Факельная горелка Советский патент 1992 года по МПК F23D14/20 

Изобретение относится к области энергетики, предназначено, преимущественно, для сжигания продувочных газов ремонтируемых скважин, сжигания жидких и газообразных отходов скважин.

Известна факельная горелка 1,содержит факельную трубу с боковым входным патрубком и размещенной в зоне выходного среза ее торцовой перфорированной перегородкой с размещенными на ней в зоне перфорации аксиальными топливораздаю- щими патрубками и закрепленной под ней конфузорно-диффузорной вставкой, по оси которой установлен воздушный патрубок с коническим выходным соплом и конфузор- ным входным участком, выведенным за пределы факельной трубы.

Недостатком этой факельной трубы является невысокая полнота сгорания топлива, так как воздушный патрубок с коническим выходным соплом и конфузор- ным входным участком жестко закреплен в корпусе факельной трубы и поэтому живое

сечение для прохода топлива неизменно и не поддается процессу регулирования при изменении давления топлива, выходящего из скважины. Это важно, если учесть, что живое сечение истечения газообразного топлива из горелки целесообразно увеличить, так как суммарное выходное сечение меньше того, которое занимало бы факельная горелка в случае отсутствия начинки. Все это снижает полноту сгорания топлива, что вредно сказывается на окружающей среде.

Целью изобретения является повышение полноты сгорания топлива.

Цель достигается тем, что факельная горелка содержит факельную трубу с боковым входным патрубком и размещенной в зоне ее выходного среза торцовой перфорированной перегородкой с размещенными на ней в зоне перфорации аксиальными топли- вораздающими патрубками и закрепленной под ней конфузорно-диффузорной вставкой, по оси которой установлен воздушный

со

с

VI о ел о го о

патрубок с коническим выходным соплом и конфузорным входным участком, выведенным за пределы факельной трубы. В факельной трубе воздушный патрубок установлен с возможностью осевого перемещения и по ее периферии в зоне конического выходного сопла воздушного патрубка установлена профилированная и подвижная в осевом направлении обечайка, жестко соединенная с упомянутым соплом посредством радиальных пластин, при этом конфузорно-диффу- зорная вставка закреплена на упомянутых радиальных пластинах, а торцовая перфорированная перегородка выполнена с возможностью перемещения относительно выходного среза факельной трубы с образованием регулируемого торцового зазора. Кроме того, топливораздающие патрубки выполнены различной длины с чередованием в шахматном порядке. В факельной горелке радиальные пластины выполнены в виде профилированных лопаток.

Новыми признаками заявляемого устройства по сравнению с факельной горелкой по авт. свид. СССР Ms 1698570, являются:

1)размещение воздушного патрубка в факельной трубе с возможностью осевого перемещения;

2)выполнение в факельной трубе по ее периферии в зоне конического выходного сопла воздушного патрубка профилированной и подвижной в осевом направлении обечайки, жестко соединенной с упомянутым соплом посредством радиальных пластин;

3)закрепление конфузорно-диффузор- ной вставки на упомянутых радиальных пластинах;

4)выполнение торцовой перфорированной перегородки с возможностью перемещения относительно выходного среза факельной тубы с образованием регулируемого торцового зазора;

5)выполнение топливораздающих патрубков различной длины с чередованием их в шахматном порядке.

6)выполнение радиальных пластин в виде профилированных лопаток.

Эти новые признаки повышают полноту сгорания топлива в факельной горелке за сет регулирования живого сечения истечения топлива из горелки, что важно, так как давление топлива, поступающего в горелку, непрерывно меняется во времени. Такое регулирование позволяет поддерживать режим горения при оптимальном живом сечении горелки. Кроме того, за счет организации микрофакельного горения в канале разъема горелки поток топлива разветвляется на три потока - центральный и периферийные, а именно через топливораздающие патрубки и через канал разъема.

Существенные признаки, отличающие

рассматриваемое техническое решение от прототипа, в аналогах и других известных решениях при их анализе не выявлены.

На чертеже представлен продольный разрез факельной горелки.

