УСТАНОВКА ДЛЯ СЖИГАНИЯ ГАЗА
GAS BURNING UNIT

Изобретение относится к энергетике и предназначено для полного сжигания газа, в частности, для дожигания попутного нефтяного газа, выходящего вследствие добычи нефти в скважине и транспортировки нефти в нефтепроводе.
Известно устройство для сжигания попутного нефтяного газа [RU №2194921, опубликовано 20.02.2002, МПК F23D 14/66, F23K 5/20], которое содержит трубу для попутного нефтяного газа и трубу для выхода продуктов сгорания, камеру нагрева и поддувало, соединенные с камерой сгорания, содержащей электрод для воспламенения нефтяного попутного газа.
Недостатки известного устройства обусловлены наличием металлоемких конструктивных составляющих, таких как трубы, камера нагрева, поддувало, соединенные с камерой сгорания. Это повышает материалоемкость и себестоимость устройства, одновременно снижая его эксплуатационные возможности.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является устройство для сжигания газа [RU №105406, опубликовано 10.06.2011, МПК F23D 14/22], содержащее камеру сгорания, выполненную в виде полого металлического корпуса с центральным сквозным каналом, оснащенную двумя стойками и представляющую собой геометрическую фигуру, выполненную со спирально расположенными на боковых стенках щелями, причем полый корпус выполнен цилиндрическим или в виде усеченного конуса из термостойкой нержавеющей стали.
Недостатком известного устройства является перегрев металлической ленты за счет инфракрасного излучения. Во избежание этого приходится использовать дорогостоящую жаропрочную сталь, содержащую вольфрам. Кроме того, в известной конструкции отсутствует возможность утилизации тепла с получением теплоносителя и последующей его передачи потребителям.
Задачей изобретения является усовершенствование известной установки, расширение ее функциональных возможностей.
Указанная задача решается тем, что в установке для сжигания газа, содержащей камеру сгорания, представляющую собой корпус в виде металлической ленты, спирально сформированной и закрепленной на стойках с образованием центрального сквозного канала и щелей между витками, внутри ленты по всей ее длине закреплена металлическая труба для теплоносителя, повторяющая спиральную форму ленты, при этом вход теплоносителя расположен в верхней части установки, а выход - в нижней. Корпус выполнен цилиндрическим или в виде усеченного конуса из термостойкой нержавеющей стали.
Техническим результатом настоящего изобретения является снижение температуры нагрева применяемой в конструкции металлической ленты, что позволяет использовать менее дорогостоящий металл, приводящий к снижению стоимости установки в целом. Вторым положительным эффектом является максимальная утилизация тепла сжигаемого газа. Это позволяет получить тепловую энергию, предназначенную для реализации. Утилизированное тепло в виде теплоносителя может быть использовано для отопления жилого сектора, промышленных объектов и на другие нужды.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
- на фиг. 1 изображен общий вид установки для сжигания газа (в разрезе);
- на фиг. 2 схематично показан процесс поступления воздуха в установку, его нагрев, отражение от металлической ленты с образованием ИК-излучений;
- на фиг. 3 схематично изображен процесс нагрева теплоносителя в металлической трубе, синим указан холодный теплоноситель, красным -нагретый;
- на фиг. 4 показан пример использования установки с последующим использованием теплоносителя.
- на фиг. 5 - фотография работающей экспериментальной установки.
Установка для сжигания газа, в том числе для дожигания попутного нефтяного газа, содержит камеру сгорания 1, с устройством для воспламенения газа, например, в виде форсунки 2, расположенной вблизи оголовка пламени факела. Камера сгорания 1 представляет собой полый металлический корпус 3 образованный металлической лентой 4, спирально сформированной с образованием центрального сквозного канала и щелей 5 между витками ленты 4. Щели 5 выполняют таким образом, чтобы боковой ветер не воздействовал на пламя внутри корпуса 3, не гасил пламя. В отличие от прототипа, витки спирали металлической ленты 4 перекрывают друг друга, без образования бокового сквозного зазора, таким образом поток входящего в корпус воздуха осуществляется по щелям 5 снизу - вверх (Фиг. 2). Корпус 3 жестко связан с тремя вертикальными металлическими стойками 6, нижние основания 7 которых закреплены, например, посредством анкеров 8 непосредственно в грунте. Корпус 3 может быть выполнен в виде цилиндра или усеченным с конусом, нижнее основание которого имеет меньший диаметр, чем верхнее основание. Лента 4 корпуса 3 выполнена из термостойкой нержавеющей стали, преимущественно полированной. Вариант с полированной нержавеющей сталью предпочтителен вследствие более высокого коэффициента отражения. Внутри ленты 4 по всей ее длине закреплена металлическая труба 9 для прохождения теплоносителя. Труба 9 повторяет спиральную форму ленты 4 и имеет сплошной металлический контакт с ней, обеспечивающий наилучшую теплопередачу от ленты 4 трубе 9, также при этом охлаждая ленту 4. Вход теплоносителя 10 в трубу 9 осуществляется в верхней части установки. Подача теплоносителя может осуществляться, например, при помощи насоса 11, или от центральной системы водоснабжения. Выход теплоносителя 12 отбирается из нижней части установки. Подача теплоносителя в верхней части установки обусловлено тем, что в верхней части температура внутри корпуса 3 выше, чем в нижней его части, такое расположение обеспечивает охлаждение трубой 9 с холодным теплоносителем нагретой ленты 4, как показано на фиг. 3.
Установка для сжигания газа работает следующим образом.
Газ или попутный нефтяной газ подается на форсунку 2, сжигается, тепловое (инфракрасное) излучение с помощью спирального зеркала корпуса 3, образуемого лентой 4 камеры сгорания 1, отражаясь, возвращается в зону горения внутри камеры сгорания 1, за счет этого увеличивается скорость горения и потока сжигаемого газа. Поток продуктов горения (газа) через щели 5 вовлекает наружный холодный воздух в зону горения (Фиг. 2), за счет чего охлаждается зеркало камеры сгорания 1. В установке, по трубе 9 циркулирует теплоноситель, например, вода или антифриз. Тепловое излучение в камере сгорания 1 нагревает трубу 9 с теплоносителем, утилизируется всем змеевиком образуемом трубой 9, и в дальнейшем используется для обогрева помещений и на другие нужды. Вследствие конструктивных особенностей заявляемой установки внутри установки создается температура горения, достаточная для полного окисления меркаптанов, сероводорода и капельной жидкости, а высокая скорость потока не дает окислиться азоту из атмосферы.
В ходе экспериментальных испытаний заявляемой установки были замерены показатели ее работы. Результаты сравнительных замеров при сжигании газа в известной факельной установке УФО-50 и в предлагаемой установке приведены в таблицах 1 и 2.
Установка позволяет произвести достаточное количество теплоносителя для отопления жилых, хозяйственных и производственных помещений. Имеет небольшую металлоемкость и материалоемкость, мобильна, легко перемещается в нужное место и занимает любое положение (горизонтальное или вертикальное), что также повышает его эксплуатационные возможности. При эксплуатации заявленной установки выявлен дополнительный эффект - значительное снижение выброса в окружающую среду продуктов, полученных от процесса сжигания газа за счет наличия спиралеобразных щелей, задерживающих сажу, микроскопическую пыль и шлаки.