ОГОЛОВОК ФАКЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

Заявляемая полезная модель относится к оголовкам факельных установок для сжигания аварийных, постоянных и периодических выбросов горючих газов и может быть использована в нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.
Известен оголовок факельной установки в виде цилиндрической трубы (см. Стрижевский И.И., Эльнатанов А.И. Факельные установки - М.: Химия, 1979. - 184 с., ил.).
Оголовок работает следующим образом.
Сжигаемый газ поступает в горелку, выполненную в виде цилиндрической трубы, и при выходе поджигается дежурными горелками.
2
2
К недостаткам данного оголовка факельной установки можно отнести то, что горение тяжелого углеводородного газа происходит с большим дымообразованием из-за плохого смешения газа с воздухом, а также то, что при сжигании горючих газов забалластированных инертными N или COпроисходят срывы пламени из-за плохой стабилизации пламени.
Известен также оголовок факельной установки, содержащий цилиндрическую трубу с прикрепленным к ней наружным усеченным конусом, расширяющемся в направлении потока газа, и внутренний конус, установленный с зазором по отношению к наружному и прикрепленный к нему с помощью уголков, ребра которых направлены навстречу потоку газа. Верхнее основание внутреннего конуса расположено выше основания наружного конуса. Угол при вершине внутреннего конуса больше угла при вершине наружного конуса. Уголки установлены между конусами, причем в наружном конусе между полками уголков выполнены окна для прохода воздуха, а к наружному конусу прикреплены желобовковые или уголковые стабилизаторы пламени. Концы стабилизаторов пламени установлены на обечайке (цилиндрической или конической), (патент Российской Федерации на полезную модель №90533 U1, F23D 14/38).
Принцип работы данного оголовка факельной установки заключается в следующем.
Сжигаемый газ поступает в цилиндрическую трубу факельного оголовка. Затем он направляется в кольцевой зазор между конусами, рассекается уголками на ряд струй, которые проходят над уголковыми или желобковыми стабилизаторами пламени. Т.к. угол при вершине внутреннего конуса больше угла наружного конуса, то канал между конусами получается сужающимся, следствием этого являются уменьшенные гидравлические потери. Этому же способствует и выполнение внутреннего конуса с острой вершиной. Обечайка фиксирует положение стабилизаторов пламени и одновременно служит противоветровым экраном. Окна облегчают проток воздуха между струями газа, что обеспечивает хорошее смешение газа и воздуха. Кроме того, наличие окон облегчает сборку узла, состоящего из конусов и уголков. То, что основание конуса расположено выше основания конуса, увеличивает площадь контакта струй газа и воздуха, подсасываемого газом снизу. Выполнение конуса с острой вершиной облегчает его изготовление. Недостатками этого оголовка являются:
- сложность изготовления, в части фиксации положения стабилизаторов пламени и обечайки;
- небольшая высота обечайки не оберегает пламя от задувания ветром;
- недолговечность конструкции, при малых скоростях истечения тяжелых углеводородных газов, сжигаемый газ стекает с уголковых или желобковых стабилизаторов, и горит на обеих сторонах стабилизаторов и обечайке, служащей ветрозащитным экраном, что приводит к их прогоранию и разрушению конструкции в целом;
- дымообразование при горении из-за недостаточного поступления атмосферного воздуха к пламени из центральной части оголовка;
2
2
- недостаточная стабилизация пламени, приводящая к срыву пламени, особенно при сжигании горючих газов забалластированных инертными Nили CO.
2
2
Предлагаемой полезной моделью решаются задачи упрощения изготовления оголовка факельной установки, с одновременным увеличением долговечности и обеспечением достаточного количества воздуха и хорошего смешения с горючим газом для бездымного горения и повышение стабилизации пламени для обеспечения возможности сжигания горючих газов забалластированных инертными N или CO.
2
2
Поставленная задача решается тем, что оголовок факельной установки содержит, как и наиболее близкий к нему известный, цилиндрическую трубу с прикрепленным к ней наружным усеченным конусом, расширяющемся в направлении потока газа, и внутренний конус, установленный с зазором по отношению к наружному и прикрепленный к нему с помощью уголков, ребра которых направлены навстречу потоку газа. Верхнее основание внутреннего конуса расположено выше основания наружного конуса. Угол при вершине внутреннего конуса больше угла при вершине наружного. Уголки установлены между конусами. В отличие от известного оголовка факельной установки, в предлагаемом оголовке к нижней части цилиндрической трубы прикреплен отвод с отверстием, внутренний усеченный конус имеет центральное отверстие, введен патрубок, который соединяет отверстия внутреннего усеченного конуса и отвода для прохода воздуха с центральной части оголовка к пламени: за счет подсоса воздуха в зону горения и тяги, образующейся из-за разницы высот и разных давлений атмосферного воздуха на торцах патрубка, это заставляет перемещаться воздух наверх, для обеспечения бездымного сгорания горючего газа. Для стабилизации и предотвращению срыва пламени при сжигании горючих газов забалластированных инертными N или CO, характеризующихся малой скоростью горения, напротив потока газа установлены стабилизаторы горения, каждый из которых представляет собой обтекаемое тело из металлического прутка диаметром 20 мм в форме скоб, один конец которых крепится на наружных поверхностях наружного усеченного конуса, а другой конец на наружных поверхностях внутреннего усеченного конуса. За стабилизаторами образуются зоны пониженного давления, куда подсасывается воздух, и в которых поддерживается очаги пламени во всем диапазоне скоростей горения горючего газа, происходит хорошее смешение горючего газа с воздухом. Для исключения стекания тяжелых углеводородных газов вниз и горения его на конструкции оголовка, при малых скоростях истечения, оголовок находится внутри нижней части вертикальной вытяжной трубы в которой из-за разницы высот и разных давлений атмосферного воздуха на торцах образуется тяга которая заставляет перемещаться сброс горючего газа наверх. Перемещение атмосферного воздуха внутри вытяжной трубы за счет: тяги и подсоса воздуха к пламени обеспечивает достаточное количество воздуха для бездымного сгорания горючего газа. Вытяжная труба защищает пламя от ветрового воздействия на всю длину пламени. Отсутствие в предлагаемой конструкции уголковых или желобковых стабилизаторов скрепленных с обечайкой упрощает конструкцию оголовка предотвращает касание пламени конструкции оголовка.
