ФАКЕЛ ДЛЯ ОТРАБОТАННОГО ГАЗА С НИЗКИМ ПОТРЕБЛЕНИЕМ ПАРА И ВЫСОКИМИ ВОЗМОЖНОСТЯМИ БЕЗДЫМНОЙ РАБОТЫ Российский патент 2021 года по МПК F23G7/08 F23D14/46 

Декларация приоритета

Настоящая заявка испрашивает приоритет по предварительной заявке на патент США № 62/559,318, поданной 15 сентября 2017 г., содержание которой полностью включено в настоящий документ путем ссылки.

Предпосылки создания изобретения

Настоящее изобретение относится к улучшенному факельному устройству, и, в частности, к эффективному факельному устройству с использованием пара.

Паровые факельные устройства используют на нефтеперегонных и нефтехимических установках для сжигания больших объемов образующихся отработанных газов во время перерывов в нормальной работе завода. Чрезвычайно важным рабочим параметром является возможность «бездымной» работы. Для подачи атмосферного воздуха и принудительного смешивания воздуха с отработанными газами используют большие количества пара под высоким давлением. Чем больше количество смешиваемого воздуха на фунт пара, впрыскиваемого в отработанный газ, тем выше достигаемая возможность бездымной работы.

Хорошо известно факельное устройство для сжигания и утилизации горючих газов. Факельные устройства обычно устанавливают на факельных стволах и их размещают на добывающих, перегонных, перерабатывающих предприятиях и т.п., для утилизации легковоспламеняющихся отработанных газов или других легковоспламеняющихся газовых потоков, которые отводят по любой причине, включая, без ограничений, вентиляцию, прекращение работы, сбой оборудования и/или чрезвычайные ситуации. Факельное устройство крайне важно при чрезвычайных ситуациях, таких как пожар или сбой электропитания, а надлежащим образом функционирующая факельная система представляет собой существенный компонент для предотвращения разрушения установки в любой из вышеупомянутых или других ситуаций.

В одном иллюстративном примере «традиционной» конструкции высокопроизводительного парового факела предшествующего уровня техники поток отработанного газа входит в нижнюю часть факельного наконечника через соединитель (канал) для отработанного газа диаметром 60 дюймов. Факельный наконечник имеет диаметр от 9 до 10 футов. Предусмотрено множество сопел диаметром 8 дюймов, которые проходят через стенку факельного наконечника рядом с основанием, а затем вертикально к выпускному концу наконечника. Ко впускному штуцеру присоединен «смеситель Вентури». Сопла для впрыска пара расположены на впускном конце смесителя Вентури. Благодаря впрыску пара под высоким давлением происходит подача атмосферного воздуха, который проходит через сопло и впрыскивается в отработанный газ, который перемещается от впускного отверстия для отработанного газа в нижней части наконечника через пространство вокруг воздушного штуцера к выходному концу наконечника. Через сопла проходит только небольшая часть требуемого воздуха для сжигания. Оставшаяся часть требуемого воздуха для сжигания течет вверх вокруг внешней поверхности факельного наконечника. На выпускном конце факельного наконечника находится второй набор паровых штуцеров, используемых для нагнетания воздуха в поток отработанного газа.

У этой конструкции есть несколько недостатков. Во-первых, относительно маленькие штуцеры диаметром 8 дюймов существенно ограничивают количество воздуха, которое может быть подано с паром. Во-вторых, поток пара и поток отработанного газа по существу параллельны, а значит, эффективность смешивания снижается. И, наконец, отработанный газ, как правило, протекает через центр наконечника, а не равномерно распределяется по диаметру наконечника. Из-за этого в центре наконечника скапливаются более высокие концентрации отработанного газа, вследствие чего происходит неполное сгорание и образование дыма.

Как правило, желательно сжигать воспламеняющийся газ без образования дыма, и такое бездымное или по существу бездымное сжигание обычно обязательно. Один способ обеспечения бездымного сжигания представляет собой подачу воздуха для сжигания с помощью пароструйного насоса, который иногда называют эжектором. Благодаря воздуху для сжигания происходит полное окисление воспламеняющегося газа, а значит, предотвращается образование дыма. Таким образом, пар обычно применяют в качестве движущей силы для перемещения воздуха в факельном устройстве. При подаче достаточного количества воздуха для сжигания и хорошем перемешивании поступающего воздуха со сжигаемым газом паровоздушная смесь и сжигаемый газ могут быть сожжены без образования дыма. В обычном факельном устройстве только часть необходимого воздуха для сжигания подается с использованием движущей силы, такой как воздуходувка, пароструйный насос, сжатый воздух или иной газ. Большую часть требуемого воздуха для сжигания получают из окружающей атмосферы по всей длине пламени.

