УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИГАНИЯ СБРОСНЫХ ГАЗОВ Российский патент 1995 года по МПК F23G7/06 

Изобретение относится к устройствам для сжигания сбросных газов и может быть использовано в нефтяной, газовой, химической промышленности и других отраслях народного хозяйства при сжигании сбросных и отходящих газов в факелах, а также при вынужденном сжигании газов в аварийном режиме при ремонте оборудования.

Известно устройство для сжигания сбросных газов, содержащее трубу Вентури с установленной в ней соосно подводящей трубой с конусным выходом, образующей кольцевой зазор в горловине трубы Вентури, полусферическую чашу, размещенную на конусном выходе подводящей трубы и переходящую в основании в двойной конус, выполненный в виде коробов, нижней частью охватывающих конусный выход подводящей трубы, а верхняя часть двойного конуса разделена на ряд секторов посредством перегородок, эжекционные горелки, установленные в верхней части полусферичекой чаши, воздухоподводящие сопла, выполненные в виде щелей и расположенные симметрично горелкам.

При использовании известного устройства для сжигания сбросных газов в большом количестве даже при необходимой турбулизации не обеспечивается достаточное смесеобразование, что ведет к неполноценному сгоранию сбросных газов. В этом случае значительная часть объема турбулентного диффузионного факела остается инертной, не использованной из-за недостаточной подачи воздуха в корень факела, что ведет к термическому разложению углеводородных газов, гетерогенным процессам и выделению большого количества вредных веществ.

Вследствие переноса большого количества сбросного газа, продуктов сгорания и воздуха под воздействием турбулентных пульсаций фронт горения в турбулентном диффузионном факеле получается волнистым, размытым, разорванным на отдельные части и слабо устойчивым, так как зажигание происходит по периферии струи и зажигающее кольцо перестает выполнять роль источника зажигания, что снижает устойчивость зажигания пламени.

Недостатком данной конструкции устройства является проникновение сильного ветрового потока чеpез воздухоподводящие щели во внутрь полусферической чаши, что может привести к отрыву пламени и его погасанию, а это в свою очередь снижает устойчивость горения факела устройства.

Техническим результатом является повышение эффективности сжигания сбросных газов в открытой атмосфере и снижение выброса вредных веществ, повышение устойчивости зажигания пламени и устройства, расширение пределов устойчивого горения факела.

Это достигается тем, что известное устройство, содержащее трубу Вентури с установленной в ней соосно подводящей трубой с конусным выходом, образующей кольцевой зазор в горловине трубы Вентури, полусферическую чашу, размещенную на конусном выходе подводящей трубы и переходящую в основании в двойной конус, выполненный в виде коробов, нижней частью охватывающих конусный выход подводящей трубы, а верхняя часть двойного конуса, разделенная на ряд секторов посредством перегородок, эжекционные горелки, установленные в верхней части полусферической чаши, воздухоподводящие сопла, выполненные в виде щелей и расположенные симметрично горелкам; в подводящей трубе с конусным выходом установлена воздухоподводящая труба с кольцевым зазором, а входной части которой под углом к ее оси выполнены воздухозаборные трубки, торцы которых закреплены в отверстиях подводящей трубы; плосколопаточный завихритель размещен вокруг воздухоподводящей трубы на ее выходной части; оно снабжено обечайкой, охватывающей полусферическую чашу и образованием кольцевого конфузорного проема, сообщенного с атмосферой.

В отличие от известного устройства установка в подводящей трубе с конусным выходом воздухоподводящей трубы с кольцевым зазором, в входной части которой под углом к ее оси выполнены воздухозаборные трубки, торцы которых закреплены в отверстиях подводящей трубы; размещение плосколопаточного завихрителя вокруг воздухоподводящей трубы на ее выходной части, а также наличие обечайки, охватывающей полусферическую чашу с образованием кольцевого конфузорного проема, сообщенного с атмосферой, позволяют достичь поставленную цель за счет дополнительного подвода воздуха в корень факела и улучшения процесса смешивания воздуха с сбросным газом; создания зажигающей вихревой зоны путем закручивания сбросного газа; образования области более пониженного давления в зоне между полусферической чашей и обечайкой, а также устранения отрыва пламени из-за проникновения сильного ветрового потока через щели во внутрь полусферической чаши.

На фиг. 1 показан продольный разрез предлагаемого устройства; на фиг.2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг.3 эжекционная горелка, продольный разрез; на фиг.4 устройство для зажигания сбросных газов, план.

Устройство для сжигания сбросных газов содержит трубу 1 для подвода попутного газа, подводящую трубу 2 с конусным выходом для подвода сбросных газов, короба 3, образующие двойной конус, коллектор 4 для попутного газа, полусферическую чашу 5 с симметрично расположенными щелями 6, эжекционные горелки 7, создающие метеотронное кольцо, трубки 8 для подвода попутного газа к горелкам, воздухоподводящую трубу 9 с кольцевым зазором, в входной части которой под углом к ее оси выполнены воздухозаборные трубки 10, торцы которых закреплены в отверстиях 11 подводящей трубы, плосколопаточный завихритель 12 размещен вокруг воздухоподводящей трубы на ее выходной части, обечайку 13, охватывающую полусферическую чашу с образованием кольцевого конфузорного проема 14, сообщенного с атмосферой.

Подводящая труба 2 с конусным выходом совместно с воздухоподводящей трубой 9 образуют кольцевой канал 15, на выходе из которого размещен плосколопаточный завихритель 12 с плоскими лопатками 16, установленными под углом к оси. Для герметизации нижний торец воздухоподводящей трубы закрыт коническим донышком 17. К коробам 3 и полусферической чаше 5 прикреплена обечайка 13 посредством стержней 18 и 19.

