RU2387927C1

RU2387927C1 - Device for forced combustion of waste gas

Info

Publication number: RU2387927C1
Application number: RU2008152909/03A
Authority: RU
Inventors: Абдрахман Мусаевич Мусаев (RU); Абдрахман Мусаевич Мусаев; Виталий Григорьевич Немов (RU); Виталий Григорьевич Немов
Priority date: 2008-12-31
Filing date: 2008-12-31
Publication date: 2010-04-27

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: invention refers to chemical, oil and gas and processing industries, and can be used for combustion of waste gas at factories. Device for forced combustion of waste gas includes Venturi tube with gas supply tube with conical outlet, which is installed in it coaxially and forms an annular gap in Venturi tube neck. Gas supply tube is equipped with the bell covering Venturi tube neck. On the bell a cone with cross cuts is installed. Venture tube is two-walled, hollow, and annular gap of which is installed on ventilation torus-duct. At that, internal wall of Venturi tube is provided with cross cuts offset relative to cross cuts of cone of gas supply tube as per the comb scheme. Ventilation torus-duct is connected to distribution tubes of ventilation header having normally open shutters and connection pipe for connection of forced-draft fans.

EFFECT: increasing combustion efficiency of waste gas in open atmosphere, and reduction of hazardous emissions of incomplete combustion.

Description

Изобретение относится к области борьбы с загрязнением атмосферы, в частности к устройствам сбросных газов, и может быть использовано на предприятиях химической и нефтехимической промышленности при аварийных сбросах и при ремонте технологического оборудования.The invention relates to the field of combating atmospheric pollution, in particular to waste gas devices, and can be used in enterprises of the chemical and petrochemical industry during emergency discharges and in the repair of technological equipment.

Известны устройства для сжигания газообразных отходов в открытой атмосфере в основном в диффузионном режиме с привлечением первичного объема воздуха (α¹) эжекционными способами за счет кинетической энергии самого газа (заявка Франции №2304856, кл. F23G 7/00, 1976 г.). Однако обеспечить качественное смесеобразование в таких устройствах при сжигании больших объемов сбросных газов, особенно при аварийных режимах, не удается, так как не обеспечивается полнота сгорания углеводородов, что приводит к загрязнению окружающей среды.Known devices for burning gaseous wastes in an open atmosphere, mainly in a diffusion mode involving a primary volume of air (α ¹ ) by ejection methods due to the kinetic energy of the gas itself (French application No. 2304856, class F23G 7/00, 1976). However, it is not possible to ensure high-quality mixture formation in such devices when burning large volumes of waste gases, especially during emergency conditions, since the completeness of hydrocarbon combustion is not ensured, which leads to environmental pollution.

Известны установки факельные модернизированные, в которых использована труба Вентури, охватывающая газоподающую трубу, создавая кольцевое пространство между трубным выходом и внутренней образующей трубы Вентури, в которое направляются восходящие потоки воздуха (патент США №3954386, кл. 431/285, МПК F23G 9/00, 1976 г., ксерокопия прилагается).Upgraded flare installations are known in which a venturi pipe is used, covering a gas supply pipe, creating an annular space between the pipe outlet and the inner generating venturi, into which upward air flows are directed (US patent No. 3954386, class 431/285, IPC F23G 9/00 , 1976, photocopy attached).

Недостатком установки является то, что она обеспечивает спутное движение потока газа и воздуха, при этом окислитель молекулярной диффузией (воздух) может проникнуть в холодный газовый поток в пределах достижения уровня α=1,0. В центральной части газового потока продолжается процесс диффузии кислорода из атмосферного воздуха в осложненных условиях, создавая гетерогенные зоны. Полнота сгорания углеводородов не обеспечивается, происходят выбросы сажистых соединений.The disadvantage of the installation is that it provides a confined movement of the gas and air flow, while the oxidizing agent by molecular diffusion (air) can penetrate into the cold gas stream within the level α = 1.0. In the central part of the gas stream, the process of oxygen diffusion from atmospheric air continues under complicated conditions, creating heterogeneous zones. The completeness of hydrocarbon combustion is not ensured; soot compounds are emitted.

