DK161411B - Blus med coandalegeme. - Google Patents

Description

i

DK 161411 B

Den foreliggende opfindelse angår et Coanda-blus til bortskaffelse af gas-væskeformige brændbare materialer, der indeholder op til 70 vægt% væske. Blusset indbefatter en tilførselsledning for trykpåsatte, gasvæskeformige brændbare materialer, et Coandalegerne med en ydre over-5 flade anbragt over tilførselsledningen, for således at afgrænse et ringformet udløb, der er beregnet til at lede det fra den ringformede åbning udstrømmende brændbare materiale over Coandalegernets ydre over-f1ade.

10 Efterhånden som off-shore udforskningen fortsætter, opdages der gasførende felter, som har en væsentlig procentdel kondensat, og hvor kondensatet behandles off-shore. Lejlighedsvis, for eksempel af behandlingsgrunde eller i en nødaflastningssituation, er det nødvendigt at afbrænde gassen og kondensatet på en sikker måde med lav stråling og 15 lav eller ingen væskeudfald. Kendte virkningsfulde brændere bortskaffer på en sikker måde væskekondensatet fra gassen og anvender sædvanligvis højtryksluft eller -gas for at atomisere væsken og er ofte blæserhjulpet, hvilket normalt giver en løs røgfyldt og strålende flamme.

20 En blusindretning af ovennævnte art kendes for eksempel fra NO-patent-skrift nr. 148.400,

Formålet med den foreliggende opfindelse er at tilvejebringe et blus, der er egnet til bortskaffelse af brændbare gas-væskeformige materia-25 ler, og som reducerer behovet for separate gas- og væskeblus eller forbehandling af materialerne, der skal afbrændes, reducerer omkostningerne og øger effektiviteten.

Således er der ifølge den foreliggende opfindelse tilvejebragt et blus 30 af den indledningsvis nævnte art, som er kendetegnet ved, at den ledende ydre overflade af Coandalegernet har et trin, der er anbragt nær indtil det ringformede udløb, hvor trinhøjden er lig med eller større end bredden af det ringformede udløb og forholdet mellem Coandalegernets krumningsradius og det ringformede udløbs bredde er i større!ses-35 ordenen fra 4 til 100, og forholdet mellem tilførselsledningens diameter og Coandalegernets krumningsradius er i størrelsesordenen fra 0,2 til 25.

Ved at udforme Coandablusset på den ovenfor angivne måde opnås bedre,

DK 161411B

2 begrænsede strømningsegenskaber, som muliggør bortskaffelsen af brændbare gas-væskeformige materialer, der indeholder op til 70 vægt% væske. Ud fra forsøgsresultaterne antages det, at dette skyldes, at Co-andalegernet har et trin nær det ringformede udløb og de særlige dimen-5 sionsforhold for hvad angår trinhøjde, Coandalegernets krumningsradius, bredden af det ringformede udløb og tilførselsledningens diameter.

Når forlængelsen af en læbe af udmundingen af en slids, hvorigennem et fluid strømmer ud-under tryk, progressivt divergerer fra slidsens ak-10 se, er det kendt at fluidstrømmen, der strømmer ud gennem slidsen, har en tendens til at holde sig til den forlængede læbe og således danner et trykfald i det omgivende fluid, hvilket forårsager en fluidstrøm mod lavtryksområdet. Dette fysiske fænomen er kendt som Coandaeffek-ten, og et legeme, der udviser denne effekt, er kendt som et Coandale-15 gerne. Coandalegemet er sædvanligvis af (a) den indvendige venturifor-mede type, hvori trykfluidet strømmer ud fra en åbning nær venturiens hals og passerer mod mundingen eller (b) af den udvendige type, hvori trykfluidet strømmer ud fra en åbning og passerer udefter over en udvendig ledeflade på Coandalegemet. I den foreliggende opfindelse an-20 vendes et Coandalegerne af type (b).

Højtryksgasledningens diameter nærliggende det ringformede udløb og det ringformede udløbs bredde tilvejebringer blussets udstrømningsareal .

25

Coandafladen har fortrinsvis et trin eller et fremspring i nærheden af udløbet. Trinnets højde er fortrinsvis større end eller lig med det ringformede udløbs bredde, og trinnets højde er især fra en til tre # gange det ringformede udløbs bredde.

30

Et blus ifølge den foreliggende opfindelse er egnet til bortskaffelse af gas-væskeformige brændbare materialer, der indeholder op til 70 vægt% væske med en røgfri eller relativ røgfri forbrænding.