Один известный тип парового факельного устройства содержит по существу цилиндрическую газовую трубу, в которую подается горючий газ. Нижний поток пара подается через множество паровых труб у входного отверстия и принудительно проходит через изгиб в трубе для пара, из-за чего происходит падение давления. За счет изгиба трубы для пара меняют направление таким образом, чтобы быть параллельными внешнему цилиндру. Центральный поток пара впрыскивается в центр газовой трубы с обеспечением прохождения горючего газа и пара вверх через внешнюю трубу и смешивания с паром, выходящим из нижних труб для пара. На верхнем конце или выходе газовой трубы паровые инжекторы направляют пар радиально внутрь для регулирования периферической части смеси, выходящей из газовой трубы, при этом происходит поджигание паровоздушной смеси и газовой смеси. Центральный поток пара предусмотрен для предотвращения горения внутри газовой трубы. Внутреннее горение, как правило, наблюдается при низких скоростях расхода газа, таких как скорости продувки, и усугубляется поперечным ветром, эффектом закупоривания, вызванным верхним потоком пара, и, если продувочный газ имеет более низкую молекулярную массу, чем воздух. Скорость продувки, как правило, представляет собой минимальную скорость потока газа, непрерывно подаваемого в факел для предотвращения взрыва в факельном стволе.

В другом типе парового факела используют только центральные и верхние паровые инжекторы, и они работают сходным образом. С помощью паровых факелов, описанных в настоящем документе, можно проводить бездымное сжигание. Однако для такого факельного устройства может потребоваться больше пара в расчете на отработанный газ, чем в других типах паровых факелов, особенно при больших размерах; кроме того, они могут производить слишком много шума. Шум от нижнего потока пара можно заглушать, тогда как шум от верхнего потока пара сложно или невозможно заглушить из-за его близости к пламени факела. Из-за глушителя для нижнего потока пара не только возникают дополнительные затраты, но и возрастает ветровая нагрузка в стволе факела, а значит увеличиваются расходы на ствол факела. Вследствие высокой стоимости пара, трубопроводов и конструкции факельного ствола желательно использовать меньше пара для обеспечения бездымного горения. Таким образом, существует потребность в усовершенствованном факельном устройстве и способах бездымного сжигания горючих газов в воздухе с уменьшением шума и повышением эффективности для сжигания большего количества топлива без увеличения количества пара.

В условиях с низким потоком пар часто вводят для поддержания бездымного горения, и его количество увеличивается при более сильном ветре; однако в связи с нормативными требованиями, согласно которым комбинированная смесь пара и отработанного газа должна иметь теплоемкость выше 270 БТЕ/станд.куб.фут, и для поддержания бездымного сгорания необходимо дополнительно добавлять еще один вспомогательный газ, обычно метан. У многих паровых факелов пар и паровоздушная смесь вводятся в отработанный газ достаточно равномерно, тогда как отработанный газ может выходить из факела неравномерно при более сильном ветре, и для поддержания бездымного горения оборудование должно поддерживать более высокую подачу пара и/или вспомогательного газа. Таким образом, существует потребность в усовершенствованном факельном устройстве, способном использовать сниженную подачу пара и/или вспомогательного газа в условиях низкого потока, независимо от ветровых условий.

Изложение сущности изобретения

В одном варианте осуществления в изобретении предложен паровой факел, содержащий цилиндр для отработанного газа, причем верхняя часть указанного цилиндра для отработанного газа соединена со множеством удлинений, отходящих от центра указанного цилиндра для отработанного газа, при этом каждое из удлинений содержит множество каналов для факельного газа, и в каждом из каналов для факельного газа находится труба для пара. Паровой факел может иметь кольцо в верхней части указанного канала для факельного газа и над верхней частью указанной трубы для пара. Паровой факел может дополнительно иметь один или множество ограничивающих поток конусов в какой-либо секции канала для факельного газа ниже выхода из канала. Канал для факельного газа может представлять собой трубу, имеющую цилиндрическую конфигурацию или иную конфигурацию, такую как квадратная, прямоугольная, овальная или сложная конфигурация. Труба для пара может представлять собой одну трубу, имеющую ответвления, которые проходят в каждый из указанных каналов для факельного газа. Выходное отверстие для пара может представлять собой единственное отверстие или множество отверстий, расположенных прямо вертикально или под углом. В кольце могут быть перфорации или другие поверхностные элементы. Переход от цилиндра для отработанного газа к оборудованию для отработанного газа может быть полностью горизонтальным, с определенным наклоном, с изгибом в каком-либо направлении или комбинацией двух или более из этих вариантов. Крышка цилиндра для отработанного газа может включать в себя плоскую пластину, конус, концентрический цилиндр меньшего размера или комбинацию из двух или более из этих элементов.

