RU151048U1

RU151048U1 - BURNER

Info

Publication number: RU151048U1
Application number: RU2014124863/06U
Authority: RU
Inventors: Альфред Файзрахманович Садыков; Антон Александрович Голованов; Леонид Юрьевич Тихонов; Николай Андреевич Макаров; Денис Борисович Драгунский
Priority date: 2014-06-18
Filing date: 2014-06-18
Publication date: 2015-03-20

Abstract

Горелка, содержащая корпус с патрубком ввода топливного газа и установленным по оси корпуса инжекционным смесителем в виде соединенных цилиндрическим пережимом диффузорного выходного и конфузорного входного участков, сопло трубы, подающей сброс, отличающаяся тем, что патрубок ввода топливного газа установлен тангенциально, а сопло трубы, подающей сброс, вынесено на срез диффузора и выполнено в виде раструба с установленным внутри конусом с лопатками-завихрителями, на начальной части трубы, подающей сброс, установлен газожидкостной эжектор, а на выходной части перед соплом установлен экран в виде плоской шайбы, при этом диаметр шайбы меньше выходного диаметра диффузора, а эжектируемый топливный газ поступает в эжектор через регулирующий вентиль.A burner comprising a housing with a fuel gas inlet pipe and an injection mixer installed in the axis of the body in the form of a diffuser outlet and confuser inlet sections connected by a cylindrical pinch, a nozzle of a pipe supplying a discharge, characterized in that the fuel gas input pipe is installed tangentially, and a nozzle of a pipe supplying discharge, placed on the slice of the diffuser and made in the form of a bell with a cone installed inside the cone with blades-swirlers, on the initial part of the pipe supplying the discharge, a gas-liquid ej Ktorov, and on the output side upstream of the nozzle a screen in the form of a flat washer, wherein the washer is less than the diameter of the diffuser outlet diameter, and ejected fuel gas enters the ejector through an expansion valve.

Description

Полезная модель относится к горелкам для сжигания сбросных газов продувок шлейфов и технологических линий групповых газосборных пунктах, а также газообразных и жидких отходов скважин в газовой и нефтяной промышленности.The utility model relates to burners for burning waste gases, purging plumes and processing lines of group gas collection points, as well as gaseous and liquid waste from wells in the gas and oil industries.

Известны печи и реакторы огневого обезвреживания газовых и жидких отходов применяемые в химической промышленности (М.Н. Бернадинер, А.П. Шурыгин. Огневая переработка и обезвреживание промышленных отходов, Москва. - Химия. - 1990 г., с. 43-45, 73-96).Known furnaces and reactors for the neutralization of gas and liquid waste used in the chemical industry (MN Bernadiner, A.P. Shurygin. Fire processing and neutralization of industrial waste, Moscow. - Chemistry. - 1990, pp. 43-45, 73-96).

Однако данные устройства являются стационарными изделиями с большой массой и значительными габаритами. Каждое устройство обезвреживает только определенный вид сброса, с постоянными параметрами и составом сброса. Устройства применяют на заводах химической промышленности.However, these devices are stationary products with a large mass and significant dimensions. Each device neutralizes only a certain type of discharge, with constant parameters and composition of the discharge. Devices are used in factories of the chemical industry.

Известна горелка факельная газовая. Горелка содержит трубчатый газораспределитель, подключенный к газовому коллектору, газовые и жидкостные сопла, запальные и пилотные горелки, амбар (пат. на ПМ №42625 опубл. 10.12.2004).Known torch gas torch. The burner contains a tubular gas distributor connected to a gas manifold, gas and liquid nozzles, pilot and pilot burners, a barn (pat. PM PM No. 42625 publ. 10.12.2004).

