NO142542B - Brennerelement. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en blussbrenner for vekkskaffeise av brennbare passer fra f.eks. plattformer til havs, og spesielt vedrører den avskaffelse av petroleum-gass under krisesituasjoner.

Avbrenning av gasser fra produksjonsenheter som befinner seg på plattformer til havs, byr på spesielle problemer. På grunn av den meget begrensede plass som er tilgjengelig på plattformen, må flammene som stiger fra blussbrenneren enten ha en lav varmestråling eller være avskjermet for å beskytte personellet mot stråling, flammeslikking og nedslag av for-brenningsgasser med høy temperatur. Et videre krav er at støyen som fremkommer ved avbrenningsprosedyren, ikke er over-drevet .

Vanlige blussbrennere er ikke særlig hensiktsmessige på plattformer til havs med begrenset område idet de resulterende lange flammer er vanskelige å skjerme hvilket medfører fare for stråling og flammeslikking.

Søkerens britiske patent nr. 1,426.333 viser et brennerelement omfattende et brenselkammer gjennom hvilket det passerer et antall første rør, innretning for nedsettelse av gasshastighet omfattende et antall andre rør med økende tverr-snittsområde som hver er festet til utløpet til hvert av de første rør, hvilke andre rør er skilt fra hverandre med luftrom, og hvor brenselkammerets indre er forbundet med boringene til hvert av de første rør kun ved hjelp av en respektiv Coanda-dyse for hvert første rør slik at under bruk av brennerelementet , passerer gassbrensel fra branselkammeret inn i de første rør via Coanda-dysene og river således med seg omgivende luft inn i brenselstrømmen, hvilket brensel og luft deretter passerer gjennom de første rørutløp og via de andre rør til en for-brenningssone.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en utvikling av den ovennevnte oppfinnelse hvilken forbedrer flammestahili-seringen.

Det er kjent at når forlengelsen av en leppe eller munn i en sliss gjennom hvilken et fluidum strømmer ut under trykk, divergerer progressivt fra aksen til slissens utløp, danner den forlengede leppe således et trykkfall i det omgivende fluidum og bevirker fluidumstrømning mot lavtrykksområdet. Dette fysiske fenomen er kjent som Coanda-effekten, og et legeme som utøver denne effekt er kjent som-et Coanda-legeme. En Coanda-dyse kan således defineres'som en dyse som er i stand til å utlevere et fluidum' under høyt trykk inn i et annet fluidum med lavt trykk gjennom en trang sliss med valgte dimensjoner- og som har en overflate tilsvarende et Coanda-legeme hovedsakelig i flukt med en vegg av slissen.

Således, ifølge den foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt et brennerelement omfattende et strømningsrør hvis ene ende har en Coanda-dyse beregnet til å passere under trykk stående brenselgass sammen med medrevet omgivende gass langsmed strømningsrørets innside, og hvor strømningsrøret divergerer (i" gasstrømmens retning) til et utløpsparti som har innretning for å skille brenselgassen og medrevet gasslag som passerer nær ved strømningsrørets innervegg, fra den sentrale gasstrøm og' for å avlede brenselgassen og det medrevne gasslag utad fra den sentrale gasstrøm'.

Ved å fraskille den brenselrike blanding som passerer langsmed strømningsrørets (eller trompetens) innervegg, har det vist seg at det dannes en sekundær flamme som brer seg ut i en horisontal ring fra trompetmunningen. Denne sekundære flamme"tjener øyensynlig til å holde den primære (magrere brenselgass/luftblanding) flamme fra den sentrale gasstrømning, på strømningsrørets munninger.

Fortrinnsvis har strømningsrøret form'av en avkortet

kj egle.

Den mest foretrukne ut førelsesform for fraskilling og av leding av brenselgassen og det medrevne luftlag som passerer-langsmed strømningsrørets innervegg, består av en flammeavledningsring i avstand fra utløpspartiet til strømningsrørets vegg.

Det er ønskelig at flammeavledningsringen eller andre fraskillingsinnretninger fraskiller den brenselrike gass-blanding uten vesentlig å redusere Coanda-luftmedrivningen som forefinnes når ringen eller fraskillingsinnretningen ikke er til stede. Dette kan f.eks. oppnås ved å utføre flammeavledningsringen så tynn .' •". som mulig med hensyn til mekanisk stabilitet.