В другом варианте осуществления в изобретении представлен способ функционирования парового факела, включающий в себя подачу потока отработанного газа через цилиндр для отработанного газа во множество каналов для факельного газа с одновременной подачей потока пара через трубу, причем указанная труба проходит в указанный канал для факельного газа, со смешиванием указанного потока отработанного газа и указанного пара, с последующим поджиганием полученной смеси указанного потока отработанного газа, указанного пара и кислорода наружной воздушной среды. В верхней части наконечника для отработанного газа в канале для факельного газа может быть кольцо, в котором есть перфорации или иные элементы поверхности для направления смеси указанного пара и указанного отработанного газа. Паровой факел может иметь один или множество ограничителей скорости или ограничивающих поток конусов в какой-либо секции указанного канала для факельного газа ниже выхода из канала, для уменьшения обратного потока атмосферного воздуха в удлинения для факельного газа, из-за чего дополнительно уменьшается количество вспомогательного газа и/или пара, необходимого для поддержания бездымного сгорания при условии низкой скорости потока. Выход для пара может включать в себя отверстие, расположенное прямо вертикально, или множество отверстий под углом для увеличения смешивания пара, окружающего атмосферного воздуха и отработанного газа и дополнительного увеличения скорости потока отработанного газа при одновременном уменьшении обратного тока атмосферного воздуха при низких скоростях потока, благодаря частичному закрытию паром канала для факельного газа, из-за чего снижается количество вспомогательного газа и/или пара, необходимое для поддержания бездымного сгорания в условиях низкой скорости потока. Канал для факельного газа может иметь конфигурацию, выбранную из группы, состоящей из цилиндрической, квадратной, прямоугольной, овальной и сложных форм. Переход от цилиндра для отработанного газа к удлинению отработанного газа может быть полностью горизонтальным, с определенным наклоном, с изгибом в определенном направлении или комбинацией этих вариантов для уменьшения падения давления на наконечнике, для предотвращения потребности в увеличении номинального размера наконечника с более высокими требованиями к конструкции; кроме того, таким образом улучшается структурная целостность наконечника за счет снижения напряжения из-за теплового расширения при горении внутри наконечника. Крышка цилиндра для отработанного газа может включать в себя плоскую пластину, конус, концентрический цилиндр меньшего размера или комбинацию этих вариантов для уменьшения напряжений от теплового расширения, повышения структурной целостности устройства и обеспечения лучшего распределения потока внутри факельного устройства, благодаря чему обеспечен приемлемый перепад давления. Изобретение также относится к ситуации, в которой атмосферный воздух, проникающий в наконечник, смешивается с отработанным газом и вспомогательным газом и сгорает внутри наконечника, тем самым нагревая наконечник и уменьшая срок службы оборудования; следовательно, снижение уровня проникновения воздуха важно для максимального увеличения срока службы оборудования в условиях низкой скорости потока. Кроме того, изобретение обеспечивает преимущества при малом необходимом количестве пара, менее 0,20 фунта пара на фунт отработанного газа пропана. Весь пар впрыскивается внутрь отработанного газа до воздействия окружающего атмосферного воздуха. Благодаря пару происходит перемешивание и передача импульса указанному отработанному газу и указанному окружающему атмосферному воздуху. Изобретение также обеспечивает преимущества при низких скоростях потока, при этом требуется меньше пара и/или вспомогательного газа для поддержания бездымного сгорания и увеличения срока службы оборудования.

Краткое описание графических материалов

На фиг. 1 представлено изометрическое изображение верхней части парового факела в перспективе.

На фиг. 2 представлен вид парового факела, включающего в себя цилиндр для отработанного газа и трубу для пара.

На фиг. 3 представлен вид в разрезе верхней части парового факела.

