RU151077U1

RU151077U1 - DUTY BURNER

Info

Publication number: RU151077U1
Application number: RU2014138086/06U
Authority: RU
Inventors: Рустем Фаритович Нигматьянов
Original assignee: Рустем Фаритович Нигматьянов
Priority date: 2014-09-19
Filing date: 2014-09-19
Publication date: 2015-03-20

Abstract

1. Дежурная горелка, содержащая сопло, узел ввода газовоздушной смеси, узел ввода дополнительного воздушного потока, корпус камеры смешения с боковым отверстием, полость которого соединена с полостью корпуса форкамеры через проходное отверстие, в котором установлен электрод искрового запальника, отличающаяся тем, что форкамера размещена внутри камеры смешения, узел ввода газовоздушной смеси соединен с корпусом камеры смешения и с корпусом форкамеры через боковое отверстие в корпусе камеры смешения, которое разделено верхним краем кольцевого выступа проходного отверстия корпуса форкамеры, и который с наружной стенкой корпуса форкамеры, внутренней стенкой корпуса камеры смешения и с конусной поверхностью сопла для ввода дополнительного воздушного потока в полость корпуса форкамеры образует круговой канал для подачи в полость корпуса форкамеры газовоздушной смеси, а электрод искрового запальника выполнен в виде трубки, соединенной с узлом ввода дополнительного воздушного потока и проходящей соосно сквозь камеру смешения, форкамеру и сопло, образуя круговой искровой зазор между срезом сопла и трубкой.2. Дежурная горелка по п. 1, отличающаяся тем, что в круговом канале в месте подачи газовоздушной смеси в полость корпуса форкамеры установлена кольцевая система сопел, которая с наружной стороны сопряжена с основанием корпуса форкамеры, а с внутренней стороны сопряжена со срезом сопла, причем оси огневых отверстий кольцевой системы сопел могут располагаться как угодно в полости форкамеры относительно ее оси.3. Дежурная горелка по п. 1, отличающаяся тем, что размер искрового зазора от поверхности трубки эл�1. An on-site burner containing a nozzle, an air-gas mixture inlet unit, an additional air stream inlet unit, a mixing chamber body with a side hole, a cavity of which is connected to a chamber cavity of the prechamber through a passage in which a spark ignition electrode is installed, characterized in that the prechamber is located inside the mixing chamber, the gas-air mixture input unit is connected to the mixing chamber housing and to the prechamber housing through a side opening in the mixing chamber housing, which is divided by the upper edge of the mixing chamber the central protrusion of the passage opening of the prechamber housing, and which with the outer wall of the prechamber housing, the inner wall of the mixing chamber housing and the conical surface of the nozzle for introducing additional air flow into the chamber cavity of the prechamber forms a circular channel for supplying a gas-air mixture to the chamber chamber and the spark ignition electrode made in the form of a tube connected to the input node of the additional air flow and passing coaxially through the mixing chamber, prechamber and nozzle, forming a circular spark the gap between the nozzle exit and trubkoy.2. The duty burner according to claim 1, characterized in that an annular nozzle system is installed in the circular channel at the place of supply of the gas-air mixture into the cavity of the prechamber chamber, which is connected to the base of the prechamber body from the outside and is connected to the nozzle exit from the inside, with fire axes the holes of the annular system of nozzles can be positioned as desired in the cavity of the prechamber relative to its axis. 3. The duty burner according to claim 1, characterized in that the size of the spark gap from the surface of the electric tube

Description

Полезная модель относится к области нефтегазодобычи и нефтехимпереработки, в частности, к устройствам дежурных и пилотных горелок факельных устройств.The utility model relates to the field of oil and gas production and oil refining, in particular, to devices on duty and pilot burners of flare devices.

Известны дежурные горелки (патенты РФ №57429, F23Q 5/00, №85608, F23Q 5/00, №2344345, F23Q 9/08, №2510478, F23Q 3/00), где розжиг дежурной горелки и контроль ее пламени производятся электродом-датчиком ионизационным вне конструкции, но внутри конуса распыла газовоздушной смеси из дежурной горелки.Known on-site burners (RF patents No. 57429, F23Q 5/00, No. 85608, F23Q 5/00, No. 2344345, F23Q 9/08, No. 2510478, F23Q 3/00), where the ignition of the pilot burner and control of its flame are carried out by the electrode- an ionization sensor outside the structure, but inside the spray cone of the gas-air mixture from the standby burner.