I en utførelsesform av oppfinnelsen består flammeavledningsringen av en omvendt, avkortet hul kjegle som har en omslutningsvinkel større enn den til strømningsrøret, idet minst en del av nevnte kjegle befinner seg inne i strømnings-røret .

I en andre utførelsesform er strømningsrørets utløps-parti bøyd utad for å danne en leppe hvis ende fortrinnsvis er perpendikulær på aksen til den sentrale gasstrømning. Leppen har fortrinnsvis et sirkelbueformet tverrsnitt.

Fortrinnsvis er tverrsnittet til flammeavledningsringen buet, og har fortrinnsvis form av en sirkelbue.

Avstanden mellom flammeavledningsringen og leppen til strømningsrørets vegg, er liten sammenlignet med den indre ut-løpsdiameter til strømningsrøret, dvs. fra 2 til 5%•

Gapet mellom flammeavledningsringen og strømningsrørets vegg er vanligvis 5 til 10 mm for en indre utløpsdiameter på 350 mm.

Det er også foretrukket i den andre utførelsesform, at den indre kant av flammeavledningsringen, dvs. kanten av ringen nærmest halsen til Coanda-trompeten, er i eller ute av flukt med den indre vegg til trompetens divergerende område, sett i retning fra trompethalsen til dens munning. Dette trekk reduserer dannelsen av turbulent gasstrømning og understøtter Coanda-luftmedrivning. Fortrinnsvis øker også tverrsnittsområdet mellom flammeavledningsringen og strømningsrørets utløp i retning av gasstrømningen.

En spesiell hensiktsmessig anvendelse av den foreliggende oppfinnelse er i forbindelse med Coanda-enheten med selv-regulerende sliss som er vist i søkerens britiske patentan-søkning nr. 2809^/7^.

Avhengig av mengden av den gass som skal avbrennes,

kan et antall Coanda-brennerelementer bygges sammen til en sammenstilling. Fortrinnsvis er senteret til hvert Coanda-brennerelement i sammenstillingen atskilt me.d en distanse på 2 til 3 trompetutløpdiametere. Dette arrangement hjelper til med å oppnå optimal sekundærluftmedrivning.

Under bruk av elementet i en blussbrenner, er det foretrukket å bygge inn tennbluss. Fortrinnsvis og spesielt ved bruk på en plattform til havs, er stråle- og/eller vind-skjermer forbundet med blussbrenneren.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende ved hjelp av et eksempel og med henvisning til tegningen.

Brenneren som vist i tegningen omfatter et strømnings-rør eller trompet 1 hvis innløpsende 2 er omgitt av et brenselkammer 3 som har et innløp H for mottagelse av brensel i gass form. Brenselkammeret 3 munner ut i strømningsrøret 1 via en sliss 5 som strekker seg rundt hele omkretsen til innløps-enden 2 og som har form av en Coanda-dyse.

Egenskapene til Coanda-dysen er slik at brenselstrømmen holder seg nær veggen og brenselstrømmen suger nok luft gjennom strømningsrøret 1 til å tilveiebringe en brennbar brenselgass-luftblanding som blir brent i forbrenningssonen.

Ved strømningsrørets 1 utløpsande 6, er leppen 7 bøyd utad til en horisontal eller nesten horisontal stilling. En flammeavledningsring 8 (understøttelsene er ikke vist) er festet til leppen 7 og ringen 8 er parallell med og har en kurvator tilsvarende til leppen 7-

Under bruk av brenneren strømmer brenselgass tilført under trykk til brenselkammeret 3, fra Coanda-dysens sliss 5-Coanda-effekten bringer den utstrømmende gass til å holde seg ved Coanda-overflaten og til å medrive omgivende luft fra strømningsrørets 1 innløpsende 2. Brenselgassen og den medrevne luft passerer deretter langsmed strømningsrøret 1 mot dets utløp 6.