Известна факельная установка для сжигания сбросных газов спутного типа, делящая газовый поток на отдельные струи, в которые спутно подсасываются потоки воздуха из атмосферы и частично за счет рециркуляции путем установки плохо обтекаемых тел (http://www.technotecs.ru/fakel-tech, shtin 27.10.2008, ксерокопия прилагается).Known flare installation for burning waste gases of a satellite type, dividing the gas stream into separate jets into which air flows from the atmosphere are sucked in and partly due to recirculation by installing poorly streamlined bodies (http://www.technotecs.ru/fakel-tech, shtin 10.27.2008, photocopy attached).

Недостатки отмеченных устройств также связаны с малым объемом первичного воздуха. При залповых выбросах в среде плотной газовой струи процесс диффузии замедляется, выбросы сгорают в гетерогенном режиме.The disadvantages of these devices are also associated with a small volume of primary air. With volley emissions in a dense gas stream, the diffusion process slows down, emissions are burnt in a heterogeneous mode.

Наиболее близким предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для сжигания сбросных газов (авторское свидетельство №907346 от 21.10.1981, М. кл.³ F29G 7/06), содержащее трубу Вентури с установленной соосно газовой трубой с конусным выходом, образующей кольцевой зазор в горловине трубы Вентури. В кольцевой зазор установлены короба, нижней частью охватывающие конусный выход газоподводящей трубы. Верхняя часть трубы Вентури выполнена в виде полусферической чаши, вход в которую разделен посредством перегородок на ряд секторов, образующих воздушные окна, забирающие воздух за счет разности гидростатических давлений.The closest to the proposed technical essence and the achieved effect is a device for burning waste gases (copyright certificate No. 907346 of 10.21.1981, class CL ³ F29G 7/06), containing a venturi with a coaxial gas pipe with a conical outlet forming an annular gap in the mouth of the venturi. Boxes are installed in the annular gap, with the lower part covering the conical outlet of the gas supply pipe. The upper part of the venturi is made in the form of a hemispherical bowl, the entrance to which is divided by means of partitions into a number of sectors forming air windows that take air due to the difference in hydrostatic pressures.

Недостатком установки является то, что при залповых выбросах не обеспечивается полнота смесеобразования даже на уровне первичного воздуха. Воздушные короба в основании полусферической чаши, разделяя газовый поток на ряд секторов, не могут рассечь центральную часть газового потока воздушными струями ввиду их небольшого объема и скорости. Поэтому центральная часть газового потока сгорает в диффузионном режиме, создавая гетерогенные зоны, сопровождающиеся сажистыми и канцерогенными выбросами.The disadvantage of the installation is that with volley emissions, the completeness of mixture formation is not ensured even at the level of primary air. Air ducts at the base of a hemispherical bowl, dividing the gas stream into a number of sectors, cannot cut the central part of the gas stream with air jets due to their small volume and speed. Therefore, the central part of the gas stream burns in a diffusion mode, creating heterogeneous zones, accompanied by soot and carcinogenic emissions.

Изобретение направлено на повышение эффективности сжигания сбросных газов в открытой атмосфере, снижение выбросов в атмосферу вредных продуктов неполного сгорания.The invention is aimed at improving the efficiency of burning exhaust gases in an open atmosphere, reducing emissions of harmful products of incomplete combustion into the atmosphere.