Недостатком этих устройств является возможность несанкционированного перезапуска из-за срыва пламени как от повышенного расхода газовоздушной смеси в дежурной горелке, так и от сильного бокового ветра, и, как следствие, не запуска факельной установки и, соответственно, утечке утилизируемого продукта.The disadvantage of these devices is the possibility of an unauthorized restart due to flame failure both from the increased consumption of the gas-air mixture in the standby burner and from strong crosswind, and, as a result, not starting the flare unit and, consequently, leakage of the utilized product.

Известна дежурная горелка (патент РФ №130673, F23Q 9/08), где розжиг и контроль пламени реализуется путем размещения электрода-датчика внутри дежурной горелки в диффузоре, т.е. на выходе из дежурной горелки воспламенившейся газовоздушной смеси.A pilot burner is known (RF patent No. 130673, F23Q 9/08), where ignition and flame control is realized by placing the sensor electrode inside the pilot burner in a diffuser, i.e. at the exit of the standby burner of a flammable gas-air mixture.

Недостатком этой конструкции является возможность отрыва пламени от дежурной горелки, т.е. выноса пламени за пределы места размещения электрода-датчика. По причине этого может произойти разрыв ионизационного тока электрода-датчика и, как следствие, непрерывное срабатывание автоматики на перезапуск розжига факела с последующим быстрым выходом ее из строя.The disadvantage of this design is the possibility of separation of the flame from the standby burner, i.e. removal of the flame beyond the location of the sensor electrode. Because of this, a breakdown of the ionization current of the sensor electrode can occur and, as a result, the automatic operation of the relay to restart the torch ignition, followed by its quick failure.

Наиболее близким аналогом по технической сущности и достигаемому результату является дежурная горелка (патент РФ №2169885, F23Q 9/00), содержащая сопло, узел ввода газовоздушной смеси, узел ввода дополнительного воздушного потока, корпус камеры смешения с боковым отверстием, полость которой соединена через проходное отверстие в цилиндрическом корпусе форкамеры с ее полостью, где установлен электрод искрового запальника.The closest analogue in technical essence and the achieved result is a pilot burner (RF patent No. 2169885, F23Q 9/00) containing a nozzle, a gas-air mixture inlet unit, an additional air flow inlet unit, a mixing chamber body with a side opening, the cavity of which is connected through a passage a hole in the cylindrical body of the prechamber with its cavity, where the spark ignition electrode is installed.

Недостатком устройства является низкая надежность розжига и отсутствие возможности контролировать наличие пламени искрового запальника.The disadvantage of this device is the low reliability of the ignition and the inability to control the presence of a spark igniter flame.

Задачей полезной модели является повышение надежности розжига и обеспечения контроля наличия пламени.The objective of the utility model is to increase the reliability of ignition and to control the presence of flame.