На фиг. 1 представлен разрез предлагаемого оголовка факельной установки. На фиг. 2 представлен вид сверху предлагаемого оголовка факельной установки.
Оголовок факельной установки содержит цилиндрическую трубу 1, отвод 2 с отверстием d, к верхней части трубы 1 прикреплен наружный усеченный конус 3, расширяющийся в направлении потока газа. Внутри него установлен внутренний усеченный конус 4, прикрепленный к наружному усеченному конусу 3 с помощью уголков 5, ребра которых направлены навстречу потоку газа. Между наружным усеченным конусом 3 и внутренним усеченным конусом 4 образован кольцевой зазор b. Основание внутреннего усеченного конуса 4 расположено выше верхнего основания наружного усеченного конуса 3. Внутренний усеченный конус 4 имеет центральное отверстие d. К нижней части цилиндрической трубы 1 прикреплен отвод 2 с отверстием. Патрубок 6 соединяет отверстия внутреннего усеченного конуса 4 и отвода 2 для прохода воздуха. Напротив потока газа установлены стабилизаторы горения 7, каждый из которых представляет собой обтекаемое тело из металлического прутка диаметром 20 мм в форме скоб, один конец которых крепится на наружных поверхностях наружного конуса 3, а другой конец крепится на наружных поверхностях внутреннего усеченного конуса 4. Оголовок находится внутри нижней части вытяжной трубы 8, вертикальные оси оголовка и вытяжной трубы совпадают.
2
2
3
4
1
2
Оголовок факельной установки работает следующим образом. Сжигаемый газ поступает в отвод 2, цилиндрическую трубу 1 оголовка. Затем он направляется в кольцевой зазор b между наружным усеченным конусом 3 и внутренним усеченным конусом 4, рассекается уголками 5 на ряд струй, которые проходят через стабилизаторы горения 7. За стабилизаторами горения 7 образуются зоны пониженного давления куда подсасывается воздух, в которых поддерживается очаги пламени во всем диапазоне скоростей горения газа, забалластированного инертными N или CO происходит хорошее смешение горючего газа с атмосферным воздухом. Патрубок 6 соединяет отверстие d отвода 2 с центральным отверстием d внутреннего усеченного конуса 4 и обеспечивает проход воздуха к пламени с центральной части оголовка за счет: подсоса воздуха в зону горения и тяги, образующейся из-за разницы высот и разных давлений атмосферного воздуха P>P на торцах патрубка 6, это заставляет перемещаться воздух наверх для обеспечения бездымного сгорания горючего газа. В вытяжной трубе 8 из-за разницы высот и разных давлений атмосферного воздуха P>Р на торцах вытяжной трубы 8 образуется тяга которая заставляет перемещаться наверх сброс горючего газа, в том числе тяжелого углеводородного. Перемещение воздуха за счет тяги внутри вытяжной трубы 8 и подсос воздуха к пламени обеспечивает достаточное количество воздуха для бездымного сгорания горючего газа. Вытяжная труба 8 полностью защищает пламя от ветрового воздействия.
2
2
2
2
Таким образом, предлагаемый оголовок факельной установки снабжен отводом, патрубком с естественной тягой для прохода атмосферного воздуха в зону горения из центральной части оголовка, наличием стабилизаторов горения газа, забалластированного инертными N или CO в виде обтекаемых тел, упрощение конструкции в связи отсутствием деталей непосредственно контактирующих с пламенем (уголковых или желобковых стабилизаторов скрепленных с обечайкой), вытяжной трубой с естественной тягой атмосферного воздуха, которая полностью защищает пламя от ветрового воздействия, простотой изготовления. Конструкция оголовка факельной установки обеспечивает подвод атмосферного воздуха в зону горения с внешней и внутренней стороны пламени, обеспечивает хорошее смешение сжигаемого газа с атмосферным воздухом, в том числе тяжелых углеводородных газов, отличается повышенной стабилизацией пламени при сжигании газов, забалластированных инертными N или CO, противоветровой устойчивостью и долговечностью из-за отсутствия деталей непосредственно контактирующих с пламенем.