Результат достигается тем, что в устройстве для принудительного сжигания сбросных газов, содержащем трубу Вентури с установленной в ней соосно газоподводящей трубой с конусным выходом, согласно изобретению газоподводящая труба снабжена раструбом, перекрывающим горловину трубы Вентури, на раструб установлен конус с рассечками. Труба Вентури выполнена двустенной, полой, основанием установлена на вентиляционный тор-короб, соединенный с распределительными трубами вентиляционного коллектора. Внутренняя стенка трубы Вентури выполнена с рассечками, смещенными относительно рассечек конуса газоподающей трубы по принципу гребенки. Вентиляционный коллектор оснащен нормально открытыми створками и патрубком для подключения тягодутьевой установки.The result is achieved in that in a device for forced combustion of waste gases containing a venturi pipe with a coaxial gas supply pipe installed in it with a conical outlet, according to the invention, the gas supply pipe is provided with a socket overlying the neck of the venturi, a cone with cuts is installed on the socket. The venturi is made of double-walled, hollow, the base is mounted on a ventilation torus box connected to the distribution pipes of the ventilation manifold. The inner wall of the Venturi pipe is made with cuts, offset relative to the spreads of the cone of the gas supply pipe according to the comb principle. The ventilation manifold is equipped with normally open flaps and a nozzle for connecting a draft unit.

Изобретение поясняется на чертежах. На фиг.1 схематично представлен оголовок устройства для принудительного сжигания сбросных газов, вид сверху, разрез по I-I. На фиг.2 схематично представлен вентиляционный коллектор устройства, на фиг.3 - конус, на фиг.4 - труба Вентури.The invention is illustrated in the drawings. Figure 1 schematically shows the head of the device for forced combustion of waste gases, top view, section along I-I. Figure 2 schematically shows the ventilation manifold of the device, figure 3 is a cone, figure 4 is a venturi.