Сущность предлагаемой конструкции заключается в том, что в дежурной горелке, содержащей сопло, узел ввода газовоздушной смеси, узел ввода дополнительного воздушного потока, корпус камеры смешения с боковым отверстием, полость которой соединена через проходное отверстие в цилиндрическом корпусе форкамеры с ее полостью, где установлен электрод искрового запальника, форкамера размещена внутри камеры смешения, узел ввода газовоздушной смеси соединен с корпусом камеры смешения и корпусом форкамеры через боковое отверстие в корпусе камеры смешения, которое разделено верхним краем кольцевого выступа проходного отверстия корпуса форкамеры, и который с наружной стенкой корпуса форкамеры, внутренней стенкой корпуса камеры смешения и, и с конусной поверхностью сопла для ввода дополнительного воздушного потока в полость корпуса форкамеры, образует круговой канал для подачи в полость корпуса форкамеры газовоздушной смеси, а электрод искрового запальника выполнен в виде, трубки соединенной с узлом ввода дополнительного воздушного потока и проходящей соосно сквозь камеру смешения, форкамеру и сопло, образуя круговой искровой зазор между срезом сопла и трубкой. В круговом канале, в месте подачи газовоздушной смеси в полость форкамеры, установлена кольцевая система сопел, которая с наружной стороны сопряжена с основанием стенки цилиндрического корпуса форкамеры, а с внутренней стороны сопряжена со срезом сопла дополнительного воздушного потока, причем оси огневых отверстий кольцевой системы сопел могут располагаться как угодно в полости форкамеры относительно ее оси.The essence of the proposed design lies in the fact that in the standby burner containing the nozzle, the gas-air mixture input unit, the additional air flow input unit, the mixing chamber body with a side hole, the cavity of which is connected through the through hole in the cylindrical chamber of the prechamber with its cavity, where the electrode is installed spark igniter, the prechamber is located inside the mixing chamber, the gas-air mixture input unit is connected to the mixing chamber housing and the prechamber housing through a side opening in the chamber housing mixing, which is divided by the upper edge of the annular protrusion of the passage hole of the prechamber housing, and which with the outer wall of the prechamber housing, the inner wall of the mixing chamber body and, and with the conical surface of the nozzle for introducing additional air flow into the cavity of the prechamber housing, forms a circular channel for feeding into the cavity the body of the pre-chamber of the gas-air mixture, and the electrode of the spark igniter is made in the form of a tube connected to the input unit of the additional air flow and passing coaxially through the chamber eniya, precombustion chamber and a nozzle, forming a spark gap between the circumferential cut and the nozzle tube. An annular nozzle system is installed in the circular channel at the place of supply of the gas-air mixture to the chamber of the prechamber, which is externally mated to the wall base of the cylindrical chamber of the prechamber and, on the inside, is connected to the nozzle cut of the additional air flow, and the axis of the fire holes of the annular nozzle system can positioned as desired in the cavity of the prechamber relative to its axis.

Размер искрового зазора от поверхности трубки электрода искрового разрядника до внутренней кольцевой стенки отверстия сопла выполнен не больше размера зазора между трубкой электрода искрового разрядника и электродами размещенными в кольцевом выступе проходного отверстия корпуса форкамерыThe size of the spark gap from the surface of the tube of the electrode of the spark gap to the inner annular wall of the nozzle hole is not larger than the size of the gap between the tube of the electrode of the spark gap and the electrodes placed in the annular protrusion of the passage hole of the prechamber housing

Корпус форкамеры внутри корпуса камеры смешения размещен с возможностью осевого сдвига корпуса форкамеры относительно бокового отверстия в корпусе камеры смешения.The prechamber housing inside the mixing chamber housing is axially displaceable of the prechamber housing relative to the side opening in the mixing chamber housing.

На чертеже изображен общий вид дежурной горелки.The drawing shows a General view of the pilot burner.

