DK160724B - Braender, samt grundfakkel, der udgoeres af et antal braendere - Google Patents

Description

i

DK 160724 B

Den foreliggende opfindelse angår brændere og angår navnlig brændere, der anvendes til fjernelse af raffinaderigasser eller gasser fra andre olie-, gas-, eller kemiske anlæg. Brænderen er egnet til brug i en grundfakkel, d.v.s. en indretning til afbrænding ved jordniveau, hvil -5 ken brænder omfatter en brændselsgasforsyningsledning, der er aerodynamisk udformet for at tilvejebringe en relativ lav modstand mod opef-terrettet luftstrøm, hvilken ledning har et eller flere brændselsgasudløb i nedenstrømssiden af ledningen, organer, der er beregnet til at lede luft opefter forbi udløbene, en plade, der er tilvejebragt nær-10 liggende hvert udløb, således at brændselsgas, der strømmer ud fra udløbene, spredes over pladen og blandes med den opefterrettede luftstrøm, samt organer, der er beregnet til at fastholde flammen ved forbrændingen af brændselsgas og luft.

15 Konventionelle raffinaderi brændere, der omfatter et brændselsgastil-førselsrør med et antal udløbshuller er velkendte. Disse brændere har en enkel konstruktion og er relativt lette at fremstille. Imidlertid frembringer de relativt lange stråleformede flammer med en relativ stor røgtendens, der er forårsaget af relativ dårlig aerodynamik. Des-20 uden kan kul stofopbygninger i tilførselsrøret, som er forårsaget af tilbagestråling og flammesi ikning, få tilførselsrøret til at flække, hvilket derved reducerer brænderens effektivitet eller endda umuliggør dens drift, indtil en reparation kan udføres.

25 Brænderne bliver ofte anvendt som en del af en grundfakkel. Et problem med en grundfakkel er, at skorstenen kræver en ildfast eller isolerende foring for at forhindre, at den ydre metal væg bliver for varm. Meget stråleformede flammer giver anledning til høje temperaturer og stærke varmepåvirkninger i de ildfaste materialer, hvilket kan forårsage rev-30 nedannelse og tillige et eventuelt sammenbrud af det ildfaste materiale.

I Europæisk patentansøgning nr. 0062402 beskrives en brænder, der er egnet til brug i en grundfakkel. Den foreliggende opfindelse angår en 35 forbedret brænder, der også er egnet til brug i en grundfakkel.

Ifølge den foreliggende opfindelse er der således tilvejebragt en brænder af den indledningsvis nævnte art, der er kendetegnet ved, at det flammeholdende organ omfatter, at den centrale del af pladens øvre

DK 160724 B

2 kant er skråtstillet i en stort set vandret stilling mod brændselsgasudløbet, og at de ydre dele af pladens øvre kant er skråtstillet i retning væk fra brændselsgasudløbet.

5 Pladen er fortrinsvis tilvejebragt nærliggende ved og under en vinkel i forhold til udløbet, således at den vinkel, hvormed brændsels-gas rammer pladen, er en vinkel mellem Γ og 55®.

Pladen er forbundet med flammeretentionsorganer, hvori den centrale 10 del af pladens øvre kant er ombukket i retning mod brændselsgasudløbet, og den øvre kants ydre del af ombukket i den modsatte retning. Flammeretentionsorganerne reducerer flammens tendens til at løfte sig ved at tilvejebringe en turbulent "forankrings"-zone af brændselsgas og luft. Selve pladen er fortrinsvis plan og er tilvejebragt med en 15 størrelse, som vil forårsage en spredning og blanding af brændselsgassen med luften. Pladerne er fortrinsvis fremstillet af rustfrit stål. Pladen gør det muligt for brændselsgassen at blive udspredt som et tyndt lag over pladen, og i kombination med flammeretentionsorganerne tilvejebringes en stabil flamme fjernt fra brændselsgasudløbene, såle-20 des at opvarmningen af og kulstofopbygningen i brændselsgasforsyningsrørene reduceres. Det antages, at kulstofopbygningen ikke er forårsaget af aflejring fra flammen, men på grund af at overdrevne høje temperaturer i brændselsgasforsyningsrørene medfører risiko for pyrolyse af brændselsgassen.