Устройство для сжигания сбросных газов включает факельный оголовок (фиг.1), состоящий из газоподводящей трубы 1, имеющей раструб 2, на который установлен конус 3. На поверхности конуса нанесены рассечки в виде прямоугольников вдоль его образующих с углом, например 12° (фиг.3). Труба Вентури 4 выполнена двустенной, полой. Ее внутренняя стенка также выполнена с рассечками, аналогичными рассечкам конуса 3, но их положение имеет смещение по отношению к рассечкам конуса на половину расстояния между ними (угол 6°) (фиг.4). Площадь рассечек на конусе равна площади сечения газоподающей трубы, а общая площадь рассечек на внутренней поверхности трубы Вентури должна быть достаточной для подачи расчетного объема воздуха. На верхнем торце трубы Вентури установлено жаростойкое кольцо 5. По периметру трубы Вентури 4 расположены дежурные факелы 6. Труба Вентури в своей нижней части опирается основанием кольцевым зазором на вентиляционный тор-короб 7, соединенный с распределительными трубами 8, подающими воздух от вентиляционного коллектора 9 с нижней части установки. Коллектор 9 (фиг.2) снабжен патрубком 10 для подсоединения тягодутьевой установки. Створки 11 коллектора 9 предназначены для создания естественной тяги и при работе устройства в расчетном (штатном) режиме открыты. При включении тягодутьевой установки (аварийный случай) створки 11 под давлением воздуха закрываются. Вентиляционный коллектор 9 и газоподводящая труба 1 установлены на общей платформе 12. В верхней части газоподающей трубы (у основания раструба 2) установлен огнепреградитель 13.The device for burning waste gases includes a flare head (Fig. 1), consisting of a gas supply pipe 1 having a bell 2 on which a cone 3 is mounted. On the surface of the cone, cuts are made in the form of rectangles along its generatrix with an angle, for example, 12 ° (Fig. 3). Venturi pipe 4 is double-walled, hollow. Its inner wall is also made with cuts similar to the cuts of the cone 3, but their position is offset with respect to the cuts of the cone by half the distance between them (angle 6 °) (Fig. 4). The area of the spatter on the cone is equal to the cross-sectional area of the gas supply pipe, and the total area of the spatter on the inner surface of the venturi should be sufficient to supply the estimated volume of air. A heat-resistant ring 5 is installed on the upper end of the Venturi pipe. On-site torches 6 are located around the perimeter of the Venturi pipe 6. The venturi in its lower part is supported by the ring annular gap on the ventilation torus box 7 connected to the distribution pipes 8 that supply air from the ventilation manifold 9 s bottom of the installation. The collector 9 (figure 2) is equipped with a pipe 10 for connecting the draft unit. The valves 11 of the collector 9 are designed to create natural traction and when the device is in the design (normal) mode, open. When you turn on the draft unit (emergency), the sash 11 closes under air pressure. The ventilation manifold 9 and the gas supply pipe 1 are installed on a common platform 12. In the upper part of the gas supply pipe (at the base of the socket 2) a flame arrester 13 is installed.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Сбросный газ подается по трубе 1 на уровне факельного оголовка в раструбе 2. Сечение трубы расширяется, и скорость газа снижается. На раструб 2 надет конус 3 с прямоугольными рассечками с общей площадью, большей площади сечения трубы 1. Сбросный газ вытекает на поверхность конуса 3, образуя газовые струи по периметру конуса. Навстречу газовым струям в их промежуток по принципу гребенки устремляются более мощные струи воздуха из прямоугольных рассечек трубы Вентури 4. Таким образом турбулизированный газовоздушный поток выбрасывается в верхнюю часть трубы Вентури, где находятся дежурные факелы 6. Масса турбулизированной газовоздушной смеси воспламеняется по всему объему и горит в начальном кинетическом режиме, так как отсутствует центральный жестко сформированный центр факела. Зная сочетание приблизительного состава газа и воздуха, можно регулировать первичный объем воздуха (α¹) тягодутьевой установкой.The waste gas is supplied through the pipe 1 at the level of the flare head in the socket 2. The pipe cross section expands and the gas velocity decreases. A cone 3 with rectangular cuts with a total area greater than the cross-sectional area of the pipe 1 is put on the bell 2. The waste gas flows to the surface of the cone 3, forming gas jets around the perimeter of the cone. Toward the gas jets, in their gap, more powerful jets of air rush from the rectangular distributions of the venturi 4 by the comb principle. Thus, a turbulent gas-air flow is ejected into the upper part of the venturi, where there are duty flares 6. The mass of the turbulent gas-air mixture ignites throughout the volume and burns in initial kinetic regime, since there is no central rigidly formed center of the torch. Knowing the combination of the approximate composition of gas and air, it is possible to adjust the primary air volume (α ¹ ) by a blower unit.

Таким образом создаются условия для регулирования подвода воздуха в основание газового факела и турбулизирования его во всем объеме, не оставляя зон для гетерогенных процессов при сжигании большого объема газа в диффузионном режиме.Thus, conditions are created for regulating the supply of air to the base of the gas torch and for turbulizing it in the entire volume, leaving no zones for heterogeneous processes when burning a large volume of gas in the diffusion mode.

Предлагаемое устройство позволяет в значительной мере повысить эффективность сжигания сбросных газов и снизить выброс в атмосферу продуктов неполного сгорания и канцерогенов.The proposed device can significantly increase the efficiency of combustion of exhaust gases and reduce emissions into the atmosphere of products of incomplete combustion and carcinogens.

Claims

A device for forced combustion of waste gases, comprising a venturi pipe with a coaxial gas supply pipe installed in it with a conical outlet, forming an annular gap in the neck of the venturi pipe, characterized in that the gas supply pipe is provided with a socket overlying the neck of the venturi pipe; a cone with cuts is installed on the bell; the Venturi pipe is made of a double-walled, hollow, annular gap mounted on the ventilation torus box, while the inner wall of the Venturi pipe is made with cuts that are offset relative to the expansion of the cone of the gas supply pipe according to the comb pattern; the ventilation torus box is connected to the distribution pipes of the ventilation manifold, which has normally open sashes and a pipe for connecting a draft unit.