Недостатком горелки является значительные габариты горелки вместе с амбаром, ее стационарность, невозможность перемещения с одного промыслового объекта на другой, низкая эффективность за счет исключения прямого контакта высокотемпературных продуктов сгорания газа со средой огневого обезвреживания.The disadvantage of the burner is the significant dimensions of the burner along with the barn, its stationarity, the inability to move from one fishing facility to another, low efficiency due to the exclusion of direct contact of high-temperature products of gas combustion with the fire neutralization medium.

Наиболее близкой по технической сущности является горелка, содержащая корпус с патрубком ввода топливного газа, инжекционный смеситель в виде соединенных цилиндрическим пережимом диффузорного выходного и конфузорного входного участков, сопло трубы, подающей сброс (пат. на ПМ №989242, опубл. 15.01.83 г.).The closest in technical essence is a burner containing a housing with a fuel gas inlet pipe, an injection mixer in the form of a diffuser inlet and confuser inlet sections connected by a cylindrical pinch, a nozzle for the discharge pipe (Pat. PM No. 989242, publ. 15.01.83 g. )

Недостатком прототипа является низкая эффективность обезвреживания жидкой фазы сброса за счет вылета части распыленной жидкости за пределы высокотемпературной зоны горения газового факела и малой поверхности взаимодействия мелкодисперсной распыленной жидкости с высокотемпературными продуктами горения топливного газа.The disadvantage of the prototype is the low efficiency of the neutralization of the liquid discharge phase due to the departure of part of the atomized liquid outside the high-temperature zone of the gas flame and the small surface of the interaction of the finely dispersed atomized liquid with high-temperature products of combustion of fuel gas.

Предлагаемая полезная модель решает задачу повышения эффективности обезвреживания сбросов жидких и газообразных отходов скважин при сохранении мобильности горелок, обезвреживания и сжигания количества вредных выбросов в атмосферу.The proposed utility model solves the problem of improving the efficiency of disposal of discharges of liquid and gaseous waste from wells while maintaining burner mobility, rendering harmless and burning the amount of harmful emissions into the atmosphere.

Для достижения указанной задачи предлагается горелка, содержащая, как и наиболее близкая к ней известная, корпус с патрубком ввода топливного газа и установленным по оси корпуса инжекционным смесителем в виде соединенных цилиндрическим пережимом диффузорного выходного и конфузорного входного участков, сопло трубы, подающей сброс.To achieve this, a burner is proposed that contains, as well as the closest known to it, a casing with a fuel gas inlet and an injection mixer mounted along the axis of the casing in the form of a diffuser inlet and confuser inlet sections connected by a cylindrical pinch and a discharge nozzle.

В отличие от известной, в предлагаемой горелке патрубок ввода топливного газа установлен тангенциально, а сопло трубы, подающей сброс, вынесено на срез диффузора и выполнено в виде раструба с установленным внутри конусом с лопастными завихрителями, на начальной части трубы, подающей сброс, установлен газожидкостной эжектор, а на выходной части, перед соплом, установлен экран в виде плоской шайбы, причем диаметр шайбы меньше выходного диаметра диффузора, а эжектируемый газ поступает в эжектор через регулирующий вентиль.In contrast to the known one, the fuel gas inlet pipe is installed tangentially in the proposed burner, and the nozzle of the pipe supplying the discharge is taken out to the cut of the diffuser and is made in the form of a socket with a cone with blade swirls installed inside, on the initial part of the pipe supplying the discharge, a gas-liquid ejector is installed and on the output part, in front of the nozzle, a screen in the form of a flat washer is installed, and the diameter of the washer is smaller than the outlet diameter of the diffuser, and the ejected gas enters the ejector through a control valve.

Благодаря последовательному расположению тангенциального патрубка ввода топливного газа, конфузора, цилиндрического пережима, диффузора на выходе, из последнего получаем конусный устойчивый факел, в центр которого впрыскивается распыленный газ с жидкостью для выпаривания.Due to the sequential arrangement of the tangential nozzle of the fuel gas inlet, confuser, cylindrical pinch, diffuser at the outlet, from the latter we obtain a conical stable torch, in the center of which sprayed gas with liquid for injection is injected.

