Оголовок факельной установки

Использование: сжигание аварийных выбросов газа в нефтегазодобывающей и др. отраслях промышленности. Сущность полезной модели: оголовок включает газоподводящую трубу 1, заглушенную сверху днищем 2. В верхней части трубы имеются отверстия с соплами в виде втулок 3, установленных под углом к оси трубы 1. Под каждым соплом к трубе прикреплен уголок 4, ось которого параллельна оси втулки 3, а периферийные концы расположены выше конца трубы и к ним прикреплен ветрозащитный экран 6. Над каждым соплом установлен радиальный стабилизационный пруток 5. Повышается стабилизация горения особенно при сжигании забалластированных газов.

Полезная модель относится к оголовкам факельной установки для сжигания аварийных выбросов газа и может быть использована в нефтедобывающей и других отраслях промышленности, связанных с аварийным сжиганием газа.

Известен оголовок факельной установки (фирма NAO, США, бюллетень 38 В-1. Выставка: «Нефть и газ - 99» - М.), в котором на выходе по периферии установлены закручивающие лопатки, выполняющие роль стабилизаторов пламени. Оголовок надежно работает при скоростях сжигаемого газа, соответствующих значениям числа Маха М0,8. Этот оголовок содержит также сопла для ввода пара в центр оголовка и по его периферии.

Недостатком аналога является плохая стабилизация пламени и его срыв при сжигании забалластированных газов, что усугубляется вводом пара для дымоподавления. Ввод пара приводит также к большим экономическим потерям: годовые затраты на пар могут превышать первоначальную стоимость установки. Кроме того, увеличиваются затраты на эксплуатацию факельной трубы. Использование пара приводит к повышению шума факельной трубы.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности признаков является факельный оголовок, содержащий газоподводящую трубу, заглушенную сверху и имеющую продольные равноудаленные друг от друга отверстия (прорези) в верхней части. На каждом отверстии к трубе прикреплены щелевые выходные сопла, ориентированные к трубе тангенциально и имеющие выходные головки с изменением направления от вертикали примерно на 45°.

Истекающие из этих сопел длинные и плоские газовые струи хорошо смешиваются с воздухом, что приводит к бездымному сжиганию газа (см. патент США №4038024, МКИ F 23 С 11/00, публ. 26.07.1977). Стабилизация

пламени осуществляется в пограничных слоях, образующихся на стенках щелевых сопел.

Недостатками прототипа являются: плохая стабилизация пламени и возможность его срыва при сжигании забалластированных газов; возможность закупоривания узких щелевых сопел; конструктивная сложность.

Предлагаемая полезная модель решает задачу повышения стабилизации горения особенно при сжигании забалластированных газов и упрощения конструкции.

Для достижения указанной задачи предлагается оголовок факельной установки, содержащий, как и наиболее близкий к нему известный, газоподводящую трубу, заглушенную сверху и имеющую в верхней части отверстия, равноудаленные друг от друга, в которых установлены выходные сопла.

В отличие от известного, в предлагаемом оголовке выходные сопла выполнены в виде втулок, установленных под углом к оси газоподводящей трубы и радиально расходящихся от нее, под каждым соплом к корпусу прикреплен уголок, обращенный вершиной наружу, ось которого параллельна оси сопла, периферийные концы уголков расположены выше заглушенного торца газоподающей трубы и к ним прикреплен верхним краем ветрозащитный экран, установленный соосно трубе, при этом над каждым соплом установлен стабилизационный радиальный пруток, один конец которого прикреплен к краю трубы, а другой - к уголку изнутри.

Благодаря наличию под соплами уголков происходит устойчивая стабилизация пламени, а возможность его срыва при истечении забалластированного газа с малой скоростью горения исключается благодаря радиальным пруткам, за которыми всегда образуются подсасывающие воздух зоны, в которых поддерживается стабилизация пламени в еще большем диапазоне скоростей горения.

На чертеже представлен предлагаемый оголовок факельной установки.

Оголовок содержит газоподающую трубу 1, которая заглушена днищем 2. В верхней части трубы 1 выполнены отверстия, равноудаленные друг от

друга, в каждом на которых под углом к оси трубы установлено сопло в виде втулки 3. Сопла радиально расходятся от оси трубы 1.

Под каждой втулкой 3 к корпусу прикреплен уголок 4, обращенный вершиной наружу. Оси уголков 4 параллельны осям втулок 3. Периферийные концы уголков 4 расположены выше торца трубы 1. Над каждой втулкой 3 установлен радиальный стабилизационный пруток 5, один конец которого прикреплен к днищу 2 трубы 1, а другой - к уголку 4 изнутри.

Уголки 4 охвачены ветрозащитным экраном 6, который своим верхним краем прикреплен к верхним концам уголков 4.

Устройство работает следующим образом.

Струи газа, выходящие из сопел 3 распространяются вдоль уголков 4. После розжига факельного оголовка над уголками образуется зона горячего газа, а, следовательно, и более легкого, чем атмосферный воздух. Из-за этого образуется «тяга» (конвекция) воздуха.

При движении воздуха вверх и поперечном обтекании уголков 4 образуются застойные зоны за уголками, в которых газ на границе газовой струи перемешивается с воздухом и образуется горючая газовоздушная смесь. Благодаря этому за уголками происходит устойчивая стабилизация пламени. Однако при больших скоростях истечения забалластированного с малой скоростью горения газа из сопел 3 возможен срыв пламени, который исключен благодаря стабилизационым пруткам 5, за которыми всегда образуются неподвижные зоны обратных токов, в которые подсасывается воздух, и в которых поддерживается стабилизация пламени в большом диапазоне скоростей газа.

При обтекании уголков 4 воздухом между их полками образуется зона пониженного давления, что вызывает распространение струй газа на большую длину вдоль уголков даже при малых скоростях истечения газа.

Это способствует лучшему перемешиванию газа с воздухом и бездымному сжиганию газа. Ветрозащитный экран 6 предотвращает сдув пламени

при боковых порывах ветра и усиливает «тягу» (вертикальное движение воздуха).

Одновременно экран 6 совместно с соплами 3 образует короткий эжектор, подсасывающий воздух в вертикальном направлении.

Указанные эффекты высокой устойчивости (стабилизации) пламени при сжигании забалластированных газов, отсутствие срывов пламени в диапазоне расхода газа от значений, близких к нулю до максимальных при плавном и мгновенном (залповом) увеличении расхода подтверждены экспериментально на оголовке факельной установки, имеющем 24 сопла диаметром 8 мм. Было получено устойчивое горение углеводородных газов с объемным содержанием азота до 87,3%.

Оголовок факельной установки, содержащий газоподводящую трубу, заглушенную сверху и имеющую в верхней части отверстия равноудаленные друг от друга, в которых установлены сопла, отличающийся тем, что сопла выполнены в виде втулок, установленных под углом к оси газоподводящей трубы и радиально расходящихся от нее, под каждым соплом к корпусу прикреплен уголок, обращенный вершиной наружу, ось которого параллельна оси сопла, периферийные концы уголков расположены выше заглушенного торца газоподающей трубы и к ним прикреплен верхний край ветрозащитного экрана, установленного соосно трубе, при этом над каждым соплом установлен радиально стабилизационный пруток, один конец которого прикреплен к краю трубы, а другой - к уголку изнутри.