ФАКЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к способам сжигания газов на факельных и других установках и может быть использована в нефтяной, газовой, нефтехимической, химической, коксохимической и других отраслях промышленности, где производится термическое обезвреживание газов при невозможности их утилизации в технологических процессах и (или) аварийном их выбросе в атмосферу.
Известно, что бездымное сжигание газов на традиционных факельных установках возможно только в узком расчетном диапазоне расхода газа (как правило, минимального постоянного расхода). При расширении диапазона расхода газа (до определенного предела) бездымное сжигание газов обеспечивается принудительной подачей энергоресурсов (пара или (и) воздуха, или (и) воды). Пар подается для увеличения турбулентности. Воздух обеспечивает полноту сгорания. Вода подается также для увеличения турбулентности газов, образующимся паром, который дает увеличение объема испаряющейся воды в 1700 раз и более. (Стрежевский И.И., Эльнатанов А.И. Факельные установки. Москва: Химия. - 1989 г., стр. 39, 40, 59).
Наиболее близким к заявляемому является факельная установка, принятая в качестве прототипа, для бездымного сжигания газов с использованием подвижного устройства, создающего перепад давления в верхней части оголовка факела, обеспечивающего расчетную скорость истечения сжигаемых газов в зону сжигания (пат. RU №2248502, кл. F23C 11/00, 2005 г.).
Недостатком последнего способа является то, что бездымное сжигание газов переменных расходов и составов на факельной установке обеспечивается при повышенном давлении расчетного диапазона давлений газов в оголовке под подвижным щелевым газовым затвором (подвижным регулирующим устройством), что создает трудности при необходимости сжигания газов из факельных систем низкого давления, не имеющих избыточного давления, достаточного для создания скорости бездымного сжигания и постоянного сжигания незначительных количеств газов (продувочных и затворных газов, постоянных технологических сбросов) при давлении меньшем, чем расчетное давление в факельной системе высокого давления.
Задача полезной модели - обеспечение бездымного сжигания горючих газов переменных расходов, составов, давлений различных факельных систем на факельной установке с принудительной подачей водяного пара или (и) воздуха, или (и) воды.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в факельной установке, содержащей патрубки подвода газа высокого давления и газа низкого давления переменного расхода, устройство регулирования расхода газов, защитный перфорированный кожух, эжектор для смешения газов, в отличие от прототипа, устройство регулирования расхода газов выполнено в виде цилиндрического корпуса, к нижнему концу которого присоединен эжектор, а на верхнем конце корпуса размещен щелевой сопловый аппарат, содержащий поворотные створки, соединенные между собой зубчатыми секторами, к одному из которых гибкой связью крепится груз.
На рисунке показана схема факельной установки, для бездымного сжигания газов переменного расхода, включая принудительную подачу пара, и (или) воздуха, и (или) воды в зону сжигания газов.
Сжигаемые газы подаются к месту сжигания по патрубку высокого давления 1 и по патрубку низкого давления 2. Сужающаяся часть патрубка 1 с присоединенным к ней патрубком 2 образуют эжектор 3. Эжектор 3 входит в нижний конец корпуса 4 устройства регулирования расхода газа, к верхнему концу которого прикреплен сопловый аппарат 5, содержащий поворотные створки 6 и неподвижные боковые пластины 7. Створки 6 снабжены зацепленными между собой зубчатые сектора 8, каждый из которых соединен рычагом 9 со створкой 6. К одному из рычагов 9 крепится тросом 10 груз 11. Сопло 5 представляет собой щелевой выходной аппарат, имеет выход в полость защитного кожуха 12.
Факельная установка действует следующим образом.
По патрубкам 1 и 2 подают газ для сжигания его внутри защитного перфорированного кожуха 12. Газ высокого давления, подаваемый по патрубку 1, попадая в суженную часть, увеличивает свою скорость при одновременном снижении давления в соответствие с законом Бернулли. Присоединенный к этой части патрубка 1 патрубок низкого давления 2 образует с ним эжектор 3, который за счет энергии газа высокого давления захватывает газ низкого давления и подает смесь газов в сопловый аппарат 5. Поток газа, подаваемый в корпус 4, обладает кинетической энергией, которая при взаимодействии со створками 6 заставляет их отклоняться, увеличивая ширину щели S между ними, а, следовательно, и площадь выходного сечения выходного сопла 5. Створки 6 для синхронизации поворота соединены между собой зубчатыми секторами 8, соединяемыми со створками 6 рычагами 9. Для создания момента нагрузки на створках 6, возвращающего створки в исходное состояние при уменьшении скорости потока газа, к рычагу 9 одной из створок 6 тросом 10 крепится груз 11.
Поток газа воздействует на створки 6, увеличивая тем самым расстояние между створками S, увеличивая проходную площадь, в каждый момент времени соответствующий расходу газа, проходящему через щелевое сопло 5. Наличие поворотных створок 6 позволяет расширить диапазон изменения выходного сечения сопла и стабилизировать скорость истечения газа.
Расстояние S может изменяться от 1 мм до 1000 мм, что соответствует изменению расчетного значения для заданной максимальной нагрузки по газу при обеспечении скорости истечения на выходе в диапазоне 0,2÷0,3 М (М - число Маха).
После поджигания горючей смеси газ сгорает выше защитного кожуха 13, причем воздух подается через отверстия в кожухе 12, выполненные в его донной и боковой поверхностях.
Технический результат - обеспечение сжигания горючих газов переменных расходов, включая применение введения пара или воды.