35 Opfindelsen vil herefter, alene som et eksempel, blive beskrevet mere detaljeret under henvisning til den medfølgende tegning, hvor fig. 1 viser et skematisk billede af spidsen af et udvendigt Coan-dablus,

DK 161411B

3 fig. 2 et skematisk lay-out af et blus med tilknyttet hjælpeapparatur, fig. 3, 4 og 5 kurver for Coandaradius/slidsbredde og slidstryk for blus (c), 5 fig. 6, 7 og 8 kurver for Coandaradius/slidsbredde for blus (a), og fig. 9 en kurve for F-faktor og kondensatets masseprocent af blussets brændselsforsyning.

En blusskorstens spids indbefatter et Coandalegerne 1 og en ledning 2 10 for levering af et brændbart materiale under højt tryk. Coandalegernet er anbragt over ledningens udløb, for således at danne en ringformet udløbsslids 3.

Den første del af Coandalegernet er fortrinsvis en omdrejningsflade, 15 der er dannet ved drejning af et cirkel kvadrant omkring Coandalegernets lodrette akse, og brændselsgasudløbet eller slidsen er tangential til kvadrantets krumme sektion.

Det er kendt, at en gasstrøm vil følge en hensigtsmæssigt udformet 20 flade (en Coandaflade), når gas under tryk strømmer ud fra en slids nærliggende en sådan flade. Denne Coandaeffekt frembringer en lavtrykszone og medriver således atmosfærisk luft ind i brændslet, der strømmer med stor hastighed.

25 Coandalegemet 1 har en ledeflade, der indbefatter en deflektordel 4, som vender højtryksgassens retning fra vandret til lodret, og som fører til en tilspidset del 5, som overfører strømmen fra def1ektordelen til legemets top. Coandalegemet 1 kan være tilvejebragt med et trin 6 på sin flade i nærheden af udløbsslidsen for at tilvejebringe mere 30 ønskelige strømningsegenskaber.

Ved forsøg var de anvendte blus af den udvendige Coandatype, og der blev anvendt tre blus: 35 (a) et udvendigt Coandablus med en læberingsdiameter på 97,5 mm og en

Coandaradius på 50 mm.

(b) et udvendigt Coandablus med en læberingsdiameter på 200 mm og en Coandaradius på 97,5 mm.

(c) et udvendigt Coandablus med en læberingsdiameter på 97,5 mm og en

DK 161411 B

Coandaradius på 97,5 mm.

For alle tre blus blev der afprøvet flere slidsbredder, sædvanligvis 1, 3, 5 og 7 mm. Blussene (a) og (c) blev også betjent med flere trin-5 højder. Med indbefatningen af et trin forøges blussets begrænsende strøm. Blusset (b) blev betjent uden et trin på Coandafladen.

I fig. 2 er der vist et forsyningssystem for naturgaskondensat, og dette består af" (a) en 11.250 liter tankbil 16, der er anbragt i en 10 lav brygge, der er beregnet til at indeholde eventuel spild, (b) en pumpe 12, der afgiver en maksimal strømningshastighed på 150 liter pr. minut ved et tryk på 1,034 mPa, (c) en strømningsmålingssektion 18 med differential åbning, der er beregnet til at måle strømningshastigheder op til 150 liter pr. minut, (d) et indsprøjtningspunkt 19, der er til -15 vejebragt i form af en enkel T-formet sektion, ovenstrøms for hvilken der er tilvejebragt en kontraventil, som forhindrer gas i at trænge ind i væskeledningen.

Et methanforsyningssystem består af (a) en trykforsyningsledning 20, 20 (b) to spærreventiler, (c) en skydeventil, der er beregnet til at re gulere strømmen, (d) en kritisk åbning 21, der er beregnet til at måle strømmen, og (e) en trykaflastningsventil.

Indsprøjtningspunktet for kondensatet i gasstrømmen var anbragt, såle-25 des at der ville være flere forhindringer i to faseblandingens bane. Disse forhindringer var tilvejebragt i form af to retvinklede bøjninger af rørledningen og simulerer betingelser, som vil blive mødt i praktiske installationer. Der var 20 m ret ledning nedenstrøms for bøjningerne, hvilket er tilstrækkeligt til at et strømningssystem kan 30 stabiliseres. I brug blev blusset tændt, og gasstrømmen (methan) gennem ledningen 11 blev forøget til en på forhånd valgt værdi. På dette tidspunkt var væskekondensatforsyningen isoleret fra ledningen 11, således at blusset kun brændte tør gas. Måle- og registreringsinstrumenter blev indstillet for kontinuerligt at registrere alle de nødven-35 dige parametre. Kondensatet blev gradvist indført i ledningen 11 ved anvendelse af pumpen 12, for således at danne et gas-væskeformigt brændbart materiale, og strømmen blev langsomt forøget med hyppige pauser for at gøre det muligt at stabl i sere tilstande i røret og ved blusset. Eksperimentet blev standset, når Coandastrømmens stabilitet

DK 161411 B

5 gik tabt.