Факельная горелка содержит факельную трубу 1 с выходным срезом 2, на выходе которой размещен улиточный завихритель 3, снабженный кольцевой перегородкой 4 на срезе 2 трубы 1, на которой размещены

топливораздающие патрубки 5. На кольцевой перегородке 4 установлен делитель газового потока в виде конической обечайки 6. В факельной горелке кольцевая перегородка 4 выполнена раздельно от торца 7 и в

зоне разъема, расположенной по внешнему периметру кольцевой перегородки 4 и с торца 7 трубы 1 к ней примыкающей, расположены трубы, образующие совместно каналы 8 для осуществления микрофакельного горения на границе раздела кольцевая перегородка 4 - торец 7 трубы 1. Кроме того, факельная горелка содержит соосно трубе 1 трубку 9, на внешней стороне которой выполнено подвижное соединение, в частности, в виде ходовой резьбы 10 с гайкой 11, входящей с ней в резьбовое соединение с помощью гайки 11. С одного конца, входящего в коническую обечайку 6, труба 1, трубка 9 содержит сопло 12, коаксиально

которому с помощью пластин 13 закреплен конфузор 14, оканчивающийся прямолинейным каналом 15, который с торца жестко соединен с концом конической обечайки 6. Пластины 13 закреплены в кольце 16, расположенном с зазором 17 относительно трубы 1. Гайка 11 закреплена с внешней стороны улиточного завихрителя 3, например, с помощью сварки. Трубка 9 с другого конца, расположенного снаружи улиточного завихрителя 3, содержит раструб 18 с каналом подвода атмосферного воздуха через трубку 9, сопло 12 в центральную зону факельной горелки. Профиль этого канала у раструба 18 выполняет одновременно роль головки

болта, позволяющего осуществить перевод вращательного движения трубки 9 в поступательное движение конической обечайки 6. Последнее позволяет изменять проходное сечение каналов 8, от которого зависит

пропускная способность факельной трубы 1,от которого зависит расход газа, подводимого на микрофакельное горение в зоне разъема. Кроме того, аксиальные топливораздающие патрубки 5 выполнены разной

длины, например, с чередованием их в шахматном порядке по периметру кольцевой перегородки 4. Далее пластины 13 выполнены в виде направляющих лопаток, позволяющих осуществить рассекание и завихрение потока газа внутри факельной трубы 1. Концы пластин 13, кольца 16 выполнены заостренными.

Факельная труба работает следующим образом.

Газообразное топливо в трубе 1 с выходным срезом 2, поступающее в улиточный завихритель 3, закручивается и центробежными силами разделяется на две фракции: легкую v. тяжелую. Легкая фракция газообразного топлива проходит по оси кольцевой перегородки 4 для последующего сжигания. Тяжелая фракция газообразного топлива поступает в аксиальные патрубки 5. Процесс разделения газообразного топлива активизируется обечайкой 6. Кроме того, за счет наличия с торца 7 трубы 1 каналов 8 в них происходит истечение части тяжелой фракции топлива на периферии трубы 1. Таким путем происходит дополнительный прогрев аксиальных патрубков 5 с внешней стороны, который подогревает тяжелые фракции топлива, проходящие через них. Через трубки 9 происходит дополнительный подвод атмосферного воздуха в центральную часть факельной горелки. Это позволяет активизировать процесс горения, что увеличивает полноту сгорания центрального потока легкой фракции топлива. Трубка 9 благодаря наличию ходовой резьбы 10 и гайки 11, закрепленной на корпусе улиточного завихрителя 3, позволяет осуществить ее вращение, с помощью которого происходит перемещение конической обечайки 6 вместе с кольцевой перегородкой 4 и трубкой 9, изменяющее живое сечение каналов 8 на срезе 2 трубы 1, Последнее необходимо для организации оптимального режима горения на периферии факельной горелки в зависимости от давления газа в улиточном завихрителе 3. С увеличением давления топлива на входе в горелку живое сечение каналов 8 увеличивают и, наоборот, при снижении - уменьшают путем вращения трубки 9. Эффективность горения легкой фракции топлива в центральной зонеувели- чивается за счет того, что к торцу конической обечайки 6 закреплен с помощью сварки конфузор 14 с прямолинейным каналом 15, которые вместе с соплом 12, конической обечайкой 6 образуют струйный насос, работающий в эжекционно-инжекционном режиме подсасывания воздуха и топлива в центральной зоне горелки. Конфузор 14 жестко соединен с помощью пластин 13 одновременно являющимися направляющими