Strømningen har en tendens til å bestå av en kjerne av mager brensel/luftblanding omgitt av en ring av fet brensel/ luftblanding. Flammeavledningsringen 8 fraskiller den brenselrike gassring og retter den utad.

Ved tenning av brenneren danner virkningen av flammeavledningsringen 8 en sekundær flamme som strekker seg rundt og utad fra strømningsrørets utløp 6 hvilken søker å holde den primære flamme over strømningsrørets 1 utløpsmunning 6.

Dimensjonene til et typisk Coanda-brennerelement som nyttes, er som følger:

Et arrangement med tre Coanda-brenselementer ble drevet med brennbar gass (naturgass) ved 35 psig og en målt strømnings-hastighet på 8,75 MMscfd og med en senteravstand på tre trompet-utløpdiametere. Den resulterende flamme var tilsynelatende ikke-lysende og hadde en antatt høyde på 6 meter. Blussbrenneren ble drevet i 1 time under konstante forhold og i løpet av denne tid forble blussbrennerkonstruksjonen relativt kjølig (160°C).

Blussbrennerenhetene fortsatte å virke tilfredsstillende ettersom trykket ble redusert til 2 psig ved hvilket punkt flamme fronten beveget seg ned i trompetmunningen hvor brenningen fortsatte inntil slukning ved null trykk.

Claims (12)

1. Brennerelement omfattende et st rømnings rei r hvis ene ende har en Coanda-dyse beregnet til å passere under trykk ståande brenselgass sammen med medrevet omgivende gass langsmed strømningsrørets innside, karakterisert ved at strømningsrøret (1) divergerer (i gasstrømmens retning) til et utløpsparti (6) som har en innretning (8) for å skille brenselgassen og det medrevne gasslag som passerer nær ved strømningsrørets (1) innervegg, fra den sentrale gasstrøm og for å avlede brenselgassen og det medrevne gasslag, utad fra den sentrale gasstrøm.

2. Brennerelement ifølge krav 1, karakterisert ved at strømningsrøret (1) består av en avkortet kjegle.

3. Brennerelement ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at innretningen for å fraskille og avlede brenselgassen og det medrevne "luftlag som passerer langsmed strømningsrørets (1) innervegg, består av en flammeavledningsring (8) i avstand fra strømningsrørets (1) utløpsparti (7).

4. Brennerelement ifølge krav 2 eller 3, k a r a k - t e r<:>i s e r t ved at flammeavledningsringen (8) består av en omvendt, hul avkortet kjegle med en kjeglevinkel større enn for strømningsrøret (1), hvilken omvendte, avkortede kjegle (8) har minst en del innenfor strømningsrøret (1).

5. Brennerelement ifølge hvilke som helst av de fore-gående krav, karakterisert ved at strømnings-rørets (1) utløpsparti er bøyd ut for å danne en leppe (7).

6. Brennerelement ifølge krav 5, karakterisert ved at leppen (7) er bøyd utad i rett vinkel til den sentrale gasstrøms akse.

7. Brennerelement ifølge krav 5 eller 6, k å r a k - terisert ved at lenpen har et sirkelbueformet tverrsnitt .

8. Brennerelement ifølge hvilke som helst av kravene 5-7, karakterisert ved at flammeavledningsringen (8) har et huet tverrsnitt som er likt med og er atskilt fra strømningsrørets (1) utløpsseksjon.

9. Brennerelement ifølge krav 8, karakterisert ved at det buede tverrsnitt har .form av en sirkelbue.

10. Brennerelement ifølge hvilke som helst av kravene 8 eller 9, karakterisert ved at flammeav-ledningsringens (8) kant som er nærmest strømningsrørets (1) hals, er i eller ute av flukt med siktelinjen langsmed det divergerende strømningsrørs (1) innervegg.

11. Brennerelement ifølge hvilke som helst av kravene 3-10, karakterisert ved at tverrsnittsområdet mellom flammeavledningsringen (8) og strømningsrørets (1) utløp, øker i retning av gasstrømmen.

12. Brennerelement ifølge hvilke som helst av kravene 3-11, karakterisert ved at avstanden mellom flammeavledningsringen (8) og strømningsrørets (1) utløp er fra 2% til 5% av utløpsdiameteren.