Blusset 10 afbrændte derefter kun gas, indtil ledningen 11 var tømt for enhver rest væske, og derefter blev gasforsyningen isoleret og et 5 nyt sæt betingelser blev valgt.

Der blev anvendt to ledningsstørrelser for at gøre det muligt at afprøve et stort område af gashastigheder og trykfald. Ledningerne havde en indvendig diameter på 100 mm og 50 mm. Trykmålingspunkterne var 10 tilvejebragt ved identiske stillinger i begge ledninger.

Ved at variere parametrene for slidsens bredde, trinhøjde, Coandaradi-us, gasstrøm og slidstryk blev to-fasesystemernes begrænsende strømningsegenskaber tilvejebragt.

15

Fig. 3, 4 og 5 viser kurver for Coandaradius/slidsbredde som funktion af Coandaslidstrykket ved adskillelse for blusset (c) for trinhøjder på 0, 12 mm henholdsvis 18,5 mm. De anvendte slidsbredder var 1 mm, 3 mm, 5 mm og 7 mm.

20

Fig. 6, 7 og 8 viser kurver for Coandaradius/sl idsbredde for blusset (a) for trinhøjder på 2 mm, 8 mm og 14 mm. Der blev anvendt tilsvarende slidsbredder.

25 Fig. 9 viser en kurve for F-faktor og kondensatets masseprocent af brændselsforsyningen for blusset (a). F-faktoren er den del af varme, der er frembragt af blusset, og som er tilvejebragt i stråleform.

Det antages at Coandaeffekten virker for at atomisere væsken i fine 30 små dråber. Det er ønskeligt, at to-fasesystemet inde i blusset er ringformet eller en ringformet tågestrømning. Store forskydningskræfter gennem slidsen opbryder væsken i små dråber. De hurtigt strømmende fluider danner et lavtryksområde på hver side af jetten. Lavtryksområdet imod Coandafladen får fluiderne til at følge fladens konturer.

35 Lavtryksområdet på den modsatte side af jetten medriver store mængder luft i fluiderne, for således at frembringe den rene forbrænding, der er typisk for Coandablus.

Resultaterne indikerer at det slidstryk, ved hvilket fluidstrømmens 6

DK 161411 B

adskillelse fra Coandafladen foregår, forøges ved anvendelse af trinnet og ved anvendelse af større Coandaradius.

Den del af den frembragte varme, som er i stråleform, ændres ikke væ-5 sentlig med massekondensatfraktioner fra 0% til 30%*

Eksisterende udstyr nødvendiggør tilvejebringelse af hjælp i form af højtryksiuft/gas for væskeatomisering samt kraft til blæserhjælp. Vanskelighederne med kendt udstyr indbefatter løs rygende flamme og væs-10 keudfald. I modsætning hertil vil Coandabrændere have en tendens til at atomisere væsken helt selv ved lave slidstryk.

15 20 25 30 35

Claims (3)

1. Coandablus til bortskaffelse af gas-væskeformige brændbare materialer, der indeholder op til 70 vægt% væske, hvilket blus indbefatter en 5 tilførselsledning (2) for trykpåsatte, gas-væskeformige brændbare materialer, et Coandalegeme (1) med en ydre overflade (4,5) anbragt over tilførselsledningen (2), for således at afgrænse et ringformet udløb (3), der er beregnet til at lede det fra den ringformede åbning (3) udstrømmende brændbare materiale over Coandalegernets (1) ydre overfla-10 de (4,5), kendetegnet ved, at den ledende ydre overflade (4,5) af Coandalegernet (1) har et trin, der er anbragt nær indtil det ringformede udløb (3), hvor trinhøjden er lig med eller større end bredden af det ringformede udløb (3) og forholdet mellem Coandalegernets (1) krumningsradius og det ringformede udløbs (3) bredde er i 15 størrelsesordenen fra 4-100 og forholdet mellem tilførselsledningens diameter og Coandalegernets (1) krumningsradius er i størrelsesordenen fra 0,2 til 25.

2. Blus ifølge krav 1, kendetegnet ved, at trinnet eller 20 fremspringets højde er fra 1 til 3 gange det ringformede udløbs (3) bredde.

3. Blus ifølge kravene 1-2, kendetegnet ved, at trykket ved det ringformede udløb (3) er fra 6,9 x 104 til 48,3 x 104 N/m2. 25 30 35