На фиг. 4 показан изометрический вид двух огражденных каналов факела.

Подробное описание изобретения

Настоящее изобретение обеспечивает бездымное сжигание при использовании менее 0,20 фунта пара на фунт потока отработанного газа пропана, при этом не требуется пара для охлаждения и требуется минимальное количество пара для нагревания (менее 0,0006 фунта пара на максимальный поток вентиляционного газа).

В изобретении используют исключительно внутренний пар, т.е. пар, впрыскиваемый исключительно внутрь вентиляционного факельного газа без воздействия окружающего атмосферного воздуха, при этом на окружающую воздушную среду оказывается существенный эффект перемешивания и передачи импульса. В других факелах используют поток, который впрыскивается в воздух вблизи и непосредственно вокруг периферии наконечника факела, и направлен с возможностью приведения в движение пара и воздуха вблизи и непосредственно вокруг периферии наконечника факела и направлен с возможностью направления пара и воздуха внутрь отработанного газа или выходящего потока отработанного газа. Такие факелы называют «паровые факелы внешнего потока». Существуют и другие факелы, которые могут называться «паровыми факелами внутреннего потока», в которых используется впрыскивание пара через каналы, проходы или трубки Вентури из окружающей воздушной атмосферы, за счет чего происходит впрыск воздуха и пара через удерживающую стенку или оболочку потока отработанного газа в сердцевину потока отработанного газа.

В настоящем изобретении, как показано на фиг. 1, поток отработанного газа проходит вверх через цилиндр 12. Пар 2 впрыскивается в поток 1 отработанного газа в одном или более местоположениях 4, в результате чего полученная ускоренная смесь пара и отработанного газа при воздействии окружающего воздуха затягивает окружающий воздух в смесь отработанного газа (топлива) и пара. Не происходит смешивания окружающего воздуха 3 с потоком 1 отработанного газа, вплоть до выхода из верхней части огражденных каналов факела. Пар и отработанный газ 5 частично смешиваются перед смешиванием с окружающей воздушной средой 6, но выбрасываются из ограничителей кожуха факела или канала для отработанного газа с объединенной скоростью и импульсом, достаточными для обеспечения эффективного перемешивания топлива и пара с окружающим воздухом для улучшения сгорания и эффективного разрушения сжигаемого отработанного газа. Относительно высокоскоростной пар 2 передает импульс относительно низкоскоростному отработанному газу 1, и из-за этого происходит некоторое смешивание пара и отработанного газа 5 перед выходом в окружающий воздух 3. Полученный частично смешанный поток пара и отработанного газа затем придает импульс окружающей воздушной среде 6, втягивает его и смешивается с ним по мере выброса пара и отработанного газа из огражденных каналов 7 факела. На фиг. 1 показаны четыре набора по четыре огражденных канала 7, канальные штуцеры 8 для впрыска пара, кольца 9, ограничители 10 скорости и сопла 16 со втулкой для впрыска пара. Кроме того, показаны переходные пластины 11, изогнутые для обеспечения достаточного распределения потока в стаканы при минимальной подверженности поверхности ветровой нагрузке, и расширительный цилиндр со втулкой и пластина 13 для подавления расширения при термических нагрузках.

На фиг. 2 представлен вид, который включает в себя нижнюю часть факела в сборе с цилиндром 12, в который проходит отработанный газ 1, и с трубой, по которой пар 2 подается в верхнюю часть, содержащую указанные выше элементы. Показаны сопла 16 со втулкой для впрыска пара, с помощью которых получается поток, отделяющий горючую смесь отработанного газа от металла центральной втулки.

На фиг. 3 представлено детальное изображение огражденных каналов факела. Пар 2 входит в каналы 7 факела, а затем в окружающий воздух 3 для эффективного сжигания. Кольца 9 и ограничители скорости или ограничивающие поток конусы 10 показаны в каждом огражденном канале 7.

На фиг. 4 представлен вид, на котором более подробно показаны два отдельных огражденных канала 7 факела с вхождением пара 2 через трубу 14, которая доходит почти до верхней части канала факела, в то время как отработанный газ проходит вверх и смешивается с наружной воздушной средой для обеспечения эффективного горения.