25

Pladerne er fortrinsvis tilvejebragt i en regelmæssig parallel række.

Den regelmæssige parallelle række plader har vist sig at give en forbedret flammekonfiguration, der er relativ flad på tværs af brænderen, og som også er relativ kort og mindre stråleformet.

30

Udløbene er tilvejebragt på nedstrømssiden af brændselsgasforsyningsledningen i forhold til den opefterrettede luftstrøm. Planet for pladerne er fortrinsvis tilvejebragt retvinklet i forhold til den linie, som forbinder brændselsgasudløbene. Et brændermodul kan være dannet af 35 flere brændere, idet brænderne er forbundet ved hjælp af hensigtsmæssige grenrør.

Oven over brænderen er der fortrinsvis tilvejebragt en skorsten eller lignende, for således at frembringe en strøm af luft, der er indsuget 3

DK 160724B

fra brænderens underside for at blive blandet med brændselsgassen. Alternativt kan luften blive blæst gennem brænderen, for eksempel ved anvendelse af en blæser.

5 Brændselsgasrørene har et tværsnit, der giver lav aerodynamisk modstand i luftstrømmens retning, hvilket medfører forbedrede brændsel/-luftforhold. Dette opnås fortrinsvis ved anvendelse af glatte rør med store dimensioner i luftstrømmens retning, for eksempel med ellipseformet tværsnit. Dette er i modsætning til typiske raffinaderibrænde- 10 re, der omfatter rør med cirkulært tværsnit med brændselsgasudløbshuller, der er tilvejebragt i oversiden og som tilvejebringer en bred form med høj modstand mod luftstrøm, hvilket medfører en relativ dårlig ydeevne.

15 Ifølge en foretrukket udførelsesform for opfindelsen har brænderens plade en åbning nærliggende brændselsudløbet. Åbningen har vist sig at forbedre flammens stabilitet, når små mængder brændselsgas passerer gennem, og at lette flammens genantænding i tilfælde af flammeudblæsning.

20

Brændsel udløbet kan være tilvejebragt med en cirkulær form, men det er fortrinsvis formet for at medvirke til brændselsgassens spredning over pladen, og der foretrækkes et udløb med en ellipseformet konfiguration.

25 Pladen er fortrinsvis fastgjort til oversiden af gasforsyningsrøret, for eksempel ved hjælp af en konsol eller ved svejsning.

Hvis en brænder omfatter flere brændselsgasudløbshuller og plader, er pladerne fortrinsvis adskilte enheder, men kan være en enkel lang pla- 30 de på tværs af brænderen eller en forbundet serie enkeltplader. Ved at anvende adskilte eller enkeltplader, kan brænderens tænding blive gjort lettere, da turbulens ved de øvre ender af pladernes kanter har en tendens til at fremme tværtænding over brænderen.

35 En strålevarmeskærm, fortrinsvis i form af en metalstrimmel med trekantet tværsnit, kan være anbragt ovenover den fælles brændsel forsyningsledning, for således at forhindre overopvarmning på grund af gasrecirkulering og direkte flammebestråling.

DK 160724 B

4

Brænderen, som beskrevet ovenfor, kan blive anvendt som en del af et grundfakkel system. Således er der ifølge et yderligere aspekt ved opfindelsen tilvejebragt en grundfakkel, som omfatter en forsyningsledning for brændselsgas, hvilken forsyningsledning er forbundet med en 5 brænder, som beskrevet ovenfor, samt en omslutning med lodrette vægge, hvis nedre ender er tilvejebragt over jordniveau og derved muliggør lufttilgang til brænderen inden i omslutningen.

Brænderens indre vægge er fortrinsvis metalliske og forede med et ild-10 fast materiale, for eksempel ildfaste sten, støbelige eller ildfaste plastmaterialer, keramiske fibre. Et træk- eller vindværn vil fortrinsvis omslutte brænderens basis. Trækværnet kan være udformet med lameller, således at luft kan strømme gennem værnet og derefter ind i brænderen.