Наличие экрана, установленного на выходе из диффузора, позволяет стабилизировать общее пламя факела за счет вторичных центральных вихрей, а применение сопла в виде раструба с установленным внутри конусом с лопаточными завихрителями стабилизирует вылет распыленной жидкости в пространство, окруженное факелом диффузора.The presence of a screen installed at the outlet of the diffuser makes it possible to stabilize the total flame of the torch due to secondary central vortices, and the use of a nozzle in the form of a bell with an inside cone with scapular swirls stabilizes the outflow of sprayed liquid into the space surrounded by the diffuser torch.

Установка эжектора подсоса топливного газа через регулирующий вентиль позволяет регулировать подачу топливного газа в сброс с жидкостью для его распыла в зависимости от наличия газа в выпариваемом сбросе.The installation of the fuel gas suction ejector through the control valve makes it possible to control the supply of fuel gas to a discharge with liquid for spraying it, depending on the presence of gas in the evaporated discharge.

На чертеже представлена предлагаемая горелка.The drawing shows the proposed burner.

Горелка содержит корпус 1 с патрубком 2 ввода топливного газа. По оси корпуса размещен инжекционный смеситель 3 в виде соединенных цилиндрическим пережимом 4 диффузорного выходного 5 и конфузорного входного 6 участков, а также сопло 7 трубы 8, подающей сброс, содержащий жидкость. Внутри сопла 7 установлен конус 9 с лопастными завихрителями 10. На начальной части трубы 8, подающей сброс с жидкостью, установлен эжектор подсоса газа 11, а на выходной части трубы 8 перед соплом 7 установлен экран 12 в виде плоской шайбы, причем диаметр шайбы меньше выходного диаметра диффузора. Для регулирования подачи газа в эжектор 11 установлен регулирующий вентиль 13.The burner comprises a housing 1 with a pipe 2 for introducing fuel gas. An injection mixer 3 is arranged along the housing axis in the form of diffuser output 5 and confuser input 6 sections connected by a cylindrical pinch 4, and also a nozzle 7 of a pipe 8 supplying a discharge containing liquid. A cone 9 with blade swirls 10 is installed inside the nozzle 7. A gas suction ejector 11 is installed on the initial part of the pipe 8 supplying a discharge with liquid, and a screen 12 in the form of a flat washer is installed on the output part of the pipe 8 in front of the nozzle 7, the diameter of the washer being smaller diffuser diameter. To regulate the gas supply to the ejector 11, a control valve 13 is installed.

Горелка работает следующим образом.The burner operates as follows.

Топливный газ для сжигания сбросов подается через патрубок 2 тангенциально в корпус 1, где газ приобретает вращательно-поступательное движение. Вращаясь, поток газа проходит конфузор 6 и цилиндрический пережим 4, в котором усиливается вращение потока газа, переходящее в тонкопленочное вращательно-поступательное движение в диффузоре 5. Поток на выходе из диффузора проходит экран 12, который стабилизирует толщину тонкопленочного вращательно-поступательного движения потока газа, подсасывающего воздух из атмосферы, при этом за экраном 12 образуется зона вторичных вихрей, которая служит зоной стабилизации пламени, а также зоной приема мелкодисперсного распыленного потока сброса с жидкостью, вылетающий из сопла 7 трубы 8.Fuel gas for burning waste is supplied through the pipe 2 tangentially into the housing 1, where the gas acquires a rotational-translational motion. Rotating, the gas flow passes through the confuser 6 and the cylindrical pinch 4, in which the rotation of the gas flow is amplified, turning into a thin-film rotational-translational motion in the diffuser 5. The flow at the outlet of the diffuser passes through a screen 12, which stabilizes the thickness of the thin-film rotational-translational motion of the gas flow, sucking air from the atmosphere, while behind the screen 12 a zone of secondary vortices is formed, which serves as a zone of stabilization of the flame, as well as a zone of reception of a finely dispersed atomized discharge stream from bone departing from the nozzle 7 of the pipe 8.

