УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИНУДИТЕЛЬНОГО СЖИГАНИЯ СБРОСНЫХ ГАЗОВ
DEVICE FOR FORCED COMBUSTION OF WASTE GAS

Изобретение относится к области борьбы с загрязнением атмосферы, в частности к устройствам сбросных газов, и может быть использовано на предприятиях химической и нефтехимической промышленности при аварийных сбросах и при ремонте технологического оборудования.
1
Известны устройства для сжигания газообразных отходов в открытой атмосфере в основном в диффузионном режиме с привлечением первичного объема воздуха (α) эжекционными способами за счет кинетической энергии самого газа (заявка Франции №2304856, кл. F23G 7/00, 1976 г.). Однако обеспечить качественное смесеобразование в таких устройствах при сжигании больших объемов сбросных газов, особенно при аварийных режимах, не удается, так как не обеспечивается полнота сгорания углеводородов, что приводит к загрязнению окружающей среды.
Известны установки факельные модернизированные, в которых использована труба Вентури, охватывающая газоподающую трубу, создавая кольцевое пространство между трубным выходом и внутренней образующей трубы Вентури, в которое направляются восходящие потоки воздуха (патент США №3954386, кл. 431/285, МПК F23G 9/00, 1976 г., ксерокопия прилагается).
Недостатком установки является то, что она обеспечивает спутное движение потока газа и воздуха, при этом окислитель молекулярной диффузией (воздух) может проникнуть в холодный газовый поток в пределах достижения уровня α=1,0. В центральной части газового потока продолжается процесс диффузии кислорода из атмосферного воздуха в осложненных условиях, создавая гетерогенные зоны. Полнота сгорания углеводородов не обеспечивается, происходят выбросы сажистых соединений.
Известна факельная установка для сжигания сбросных газов спутного типа, делящая газовый поток на отдельные струи, в которые спутно подсасываются потоки воздуха из атмосферы и частично за счет рециркуляции путем установки плохо обтекаемых тел (http://www.technotecs.ru/fakel-tech, shtin 27.10.2008, ксерокопия прилагается).
Недостатки отмеченных устройств также связаны с малым объемом первичного воздуха. При залповых выбросах в среде плотной газовой струи процесс диффузии замедляется, выбросы сгорают в гетерогенном режиме.
3
Наиболее близким предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для сжигания сбросных газов (авторское свидетельство №907346 от 21.10.1981, М. кл. F29G 7/06), содержащее трубу Вентури с установленной соосно газовой трубой с конусным выходом, образующей кольцевой зазор в горловине трубы Вентури. В кольцевой зазор установлены короба, нижней частью охватывающие конусный выход газоподводящей трубы. Верхняя часть трубы Вентури выполнена в виде полусферической чаши, вход в которую разделен посредством перегородок на ряд секторов, образующих воздушные окна, забирающие воздух за счет разности гидростатических давлений.
Недостатком установки является то, что при залповых выбросах не обеспечивается полнота смесеобразования даже на уровне первичного воздуха. Воздушные короба в основании полусферической чаши, разделяя газовый поток на ряд секторов, не могут рассечь центральную часть газового потока воздушными струями ввиду их небольшого объема и скорости. Поэтому центральная часть газового потока сгорает в диффузионном режиме, создавая гетерогенные зоны, сопровождающиеся сажистыми и канцерогенными выбросами.
Изобретение направлено на повышение эффективности сжигания сбросных газов в открытой атмосфере, снижение выбросов в атмосферу вредных продуктов неполного сгорания.
Результат достигается тем, что в устройстве для принудительного сжигания сбросных газов, содержащем трубу Вентури с установленной в ней соосно газоподводящей трубой с конусным выходом, согласно изобретению газоподводящая труба снабжена раструбом, перекрывающим горловину трубы Вентури, на раструб установлен конус с рассечками. Труба Вентури выполнена двустенной, полой, основанием установлена на вентиляционный тор-короб, соединенный с распределительными трубами вентиляционного коллектора. Внутренняя стенка трубы Вентури выполнена с рассечками, смещенными относительно рассечек конуса газоподающей трубы по принципу гребенки. Вентиляционный коллектор оснащен нормально открытыми створками и патрубком для подключения тягодутьевой установки.
Изобретение поясняется на чертежах. На фиг.1 схематично представлен оголовок устройства для принудительного сжигания сбросных газов, вид сверху, разрез по I-I. На фиг.2 схематично представлен вентиляционный коллектор устройства, на фиг.3 - конус, на фиг.4 - труба Вентури.
Устройство для сжигания сбросных газов включает факельный оголовок (фиг.1), состоящий из газоподводящей трубы 1, имеющей раструб 2, на который установлен конус 3. На поверхности конуса нанесены рассечки в виде прямоугольников вдоль его образующих с углом, например 12° (фиг.3). Труба Вентури 4 выполнена двустенной, полой. Ее внутренняя стенка также выполнена с рассечками, аналогичными рассечкам конуса 3, но их положение имеет смещение по отношению к рассечкам конуса на половину расстояния между ними (угол 6°) (фиг.4). Площадь рассечек на конусе равна площади сечения газоподающей трубы, а общая площадь рассечек на внутренней поверхности трубы Вентури должна быть достаточной для подачи расчетного объема воздуха. На верхнем торце трубы Вентури установлено жаростойкое кольцо 5. По периметру трубы Вентури 4 расположены дежурные факелы 6. Труба Вентури в своей нижней части опирается основанием кольцевым зазором на вентиляционный тор-короб 7, соединенный с распределительными трубами 8, подающими воздух от вентиляционного коллектора 9 с нижней части установки. Коллектор 9 (фиг.2) снабжен патрубком 10 для подсоединения тягодутьевой установки. Створки 11 коллектора 9 предназначены для создания естественной тяги и при работе устройства в расчетном (штатном) режиме открыты. При включении тягодутьевой установки (аварийный случай) створки 11 под давлением воздуха закрываются. Вентиляционный коллектор 9 и газоподводящая труба 1 установлены на общей платформе 12. В верхней части газоподающей трубы (у основания раструба 2) установлен огнепреградитель 13.
Устройство работает следующим образом.
1
Сбросный газ подается по трубе 1 на уровне факельного оголовка в раструбе 2. Сечение трубы расширяется, и скорость газа снижается. На раструб 2 надет конус 3 с прямоугольными рассечками с общей площадью, большей площади сечения трубы 1. Сбросный газ вытекает на поверхность конуса 3, образуя газовые струи по периметру конуса. Навстречу газовым струям в их промежуток по принципу гребенки устремляются более мощные струи воздуха из прямоугольных рассечек трубы Вентури 4. Таким образом турбулизированный газовоздушный поток выбрасывается в верхнюю часть трубы Вентури, где находятся дежурные факелы 6. Масса турбулизированной газовоздушной смеси воспламеняется по всему объему и горит в начальном кинетическом режиме, так как отсутствует центральный жестко сформированный центр факела. Зная сочетание приблизительного состава газа и воздуха, можно регулировать первичный объем воздуха (α) тягодутьевой установкой.
Таким образом создаются условия для регулирования подвода воздуха в основание газового факела и турбулизирования его во всем объеме, не оставляя зон для гетерогенных процессов при сжигании большого объема газа в диффузионном режиме.
Предлагаемое устройство позволяет в значительной мере повысить эффективность сжигания сбросных газов и снизить выброс в атмосферу продуктов неполного сгорания и канцерогенов.