Для присоединения устройства к верхней части факельной установки в нижнем основании подводящей трубы расположен фланец 20.

Устройство работает следующим образом.

Сбросный газ поступает по подводящей трубе 2 с конусным выходом в кольцевой канал 15. Омывая наружную поверхность воздухозаборных трубок 10, газовый поток при этом турбулизуется, далее он попадает в плосколопаточный завихритель 12, где за счет выполнения лопаток под углом наклона к оси газовый поток закручивается, а затем он поджигается.

В виду большой разности температур в верхней и нижней частях коробов 3 и резкого изменения плотности воздуха по высоте по коробам воздушные потоки устремляются вверх и внедряются в основании ядра факела. Одновременно воздух подсасывается через воздухозаборные трубки 10 и воздухоподводящую трубу 9 в корень факела, создавая условия для растекания фронта пламени в объеме полусферической чаши 6, увеличивая поверхности горения и режим турбулизации. При этом создается зажигающая вихревая зона путем закручивания газового потока, вытекающего из кольцевого канала 15, при помощи плосколопаточного завихрителя 12.

В это время по трубе подается попутный газ под избыточным давлением до 0,09 мПа в коллектор 4, с которым соединены все эжекционные горелки 7 трубками 8 (фиг.1). Попутный газ в горелку 7 поступает по трубке 8 (фиг.3), а весь воздух для горения подсасывается извне за счет эжектирующей способности газовой струи и сбросный газ совместно с воздухом на выходе из горелки сгорает в кинетическом режиме.

В результате одновременного сжигания в серии эжекционных горелок, составляющих метеотронное кольцо, плотность воздуха внутри кольца резко снижается и образуются дополнительные воздушные потоки через щели 6 в полусферической чаше 5, которые направлены радиально к ее центру (фиг.4).

Наличие же обечайки 13 способствует образованию области более пониженного давления между полусферической чашей 5 и обечайкой 13, а это приводит к эффективному подсасыванию воздуха в эту область и через щели 6 в полусферическую чашу 5, что в результате улучшает процесс смешивания воздуха с сбросным газом, а также устраняет возможность отрыва пламени из-за проникновения сильного ветрового потока через щели во внутрь полусферической чаши, а особенно при сопровождающихся атмосферных осадках.

Кроме того, на конусном выходе из подводящей трубы 2, придав сбросному газу закрученное движение, на оси струи получается зона разряжения, вызывающая приток мощного потока высоконагретых продуктов сгорания и воздушного потока корню факела с его внутренней стороны. В этом случае факел принимает вид полого расходящегося конуса, в котором осуществляется развитое зажигание как по периферии конусного выхода подводящей трубы, так и по внутренней поверхности факела, что уменьшает длину факела и еще более интенсифицирует процесс сжигания сбросного газа.

Следовательно, происходит направленный дополнительный подвод вторичного воздуха к ранее турбулизованной смеси сбросных газов, а также создание зажигающей вихревой зоны путем закручивания сбросного газа на конусном выходе подводящей трубы устройства.

Использование: изобретение относится к устройствам для сжигания сборных газов и может быть использовано в нефтяной, газовой, химической промышленности и других отраслях народного хозяйства при сжигании сбросных и отходящих газов в факелах, а также при вынужденном сжигании газов в аварийном режиме при ремонте оборудования. Устройство для сжигания сбросных газов содержит трубу Вентури с установленной в ней соосно подводящей трубой с конусным выходом, полусферическую чашу, размещенную на конусном выходе подводящей трубы и переходящую в основании в двойной конус, выполненный в виде коробов, эжекционные горелки, установленные в верхней части полусферической чаши, воздухоподводящие сопла, выполненные в виде щелей и расположенные симметрично горелкам, воздухоподводящую трубу, установленную в подводящей трубе с кольцевым зазором и имеющую воздухозаборные трубки, выполненные под углом к ее оси и закрепленные своими торцами в отверстиях подводящей трубы, плосколопаточный завихритель, размещенный вокруг воздухоподводящей трубы на ее выходной части, обечайку, охватывающую полусферическую чашу с образованием кольцевого конфузорного проема, сообщенного с атмосферой. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИГАНИЯ СБРОСНЫХ ГАЗОВ, содержащее трубу Вентури с установленной в ней соосно внутренней подводящей трубой с конусным выходом, образующий кольцевой зазор с горловиной трубы Вентури, и полусферическую чашу, размещенную на конусном выходе подводящей трубы и переходящую в основании в двойной конус, выполненный в виде коробов, в нижней части охватывающих конусный выход подводящей трубы, а в верхней разделенных на ряд секторов с помощью перегородок, эжекционные горелки, установленные в верхней части полусферической чаши, воздухоподводящие сопла в виде щелей, расположенные симметрично горелкам, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности сжигания сбросных газов в открытой атмосфере и снижения выброса вредных веществ, оно снабжено размещенной с кольцевым зазором в подводящей трубе воздухоподводящей трубой, во входной части которой под углом к ее оси установлены воздухозаборные трубки, торцы которых закреплены в отверстиях подводящей трубы. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, с целью повышения устойчивости зажигания пламени, оно снабжено плосколопаточным завихрителем, размещенным вокруг воздухоподводящей трубы на ее выходной части. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, с целью расширения пределов устойчивого горения факела, оно снабжено обечайкой, охватывающей полусферическую чашу с образованием кольцевого конфузорного проема, сообщенного с атмосферой.