Оголовок факельной установки
Заявляемая полезная модель относится к оголовкам факельной установки для сжигания аварийных, постоянных и периодических выбросов горючих газов и может быть использована в нефтегазодобывающей, нефтеперерабатывающей, химической и других отраслях промышленности, связанных с сжиганием газа.
Оголовок содержит цилиндрическую трубу 1 с укрепленным в ней усеченным конусом 2, нижнее, большее основание которого герметично скреплено с внутренней стенкой трубы. Угол наклона образующей конуса равен 70-80°, расстояние от верхней кромки цилиндрической трубы до верхней кромки усеченного конуса составляет 2,2-4,5 диаметра цилиндрической трубы, а отношение диаметра меньшего основания усеченного конуса к диаметру трубы равно 0,763 и tga=2,7474.
Предлагаемой полезной моделью решается задача уменьшение металлоемкости оголовка факельной установки.
Заявляемая полезная модель относится к оголовкам факельной установки для сжигания аварийных, постоянных и периодических выбросов горючих газов и может быть использована в нефтегазодобывающей, нефтеперерабатывающей, химической и других отраслях промышленности, связанных с сжиганием газа.
Известен оголовок факельной установки, содержащий цилиндрическую трубу, в которой установлен газовый затвор в виде пакета диафрагм, герметично прикрепленных к трубе. Диафрагмы имеют кольцевые проходные отверстия, размеры которых уменьшаются в направлении движения потока газа.
Кромки диафрагм, образующих кольцевой выходной канал газового затвора, расположены на участках лемнискат. Кромки проходного отверстия, последней в направлении потока газа диафрагмы, расположены в точках лемнискат с нулевой кривизной (см. патент СССР №2046255, кл. F 23 L 17/02)
Принцип работы оголовка сводится к следующему.
При поступлении газа, подлежащего сжиганию, снизу в оголовок скорость его по сечению цилиндрической трубы неравномерна -максимальная скорость по центру и минимальная (практически равная нулю) у внутренней стенки. При поступлении газа в кольцевой выходной канал газового затвора скорость его повышается за счет уменьшения сечения и ее поддерживают на уровне, исключающем проскок атмосферного воздуха в ствол факельной трубы.
Недостатком такого оголовка является низкая технологичность изготовления газового затвора, т.к. для обеспечения герметичности крепления пакета диафрагм к цилиндрической поверхности, каждую
диафрагму необходимо крепить в отдельных цилиндрах и затем соединять их в единую цилиндрическую трубу.
Указанный недостаток устранен в оголовке факельной установки, включающей цилиндрическую трубу с укрепленным в ней газовым затвором, выполненным в виде усеченного конуса, нижнее, большее основание которого скреплено с внутренней стенкой трубы, угол наклона образующей конуса равен 80-87°, расстояние от верхней кромки цилиндрической трубы до верхней кромки усеченного конуса составляет 2,2-4,5 диаметра цилиндрической трубы, а отношение диаметра меньшего основания усеченного конуса к диаметру трубы равно 0,763 (см. патент СССР №1784081, кл. Р 23 D 14/64)
Принцип работы такого оголовка аналогичен предыдущему.
Предотвращение поступления атмосферного воздуха в факельную установку обеспечено за счет повышения скорости прохождения газа через усеченный конус.
Недостатком известного устройства является высокая металлоемкость газового затвора. Это объясняется тем, что высота усеченного конуса определяется как функция угла наклона образующей конуса
Н=tga×((D-0,763D)/2) и tga=9,51
Предлагаемой полезной моделью решается задача уменьшение металлоемкости оголовка факельной установки.
Для достижения указанной цели устройство оголовка факельной установки содержит, как и наиболее близкий к нему прототип, цилиндрическую трубу с укрепленным в ней усеченным конусом, нижнее, большее основание которого, герметично скреплено с внутренней поверхностью стенки трубы, расстояние от верхней кромки трубы до верхней кромки усеченного конуса равно 2,2-4,5
диаметра цилиндрической трубы, отношение диаметра меньшего основания усеченного конуса к диаметру трубы равно 0,763.
В отличие от известного устройства, угол наклона образующей конуса равен 70-80°.
На фиг.1 представлено предлагаемое устройство оголовка факельной установки.
Оно содержит цилиндрическую трубу 1 с укрепленным в ней усеченным конусом 2, нижнее, большее основание которого герметично скреплено с внутренней стенкой трубы. Угол наклона образующей конуса равен 70-80°, расстояние от верхней кромки цилиндрической трубы до верхней кромки усеченного конуса составляет 2,2-4,5 диаметра цилиндрической трубы, а отношение диаметра меньшего основания усеченного конуса к диаметру трубы равно 0,763 и tga=2,7474.
Принцип работы оголовка факельной установки заключается в следующем.
При поступлении газа, подлежащего сжиганию, снизу в оголовок скорость его по сечению цилиндрической трубы 1 неравномерна -максимальная скорость по центру и минимальная у внутренней стенки. При поступлении газа в усеченный конус 2 скорость его повышается за счет уменьшения сечения и ее поддерживают на уровне, исключающем проскок атмосферного воздуха в ствол факельной трубы.
Таким образом, высота усеченного конуса и, следовательно, металлоемкость в предлагаемом устройстве уменьшится более чем в три раза.
В то же время, проведенными экспериментальными исследованиями установлено, что скорость продувочного газа и, следовательно, его расход, при которых исключается проскок
атмосферного воздуха, у предлагаемого устройства увеличивается не более чем на 7%, т.е. незначительно по сравнению с прототипом.
На графике представлены зависимости скорости продувочного газа (w) относительно скорости при угле наклона образующей конуса 83° (w83) и высота (Н) относительно диаметра трубы (Дт).
За точку отсчета принят угол 83°, при котором скорость продувочного газа минимальная (прототип).
Как следует из графика при угле наклона образующей конуса 83° высота конуса составляет 1,22 Дт.При угле наклона образующей конуса 70° высота конуса составляет 0,4 Д т.
Следовательно, высота конуса при угле наклона образующей в пределах 70°-80° находится в пределах от 0,4 до 1 диаметра трубы. В тоже время скорость продувочного газа увеличивается от 1 до 1,07 скорости при угле 83°, т.е. на 7%.
Таким образом, экономичность предлагаемого устройства, которую можно оценить расходом продувочного газа, при котором исключается проскок атмосферного воздуха остается практически такой же, как у прототипа, а габариты и металлоемкость газового затвора уменьшаются более, чем в 3 раза.
Оголовок факельной установки, содержащий цилиндрическую трубу с укрепленным в ней усеченным конусом, нижнее, большее основание которого герметично скреплено с внутренней поверхностью стенки трубы, расстояние от верхней кромки трубы до верхней кромки усеченного конуса равно 2,2-4,5 диаметра цилиндрической трубы, отношение диаметра меньшего основания усеченного конуса к диаметру трубы равно 0,763, отличающийся тем, что, с целью снижения металлоемкости, угол наклона образующей конуса равен 70-80°.