лопатками, дополнительно подкручивающими поток топлива в момент смешения его с воздухом в центральной области горелки. Направляющие лопатки - пластины 13 закреплены в кольце 16 с зазором 17, обеспечивающим их скольжение относительно боковой поверхности трубы 1, что позволяет перемещать подвижный узел с трубой 9 при ее вращении. Таким образом, живое сечение для истечения топлива из факельной горелки увеличилось на величину живого сечения канала 8 переменного профиля, что уменьшает гидравлическое сопротивление при истечении топлива через факельную горелку.

Технико-экономические преимущества заявляемой факельной горелки в сравнении с прототипом состоит в следующем: 1) в повышении полноты сгорания топлива в центральной области факельной горелки за счет подачи воздуха в эту область факела;

2)в повышении полноты сгорания в пе- риферийной области факельной горелки за

счет того, что в этой области кроме осуществления процесса горения в аксиальных патрубках 5 осуществляется процесс микрофакельного горения в зазоре разъема, образованного кольцевой перегородкой и торцом трубы, что повышает эффективность процесса горения;

3)в повышении полноты сгорания топлива за счет поддержания оптимального живого сечения факельной горелки в зависимости от параметров газа в улиточном завихрителе. Живое сечение меняется с помощью вращения трубки 9 внутри факельной трубы 1, что уменьшает, увеличивает или сводит на нет зазор канала 8, в котором происходит микрофакельное горение;

4)в повышении полноты сгорания тяжелых фракций топлива в аксиальных патрубках за счет дополнительного подогрева патрубков с помощью периферийного микрофакельного горения, организованного в разъеме на торце 7 факельной трубы 1;

5) в снижении гидравлического сопротивления из-за увеличения живого сечения на величину проходного сечения канала 8 на торце 7 трубы 1.

Готовность заявляемой факельной горелки к использованию в народном хозяйстве высока, так как она может быть изготовлена в мастерских. В настоящее время готовится техническая документация, необходимая для изготовления опытного образца факельной горелки.

Формула изобретения 1. Факельная горелка, содержащая факельную трубу с боковым входным патрубком и размещенной в зоне ее выходного среза торцевой перфорированной перегородкой с размещенными на ней в зоне перфорации аксиальными топ л и во раздающими патрубками и закрепленной под ней конфузорно-диффузорной вставкой, по оси которой установлен воздушный патрубок с коническим выходным соплом и конфузор- ным входным участком, выведенным за пределы факельной трубы, отличающаяся тем, что, с целью повышения полноты сгорания топлива, воздушный патрубок установлен с возможностью осевого перемещения, а в факельной трубе по ее периферии в зоне конического выходного

0

5

сопла воздушного патрубка установлена профилированная и подвижная в осевом направлении обечайка, жестко соединенная с упомянутым соплом посредством радиальных пластин, при этом конфузорно-диффу- зорная вставка закреплена на упомянутых радиальных пластинах, а торцевая перфорированная перегородка выполнена с возможностью перемещения относительно выходного среза факельной трубы с образованием регулируемого торцевого зазора.

2.Горелка по п. 1,отличающаяся тем, что топливораздающие патрубки выполнены различной длины с чередованием в шахматном порядке.

3.Горелка по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что радиальные пластины выполнены в виде профилированных лопаток.

Использование: дль сжигания продувочных газов ремонтируемых скважин, сжигания жидких и газообразных отходов скважин. Сущность изобретения: воздушный патрубок установлен с возможностью осевого перемещения, а в факельной трубе по ее периферии в зоне конического выходного сопла воздушного патрубка установлена профилированная и подвижная в осевом направлении обечайка, жестко соединенная с упомянутым соплом посредством радиальных пластин, при этом конфузорно-диффу- зорная вставка закреплена на упомянутых радиальных пластинах, а торцовая перфорированная перегородка выполнена с возможностью перемещения относительно выходного среза факельной трубы с образованием регулируемого торцового зазора. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.