нижней секции токопровода 2 в окружающее пространство. Конденсат, в то же время, будет испаряться под воздействием потока воздуха, проходящего по тому же каналу в полость трубчатых секций токопровода 2 и цилиндрического корпуса 9 электрозапальника 3 вследствие воздушной тяги, создаваемой потоком воздуха, вызванным нагревом электрозапальника 3 и верхних трубчатых секций токовода 2 от факельного огня. Поток воздуха, проходя через отверстие с патрубоком 20, дренажные отверстия 15 фланцевых соединений 14 трубчатых секций токовода 2 и цилиндрического корпуса 9 электрозапальника 3 и поступая в продувные отверстия 13 внутренней части трубки 8 центрального электрода 4 и через съемную крышку 17 цилиндрического корпуса 9 в полости трубок 16 защитной решетки 5, выходит наружу в окружающее пространство через продувочные отверстия 18 в дугах трубок 16 и торцевое отверстие трубки наружной части 7 центрального электрода 4 через внутреннюю полость конической втулки 19.
Таким образом, происходит процесс охлаждения конструкции в целом потоком охлаждающего воздуха и обеспечивается снижение жаровой нагрузки на конструкцию электрозапальника и токопровода, а также повышение их электропрочности.
В отдельных случаях каналом воздушного охлаждения можно воспользоваться для подачи пилотного газа для розжига основной горелки факельного оголовка.
Крышка 17 цилиндрического корпуса 9 электрозапальника 3 выполнена съемной для замены в случае прогара трубки наружной части 7 центрального электрода 4 и трубок 16 защитной решетки 5, не меняя весь электрозапальник 3.
Коническая втулка 19 позволяет удержать трубки 16 защитной решетки 5 от смещения при сильном температурном воздействии.