В других вариантах осуществления изобретения пар внутреннего впрыска используют для поддержания нагретого состояния пара. Этот пар полностью впрыскивается внутрь корпуса наконечника канала факела на достаточном удалении и не доходя до выходящего в атмосферу отверстия наконечника факела так, что этот пар полностью смешивается с отработанным газом и придает небольшой, но в основном незначительный моментный компонент потоку отработанного газа, и в достаточной мере не доходит до выхода из факела, чтобы не оказывать существенного влияния на обеспечение или улучшение смешивания полученной смеси отработанного газа и пара с окружающим атмосферным воздухом. В этой конструкции используют внутренний пар, впрыскиваемый через канал или трубку Вентури, засасывающую окружающий воздух, как описано выше. Внешний пар применяют для втягивания окружающего воздуха с периферии выходящего потока отработанного газа, а пар для поддержания тепла впрыскивают исключительно внутрь канала для потока отработанного газа в факеле. В настоящем изобретении используют новый отдельный и отличающийся способ смешивания с частичным перемешиванием пара с отработанным газом в месте, в котором он затем может смешиваться с окружающим атмосферным воздухом и придавать ему импульс.

В изображенном варианте осуществления показаны двадцать четыре канала 7 для отработанного газа, по четыре на каждую из шести переходных секций на двадцатичетырехдюймовый вертикальный цилиндр 12. В другом варианте осуществления количество и размер каналов для отработанного газа, а также количество и размер переходных секций могут варьироваться в большей или меньшей степени.

В одном варианте осуществления (показан на рисунке) сопло для впрыска пара расположено не доходя до плоскости выхода из канала отработанного газа. В другом варианте осуществления (не показан) подающий пар наконечник проходит через и за пределы плоскости выхода из канала отработанного газа, при этом он все еще полностью находится в потоке отработанного газа.

В показанном варианте осуществления наконечник для отработанного газа имеет кольцо 9, расположенное рядом с местом выхода отработанного газа, но немного не доходя до него. Это кольцо не является необходимым, но может служить 1) для улучшения смешивания отработанного газа, пара и воздуха, 2) для стабилизации или создания устойчивого плохообтекаемого тела для стабилизации пламени и 3) в качестве местоположения тонкой регулировки, причем путем регулировки размера канала (-ов) в кольце можно регулировать пропускную способность для удовлетворения специфических требований к пропускной способности в конкретном варианте применения или режима функционирования факела. Преимущества регулирования пропускной способности факела для соответствия требованиям к потоку и пропускной способности конкретного применения или режима функционирования факела включают в себя более полное использование доступного перепада давления в системе потока отработанного газа, в результате чего улучшается смешивание отработанного газа, пара и воздуха. За счет улучшения или усиления смешивания отработанного газа, пара и воздуха не только улучшается сгорание, а значит возрастает возможность бездымной работы факельной горелки, но и дополнительно снижается расход пара в системе факела до значений намного меньше 0,20 фунта пара на фунт отработанного газа пропана, или меньше 0,10 фунта пара на фунт отработанного газа пропана. Это кольцо или кольца могут быть расположены, как показано, не доходя до выхода, на выходе, или могут быть закреплены на конструкции и удерживаться за пределами выхода. Эти кольца могут также располагаться по одному или во множестве на внешней стороне канала для отработанного газа. Показанный канал 7 для отработанного газа имеет цилиндрическую форму, но на практике он может иметь различные формы, включая квадратную, прямоугольную, овальную или сложную форму. Учитывая множество возможных форм, «кольцо (-а)» могут иметь различные формы и размеры и могут содержать перфорации или другие элементы поверхности, которые могут рассекать, направлять или проводить поток пара, отработанного газа или воздуха для воздействия на смешивание трех потоков компонентов.

В показанном варианте осуществления наконечник для отработанного газа имеет три ограничителя скорости или отграничивающих поток конуса 10 на канал 7 для потока отработанного газа. Эти конусы не обязательны, но служат 1) для предотвращения попадания воздуха в переходные секции факела или входной цилиндр 12 в условиях низкой скорости потока, 2) для поддержания горения в каналах 7 и 3) для уменьшения горения во входном цилиндре 12 для ввода потока отработанного газа. Кроме того, количество этих конусов в канале для отработанного газа может быть увеличено или уменьшено или поток по мере необходимости может быть отведен от них.

В показанном варианте осуществления показана изогнутая переходная пластина 11, но эта пластина может быть плоской, наклонной или изогнутой в направлении, противоположном изображенному на фигуре. Изогнутую форму используют для оптимизации распределения потока при сведении к минимуму падения давления. Центральный цилиндр и плоская пластина 13 не обязательны, но в показанном варианте использованы для максимального увеличения срока службы оборудования. Другие не показанные варианты осуществления включают в себя конус с плоской пластиной или простую плоскую пластину.