15

Opfindelsen omfatter også en grundfakkel med flere brændere, således som beskrevet ovenfor. Ifølge en foretrukket udførelsesform for en grundfakkel er brænderne arrangeret med deres længdeakser i alt væsentligt retvinklet i forhold til hinanden. Det har vist sig, at denne 20 orientering er medvirkende til at reducere skorstensresonans og pulseringer, der optræder ved hørbare frekvenser. Det foretrukne forhold mellem brændernes tværsnitsareal og skorstenens tværsnitsareal er op til 0,5.

25 Brænderen kan tændes ved anvendelse af sædvanlige antændingsprocedurer.

Opfindelsen vil herefter, som et eksempel, blive beskrevet under henvisning til den medfølgende tegning, hvor 30 fig. 1 viser et perspektivisk billede af en del af en brænder ifølge opfindelsen, fig. 2(a) et sidebillede af brænderens plade og brændselsudløb, fig. 2(b) et partielt, lodret snit gennem brændselsgasledningen og 35 brænderelementet tilknyttede varmeskærm, fig. 2(c) et snit gennem en sekundær brændselsgasledning for brænderen, fig. 3 et lodret snit gennem en grundfakkel, der omfatter en brænder,

DK 160724 B

5 fig. 4(a) et planbiIlede af et 2 x 8 armeret brænderelement, hvor hver arm er forsynet med 12 plader, fig. 4(b) et sidebillede, delvis i snit, af brænderen i fig. 4(a), og fig. 5 et planbillede af en grundfakkel til belysning af brænderens 5 arrangement.

Idet der henvises til fig. 1 og 2 ses, at brænderen omfatter en hovedbrændsel sgasledning 1, som føder flere parallelle, sekundære brændsel sgasledni nger 2. Gasledningen 1 er forbundet med den sekundære led-10 ning 2 ved hjælp af en bøsning, som forbinder det indre af ledningen 1 med det indre af ledningen 2 ved hjælp af huller 3. Med regelmæssige mellemrum langs ledningen 2 er der fastgjort plader 4 ved svejsning eller ved hjælp af andre egnede organer. Pladerne 4 er retvinklede i forhold til aksen for ledningen 2. Et hul eller en åbning i pladen 15 nærliggende brændsel udløbet fremmer flammens stabilitet ved passage af små mængder brændselsgas. Brændselsudløbshuller 5 i ledningerne 2 ligger nærliggende pladerne 4's basis. Udiøbshullerne 5 er udskåret, for således at rette i det mindste en del af brændselsgassen mod pladen 4's overflade. Udløbshullernes tværsnit er cirkulært eller elliptisk.

20 Fig. 2(b) viser en varmestråleskærm med trekantet tværsnit, der er beregnet til at beskytte gasledningen 1 mod direkte flammebestråling og recirkulering af varme gasser.

Ved brug af brændere vil i det mindste en del af brændselsgas, som 25 strømmer ud fra udløbshullerne 5, ramme mod pladerne 4 og spredes over pladerne 4's overflade. Dette muliggør en blanding af luft og brændsel sgas for at tilvejebringe en brændbar blanding.

Pladen 4's centrale øvre kant 7 er ombukket for at danne en læbe, for 30 således at hindre flammeafløftning og fungerer som en flammeholder.

Den øvre kant af en plade, der blev anvendt i eksperimenter, var ombukket til en vinkel op til 90*. De to ydre øvre kanter 8 af pladen 4 er bøjet tilbage i modsat retning af den for den centrale øvre kant, for således at danne et par vinger, som yderligere fremmer brændsels-35 gas/luftblandingen og flammestabiliteten.

Den opefterrettede luftstrøm forbi udløbshullerne og pladerne blev opnået ved at anbringe en omslutning eller skorsten omkring brænderen, for således at indsuge luft opefter gennem brænderen. En alternativ 6

DK 160724 B

fremgangsmåde til at opnå denne effekt vil være anvendelsen af en ventilator eller blæser for at tvinge luft opefter gennem brænderen.

Fig. 3 viser et lodret snit gennem en bundfyret grundfakkel med en 5 brænder ifølge opfindelsen. Brænderen 10 er anbragt ved bunden af fakkelskorstenens basis. Skorstenen omfatter et indre ildfast materiale 11, en isolerende central del 12 og en ydre metal kappe 13. Ved drift af faklen blandes brændselsgas med luft, der er indsuget ved hjælp af skorstenens træk, for således, efter antænding af den brændbare blan-10 ding, at danne flammer, der stabiliseres oven over brænderen 10's plader 14.