В состав дежурной горелки входит узел ввода газовоздушной смеси, включающий трубу 1 с конфузором 2 и форсункой 3, камера смешения 4 с боковым отверстием 5 в корпусе 6, встроенный соосно в камеру смешения 4 и ее диффузор 7, центральный электрод искрового запальника 8, выполненый в виде трубки 9, продуваемой из узла ввода дополнительного воздушного потока, включающего торцевые отверстия (не показано) во фланце 10 искрового запальника 8 и отверстия 11 в торцевом соединении корпуса 6 камеры смешения 4 и искрового запальника 8. Сечение отверстия 5 делится верхним краем кольцевого выступа 12 проходного отверстия 13 цилиндрического корпуса форкамеры 14, установленной соосно внутри корпуса 6 камеры смешения 4. Кольцевой выступ 12, наружная поверхность стенки корпуса форкамеры 14, внутренняя поверхность стенки корпуса 6 и, не жестко сопряженная с ней конусная наружная поверхность сопла 15, вводящего дополнительный воздушный поток через отверстия 11 в полость 16 корпуса форкамеры 14, образуют круговой канал 17 для сообщения бокового отверстия 5 с полостью 16 корпуса форкамеры 14 через кольцевую систему дополнительных сопел 18, оси огневых отверстий которых, могут иметь определенное или неопределенное направление. Кольцевая система дополнительных сопел 18 жестко закреплена между основанием стенки корпуса форкамеры 14 и наружным краем среза сопла 15. Размер искрового зазора 19 образованного между трубкой 9 электрода искрового запальника 8 и краем среза сопла 15 не больше размера искрового зазора, образованного трубкой 9 искрового запальника 8 и, расположенными в проходном отверстии 13, электродами 20, вмонтированными в краевую поверхность кольцевого выступа 12. Корпус форкамеры 14, жестко сопряженный через кольцевую систему сопел 18 с соплом 15, крепится внутри корпуса 6 камеры смешения 4 стопорным наружным винтом 21 с возможностью осевого смещения корпуса форкамеры 14 внутри корпуса 6 относительно его бокового отверстия 5.The structure of the pilot burner includes an air-gas mixture inlet unit, including a pipe 1 with a confuser 2 and a nozzle 3, a mixing chamber 4 with a side hole 5 in the housing 6, integrated coaxially into the mixing chamber 4 and its diffuser 7, the central spark ignition electrode 8, made in in the form of a tube 9, blown from the input unit of the additional air flow, including end holes (not shown) in the flange 10 of the spark igniter 8 and holes 11 in the end connection of the housing 6 of the mixing chamber 4 and spark igniter 8. The cross section of the hole 5 is divided the upper edge of the annular protrusion 12 of the passage opening 13 of the cylindrical housing of the prechamber 14 mounted coaxially inside the housing 6 of the mixing chamber 4. The annular protrusion 12, the outer surface of the wall of the housing of the prechamber 14, the inner surface of the wall of the housing 6 and the conical outer surface of the nozzle 15 not rigidly connected with it introducing additional air flow through the holes 11 into the cavity 16 of the prechamber 14 body, form a circular channel 17 for communicating the side hole 5 with the cavity 16 of the prechamber 14 body through the ring system to olnitelnyh nozzles 18 fire holes the axes of which can have a definite or indefinite direction. The annular system of additional nozzles 18 is rigidly fixed between the base of the chamber wall of the prechamber 14 and the outer edge of the nozzle 15. The size of the spark gap 19 formed between the tube 9 of the spark ignition electrode 8 and the edge of the nozzle 15 is not larger than the size of the spark gap formed by the tube 9 of the spark igniter 8 and located in the bore 13, the electrodes 20 mounted on the edge surface of the annular protrusion 12. The housing of the prechamber 14, rigidly interfaced through the annular system of nozzles 18 with the nozzle 15, is mounted internally and the housing 6 of the mixing chamber 4 with a locking external screw 21 with the possibility of axial displacement of the housing of the prechamber 14 inside the housing 6 relative to its side opening 5.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Основной поток газовоздушной смеси из узла ввода газовоздушной смеси, после прохождения газа из форсунки 3 через конфузор 2 по трубе 1, через боковое отверстие 5 поступает в корпус 6 камеры смешения 4. Часть потока газовоздушной смеси поступающего через отверстие 5 отделяется от основного потока кольцевым выступом 12 проходного отверстия 13 корпуса форкамеры 14, и через круговой канал 17 и кольцевую систему сопел 18 направляется в полость 16 корпуса форкамеры 14. Дополнительный воздушный поток наружного воздуха в полость 16 поступает через сопло 15 из торцевых отверстий 11 корпуса 6 камеры смешения 14. В трубку 9 электрода искрового запальника 8 наружный воздух поступает узла ввода дополнительного воздушного потока через торцевые отверстия фланца 10 и полый корпус искрового запальника 8.The main stream of the gas-air mixture from the gas-air mixture inlet node, after the gas passes from the nozzle 3 through the confuser 2 through the pipe 1, through the side hole 5 enters the housing 6 of the mixing chamber 4. A part of the gas-air mixture flowing through the hole 5 is separated from the main stream by an annular protrusion 12 a through hole 13 of the pre-chamber body 14, and through the circular channel 17 and the annular system of nozzles 18 is directed into the cavity 16 of the pre-chamber body 14. An additional air stream of external air into the cavity 16 enters through the nozzle 15 and From the end holes 11 of the housing 6 of the mixing chamber 14. Into the tube 9 of the spark ignition electrode 8, external air enters the additional air flow input unit through the end openings of the flange 10 and the hollow spark ignition housing 8.