Вход пара 2 в зону смешивания с потоком 5 отработанного газа показан с девятью отверстиями 15 под углом сорок градусов от вертикали. Другие варианты осуществления включают в себя большее или меньшее количество отверстий, вплоть до одного отверстия в диапазоне от угла до пятидесяти градусов от вертикали и до вертикали.

В изображенном варианте осуществления показаны сопла со втулкой для впрыска пара, которые не являются обязательными, но которые увеличивают срок службы оборудования за счет предотвращения сгорания металла центральной втулки при помощи охлаждающего пара.

Конкретные варианты осуществления

Хотя приведенное ниже описание относится к конкретным вариантам осуществления, следует понимать, что настоящее описание предназначено для иллюстрации, а не ограничения объема предшествующего описания и прилагаемой формулы изобретения.

Первый вариант осуществления изобретения представляет собой паровой факел, содержащий цилиндр для отработанного газа, причем верхняя часть цилиндра для отработанного газа соединена со множеством удлинений, отходящих от центра цилиндра для отработанного газа, при этом каждое из удлинений содержит множество каналов для факельного газа, и причем в каждом из каналов для факельного газа находится труба для пара. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, причем паровой факел дополнительно содержит кольцо в верхней части канала для факельного газа и над верхней частью трубы для пара. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем канал для факельного газа представляет собой трубу, имеющую цилиндрическую конфигурацию. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем канал для факельного газа представляет собой трубу, имеющую квадратную, прямоугольную, овальную или сложную конфигурацию. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем труба для пара содержит одну трубу, имеющую разветвления, которые проходят в каждый из каналов для факельного газа. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем в кольце есть перфорации или иные элементы на поверхности. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, причем паровой факел дополнительно содержит множество ограничивающих поток конусов в канале для факельного газа и ниже верхней части трубы для пара. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, причем паровой факел дополнительно содержит один ограничивающий поток конус в каждом из каналов для факельного газа и ниже верхней части трубы для пара. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем паровой факел содержит изогнутый переходный элемент от цилиндра для отработанного газа до каналов для факельного газа. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем паровой факел содержит прямой переходный элемент от цилиндра для отработанного газа до каналов для факельного газа. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем паровой факел имеет наклонный переходный элемент от цилиндра для отработанного газа до каналов для факельного газа. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем имеется плоская пластина, закрывающая цилиндр для отработанного газа. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем имеется конус и плоская пластина, закрывающие цилиндр для отработанного газа. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем в паровом факеле есть цилиндр и плоская пластина, закрывающие больший концентрический цилиндр для отработанного газа. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем паровой факел имеет трубу для пара с единственным отверстием, направленным вертикально. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем паровой факел имеет трубу для пара с 2–20 отверстиями, расположенными под углом от нуля до пятидесяти градусов от вертикали. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем паровой факел имеет внешние трубы для пара, впрыскивающие пар между металлом втулки и сжигаемым потоком.

Второй вариант осуществления изобретения представляет собой способ функционирования парового факела, включающий в себя подачу потока отработанного газа через цилиндр для отработанного газа во множество каналов для факельного газа с одновременной подачей потока пара через трубу, причем труба проходит в канал для факельного газа, при этом происходит смешивание потока отработанного газа и пара с последующим поджиганием полученной смеси потока отработанного газа, пара и кислорода наружной воздушной среды. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем кольцо в верхней части наконечника для отработанного газа в канале для факельного газа содержит перфорации или иные элементы поверхности для направления смеси пара и отработанного газа. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем канал для факельного газа имеет конфигурацию, выбранную из группы, состоящей из цилиндрической, квадратной, прямоугольной, овальной и сложной форм. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем используют менее 0,09 кг (0,20 фунта) пара на фунт отработанного газа пропана. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем кольцо в верхней части наконечника для отработанного газа в канале для факельного газа содержит перфорацию или иные поверхностные элементы подходящего размера в пропорции к потоку отработанного газа и таким образом используют значения, приближающиеся к 0,05 кг (0,10 фунта) пара на фунт отработанного газа пропана, или меньше. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем весь пар впрыскивается внутрь отработанного газа до воздействия окружающего атмосферного воздуха. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем большая часть пара впрыскивается внутрь отработанного газа до воздействия окружающего атмосферного воздуха, а часть пара выпрыскивается наружу, для отделения сжигаемого потока от металла втулки. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем пар обеспечивает перемешивание и передачу импульса отработанному газу и окружающему атмосферному воздуху. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, причем единственный или множество ограничивающих поток конусов в канале для факельного газа уменьшают количество воздуха, протекающего внутрь канала для факельного газа. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем уменьшение потока пара и/или вспомогательного газа требуется для поддержания бездымной работы в условиях низкого потока. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предыдущих вариантов осуществления в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления в данном разделе, причем благодаря изогнутым переходным элементам между цилиндром для отработанного газа и каналами для факельного газа улучшается распределение потока, выходящего из каналов для факельного газа, и уменьшается падение давления в системе отработанного газа. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем единственное вертикальное отверстие или множество отверстий под углом используют для улучшения смешивания пара окружающего атмосферного воздуха и отработанного газа. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем отверстия увеличивают скорость потока отработанного газа, при этом благодаря частичному закрытию паром канала для факельного газа уменьшается уровень обратного потока атмосферного воздуха при низких скоростях потока.