Поток сбросной среды, подлежащий выпариванию, проходит через эжектор 11, в котором происходит подсос дополнительного топливного газа, образуется газожидкостная смесь, которая подается через трубу 8 в сопло 7, где проходит конус 9 с лопастными завихрителями 10, приобретая также вращательно-потсупательное движение газожидкостного потока в виде вторичного внутреннего конуса, который своим распылом упирается во внешний газовоздушный конус топливного газа с воздухом, обладающего высокой температурой горения. Вращение газожидкостного внутреннего конуса должно производиться в ту же сторону, что и газовоздушного.The flow of the waste medium to be evaporated passes through the ejector 11, in which additional fuel gas is sucked in, a gas-liquid mixture is formed, which is fed through the pipe 8 to the nozzle 7, where the cone 9 with bladed swirlers 10 passes, acquiring also the rotational-shock motion of the gas-liquid flow in the form of a secondary inner cone, which with its spray abuts against an external gas-air cone of fuel gas with air having a high combustion temperature. The rotation of the gas-liquid inner cone should be in the same direction as the gas-air one.

Для регулирования соотношения «топливный газ - жидкость» сбросного потока с жидкостью установлен регулирующий вентиль 13, который позволяет регулировать подачу топливного газа в сбросной поток на сжигание (выпаривание). Расход эжекторуемого газа доходит до 25% от расхода всего топливного газа, необходимого для сжигания сбросной среды.To regulate the ratio “fuel gas - liquid” of the waste stream with liquid, a control valve 13 is installed, which allows you to adjust the supply of fuel gas to the waste stream for combustion (evaporation). The flow rate of the ejected gas reaches 25% of the flow rate of all fuel gas required to burn the waste medium.

Так, для сжигания 1 м³/час пластовой воды всего расходуется 300-700 м³/час топливного газа в передвижных горелках данного типа, применяемых в нефтяной и газовой промышленности.So, for the combustion of 1 m ³ / h of produced water, 300-700 m ³ / h of fuel gas is consumed in mobile burners of this type used in the oil and gas industry.

Расход эжектируемого газа снижается до 0 при сжигании сбросных газов, содержащих жидкие примеси в минимальных количествах.The consumption of ejected gas is reduced to 0 when burning waste gases containing liquid impurities in minimal quantities.

Использование предлагаемой горелки позволяет повысить качество сжигания (выпаривания) сбросных газов с жидкостью за счет интенсификации процесса сжигания в закрученных потоках двух конусов: внутреннего (газожидкостного) и наружного (газовоздушного), при снижении температуры выпаривания до 600-800°C и снижении выбросов вредных веществ в атмосферу.Using the proposed burner improves the quality of combustion (evaporation) of waste gases with liquid due to the intensification of the combustion process in the swirling flows of two cones: internal (gas-liquid) and external (gas-air), while lowering the evaporation temperature to 600-800 ° C and reducing emissions of harmful substances in atmosphere.

Claims

A burner comprising a housing with a fuel gas inlet pipe and an injection mixer installed in the axis of the body in the form of a diffuser outlet and confuser inlet sections connected by a cylindrical pinch, a nozzle of a pipe supplying a discharge, characterized in that the fuel gas input pipe is installed tangentially, and a nozzle of a pipe supplying discharge, placed on the slice of the diffuser and made in the form of a socket with a cone installed inside the cone with blades-swirlers, on the initial part of the pipe supplying the discharge, a gas-liquid ej Ktorov, and on the output side upstream of the nozzle a screen in the form of a flat washer, wherein the washer is less than the diameter of the diffuser outlet diameter, and ejected fuel gas enters the ejector through an expansion valve.