I fig. 4 er der vist en enkel brænder med otte arme 15, der er fremspringende fra hver side af et centralt grenrør 16, som forsynes med 15 brændselsgas fra et lodret rør 17. Hver arm 15 understøtter tolv brændsel sudløb 18 og forbundne plader 14, der hver har en central ombukket flammeholdende øvre kant 19 og vinger 20, der på hver side er ombukket i modsat retning. Varmestråleskærmen er blevet udeladt i tegningen af hensyn til overskueligheden.

20 I fig. 5 er der vist en grundfakkel 21, som omfatter fire brændere 22.

Hver brænder er tilvejebragt, således som vist i fig. 4, og hver fødes fra et lodret brændselsforsyningsrør. Hver brænder er orienteret, således at dens længdeakse er retvinklet i forhold til længdeaksen for 25 den ved siden af værende brænder. Hver brænder har også sine plader orienteret, således at de vender væk fra det centrale grenrør (det vil sige den centrale del er ombukket).

30 35

Claims (11)

1 Brænder, der er egnet til brug i en grundfakkel (21), hvilken brænder (22) omfatter en brændselsgasforsyningsledning (2), der er aero-5 dynamisk udformet for at tilvejebringe en relativ lav modstand mod opefterrettet luftstrøm, hvilken ledning (2) har et eller flere brændselsgasudløb (5) i nedenstrømssiden af ledningen, organer, der er beregnet til at lede luft opefter forbi udløbene (5), en plade (4), der er tilvejebragt nærliggende hvert udløb (5), således at brændsels-10 gas, der strømmer ud fra udløbene, spredes over pladen (4) og blandes med den opefterrettede luftstrøm, samt organer, der er beregnet til at fastholde flammen ved forbrændingen af brændselsgas og luft, k ende t e g n e t ved, at det flammeholdende organ omfatter, at den centrale del (7) af pladens (4) øvre kant er skråtstillet til en stort 15 set vandret stilling mod brændselsgasudløbet (5), og at de ydre dele (8) af pladens (4) øvre kant er skråtstillet væk fra brændselsgasudløbet (5).

2. Brænder ifølge krav 1, k e n d e t e g n e t ved, at den omfatter 20 flere plader (4), hvor pladerne er arrangeret i en regelmæssig parallel række.

3. Brænder ifølge krav 2, kendetegnet ved, at den omfatter flere brændselsgasforsyningsledninger (2), og at pladernes (4) plan 25 stort set er vinkelret i forhold til forsyningsledningernes (2) længdeakser.

4. Brænder ifølge krav 3, kendetegnet ved, at en regelmæssig parallel række af enkeltplader strækker sig over og under en ret vin- 30 kel i forhold til brændselsgasforsyningsledningerne.

5. Brænder ifølge krav 1, kendetegnet ved, at brændselsgas-udløbet er ellipseformet.

6. Brænder ifølge krav 1, kendetegnet ved, at en varmestrå- leskærm (6) er anbragt ovenover brændselsforsyningsledningen (2).

7. En grundfakkel, der udgøres af et antal brændere ifølge et eller flere af kravene 1-6, kendetegnet ved, at deft omfatter en DK 160724 B yderligere brændselsgasforsyningsledning (17), hvor forsyningsledningen står i forbindelse med brænderne.

8. En grundfakkel ifølge krav 7, kendetegnet ved, at brænder-5 ne er arrangeret med deres længdeakser tilvejebragt stort set vinkelret i forhold til hinanden.

9. En grundfakkel ifølge krav 8, kendetegnet ved, at den har fire brændere arrangeret i en firkant, og at brændernes længdeakser er 10 arrangeret stort set retvinklet i forhold til hinanden.

10. En grundfakkel ifølge et hvilket som helst af kravene 7-9, kendetegnet ved, at den har en omslutning med lodrette vægge, og at væggenes nedre ender er tilvejebragt over jordniveau for derved at 15 tillade adgang af luft til brænderen inden i omslutningen.

11. En grundfakkel ifølge krav 10, kendetegnet ved, at en vindskærm omslutter faklens basis. 20 25 30 35