Изобретение относится к факельному устройству, используемому на нефтеперегонных и нефтехимических установках для сжигания больших объемов образующихся отработанных газов во время перерывов в нормальной работе завода. Техническим результатом является повышение качества бездымной работы факельного устройства в условиях низкой скорости потока для поддержания бездымной работы с меньшим количеством использования пара и/или вспомогательного газа. Предложенный паровой факел содержит цилиндр для отработанного газа, верхняя часть которого соединена с множеством удлинений, отходящих от центра указанного цилиндра для отработанного газа. При этом каждое из указанных удлинений содержит множество каналов для факельного газа, и в каждом из указанных каналов для факельного газа находится труба для пара, предназначенная для впрыскивания пара внутрь отработанного газа до воздействия окружающего атмосферного воздуха. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Паровой факел, содержащий цилиндр для отработанного газа, причем верхняя часть указанного цилиндра для отработанного газа соединена с множеством удлинений, отходящих от центра указанного цилиндра для отработанного газа, при этом каждое из указанных удлинений содержит множество каналов для факельного газа, и причем в каждом из указанных каналов для факельного газа находится труба для пара, предназначенная для впрыскивания пара внутрь отработанного газа до воздействия окружающего атмосферного воздуха.

2. Паровой факел по п. 1, в котором указанный канал для факельного газа представляет собой трубу, имеющую цилиндрическую, квадратную, прямоугольную, овальную или сложную конфигурацию.

3. Паровой факел по п. 1, дополнительно содержащий множество ограничивающих поток конусов в указанном канале для факельного газа и ниже верхней части указанной трубы для пара.

4. Паровой факел по п. 1, который содержит изогнутый, прямой или наклонный переходный элемент от указанного цилиндра для отработанного газа до указанных каналов для факельного газа.

5. Паровой факел по п. 1, который содержит конус и/или плоскую пластину, закрывающую цилиндр для отработанного газа.

6. Паровой факел по п. 1, в котором указанная труба для пара имеет от двух до двадцати отверстий, направленных под углом от нуля до пятидесяти градусов от вертикали.

7. Способ функционирования парового факела по любому из пп. 1-6, включающий в себя подачу потока отработанного газа через цилиндр для отработанного газа в множество каналов для факельного газа с одновременной подачей потока пара через трубу, причем указанная труба проходит в указанный канал для факельного газа, со смешиванием указанного потока отработанного газа и указанного пара с последующим поджиганием полученной смеси указанного потока отработанного газа, указанного пара и кислорода наружной воздушной среды, при этом весь указанный пар впрыскивается внутрь указанного отработанного газа до воздействия окружающего атмосферного воздуха.

8. Способ по п. 7, в котором кольцо в верхней части наконечника для отработанного газа в указанном канале для факельного газа содержит перфорацию или иные поверхностные элементы подходящего размера в пропорции к потоку отработанного газа, а значит, используют значения, приближающиеся к 0,05 кг (0,10 фунта) пара на фунт отработанного газа пропана, или меньше.

9. Способ по п. 7, в котором благодаря изогнутым переходным элементам между цилиндром для отработанного газа и указанными каналами для факельного газа улучшается распределение потока, выходящего из указанных каналов для факельного газа, и уменьшается падение давления в системе для отработанного газа.