В режиме розжига дежурной горелки - высокое напряжение подается на трубку 9 изолированного центрального электрода искрового запальника 8. Возникает искровой разряд между трубкой 9 электрода искрового запальника 8 и дополнительными электродами 20, который может быть продублирован в искровом круговом зазоре 19. Процесс постоянного горения газовоздушной смеси, поступающей через круговой канал 17 и кольцевую систему сопел 18, обогащенный дополнительным воздушным потоком поступающим через сопло 15, из полости 16 корпуса форкамеры 14 через проходное отверстие 13 передается в полость корпуса 6 камеры смешения 4 с постоянным поджигающим эффектом основного потока газовоздушной смеси, поступающей из бокового отверстия 5 в диффузор 7 дежурной горелки.In the mode of ignition of the standby burner, a high voltage is applied to the tube 9 of the isolated central electrode of the spark igniter 8. There is a spark discharge between the tube 9 of the electrode of the spark igniter 8 and additional electrodes 20, which can be duplicated in the spark circular gap 19. The process of constant combustion of the gas-air mixture, coming through a circular channel 17 and the annular system of nozzles 18, enriched with additional air flow coming through the nozzle 15, from the cavity 16 of the chamber of the prechamber 14 through the passage e hole 13 is transmitted into the cavity of the housing 6 of the mixing chamber 4 with a constant igniting effect of the main stream of the gas-air mixture coming from the side hole 5 into the diffuser 7 of the standby burner.

В режиме контроля наличия пламени дежурной горелки - постоянное, не подверженное внешним воздействиям, наличие пламени вокруг трубки 9 центрального электрода искрового запальника 8 в полости 16 форкамеры 14, обеспечивает стабильный поток ионов между трубкой 9 (датчиком) и электродами 20, а также соплами кольцевой системы 18 и соплом 15, являющимися звеньями одной цепи заземления.In the mode of monitoring the presence of the flame of the standby burner - a constant, not subject to external influences, the presence of flame around the tube 9 of the central electrode of the spark igniter 8 in the cavity 16 of the pre-chamber 14 provides a stable ion flow between the tube 9 (sensor) and the electrodes 20, as well as the nozzles of the ring system 18 and nozzle 15, which are links of one ground circuit.

Кроме того, необходимое количество газовоздушной смеси, подаваемой в полость 16 корпуса форкамеры 14, можно регулировать осевым смещением кольцевого выступа 12 корпуса форкамеры 14 в боковом отверстии 5 через стопорный наружный винт 21.In addition, the required amount of air-gas mixture supplied to the cavity 16 of the prechamber 14 housing can be controlled by the axial displacement of the annular protrusion 12 of the prechamber 14 housing in the side hole 5 through the external locking screw 21.

Таким образом, предлагаемое техническое решение выполнения дежурной горелки с форкамерой внутри камеры смешения позволяет обеспечить надежный постоянный розжиг пламени и осуществить беспрерывный контроль наличия пламени.Thus, the proposed technical solution for performing a stand-by burner with a pre-chamber inside the mixing chamber allows for reliable continuous ignition of the flame and continuous monitoring of the presence of flame.

Claims

1. An on-site burner containing a nozzle, an air-gas mixture inlet unit, an additional air stream inlet unit, a mixing chamber body with a side hole, a cavity of which is connected to a chamber cavity of the prechamber through a passage in which a spark ignition electrode is installed, characterized in that the prechamber is located inside the mixing chamber, the gas-air mixture input unit is connected to the mixing chamber housing and to the prechamber housing through a side opening in the mixing chamber housing, which is divided by the upper edge of the mixing chamber the central protrusion of the passage opening of the prechamber housing, and which with the outer wall of the prechamber housing, the inner wall of the mixing chamber housing and the conical surface of the nozzle for introducing additional air flow into the chamber cavity of the prechamber forms a circular channel for supplying a gas-air mixture to the chamber chamber and the spark ignition electrode made in the form of a tube connected to the input node of the additional air flow and passing coaxially through the mixing chamber, prechamber and nozzle, forming a circular spark the gap between the nozzle exit and the tube.

2. The pilot burner according to claim 1, characterized in that in the circular channel at the place of supply of the gas-air mixture to the cavity of the prechamber housing, an annular nozzle system is installed, which is connected to the base of the prechamber housing from the outside and is connected to the nozzle exit from the inside, moreover the axis of the firing holes of the annular nozzle system can be positioned as desired in the cavity of the prechamber relative to its axis.

3. An on-site burner according to claim 1, characterized in that the size of the spark gap from the surface of the tube of the spark ignition electrode to the inner annular wall of the nozzle hole is made no larger than the size of the gap between the tube and the electrodes mounted in the annular protrusion of the prechamber housing from the side of the passage between the cavities mixing chamber housings and prechamber housings.

4. An on-site burner according to claim 1, characterized in that the prechamber housing inside the mixing chamber housing is axially displaceable of the prechamber housing relative to the side opening in the mixing chamber housing.