RU155960U1

RU155960U1 - RECOVERY INSTALLATION

Info

Publication number: RU155960U1
Application number: RU2015117500/05U
Authority: RU
Inventors: Александр Петрович Кузьмин; Денис Александрович Кузьмин
Priority date: 2015-05-07
Filing date: 2015-05-07
Publication date: 2015-10-20

Abstract

Рекуператорная установка представляет собой наземную факельную установку с утилизацией тепла может быть использована в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической и других отраслях промышленности и предназначена для сжигания постоянных сбросов горючих газов и их утилизации путем рекуперации тепла для нагрева оборотной технологической воды от излучения пламени и теплоты отходящих газов. Рекуператорная установка содержит несущий корпус 1 (в верхней части которого имеются отверстия 17 для подсоса воздуха для окончательного бездымного догорания сброса горючего газа и охлаждения внутренней стенки корпуса 1 и специальные проемы прямоугольного сечения 18 для снижения шумового фона, возникающего при сгорании горючего газа) выполняющую функцию вытяжной трубы с направленными регулируемыми жалюзями 2 для предотвращения сквозного продува корпуса при боковом ветре и подвода воздуха в зону горения (топка закрытого типа), жаровую трубу 6 (установлена в корпусе 1 с воздушным зазором для зашиты его от пламени) с закрепленным на нес цилиндрическим трубчатым радиационным рекуператором 7 с возможностью температурных расширений и их демонтажа, многосопловой струйный оголовок 8 для бездымного сжигания сброса горючего конструктивно выполнен совмещенным с патрубком для входа газа, запально-дежурную горелку 3 для дистанционного розжига сброса горючего газа на оголовке 8 и поддержания его горения собственным пламенем, и закрытую трубопроводную систему 9 с принудительной циркуляцией воды и автоматизированным регулированием расхода воды для поддержания температуры па выходе из цилиндрического трубчатого радиационного рекуператора 7 на уровне 60°C, при которой еще не происходит отложение накипи в цилиндрическом трубчатом радиационном рекуператоре 7 и, состоящим из термометра сопротивления 10, установленного на выходе из цилиндрического трубчатого радиационного рекуператора 7, с микропроцессорным терморегулятором 11, водяного насоса 12, установленного на входе в цилиндрический трубчатый радиационный рекуператор 7, и частотного преобразователя 13 для управления частотой вращения электродвигателя водяного насоса 12.The recuperator unit is a ground flare unit with heat recovery that can be used in the oil refining, petrochemical, chemical and other industries and is intended for burning continuous discharges of combustible gases and their utilization by recovering heat to heat circulating process water from the radiation of the flame and heat of the exhaust gases. The recuperator installation contains a supporting body 1 (in the upper part of which there are openings 17 for air intake for the final smokeless burning of the discharge of combustible gas and cooling of the inner wall of the housing 1 and special openings of rectangular cross section 18 to reduce the background noise arising from the combustion of combustible gas) pipes with directional adjustable louvres 2 to prevent through-blowing of the case with a crosswind and air supply to the combustion zone (closed type fire chamber), heat pipe ubu 6 (installed in the housing 1 with an air gap to protect it from the flame) with a cylindrical tubular radiation recuperator 7 mounted on the carrier with the possibility of temperature expansion and dismantling, a multi-nozzle jet head 8 for smokeless combustion of a fuel discharge is structurally made combined with a gas inlet , pilot light burner 3 for remote ignition of the discharge of combustible gas on the head 8 and maintaining its combustion with its own flame, and a closed pipeline system 9 with a forced circus water and automated control of the water flow to maintain the temperature at the outlet of the cylindrical tubular radiation recuperator 7 at 60 ° C, at which scale is not yet deposited in the cylindrical tubular radiation recuperator 7 and consisting of a resistance thermometer 10 installed at the exit of the cylindrical a tubular radiation recuperator 7, with a microprocessor thermostat 11, a water pump 12, installed at the entrance to a cylindrical tubular radiation recuperator OP 7, and a frequency converter 13 for controlling the rotation speed of the electric motor of the water pump 12.

Предлагаемая полезная модель отличается наличием корпуса (в верхней части имеет отверстия для подсоса воздуха для окончательного бездымного догорания сброса горючего газа и охлаждения внутренней стенки корпуса и специальные проемы прямоугольного сечения для снижения шумового фона, возникающего при сгорании горючего газа) с функцией вытяжной трубы, направленных регулируемых жалюзей для предотвращения сквозного продува корпуса при боковом ветре и подвода воздуха в зону горения (топка закрытого типа), бездымным горением горючего газа на многосопловом струйном факельном оголовке конструктивно выполненным совмещенным с патрубком для ввода газа, дистанционным розжигом сброса горючего газа на факельном оголовке и поддержания его горения собственным пламенем с помощью запально-дежурной горелки, цилиндрической жаровой трубой с закрепленным на нее цилиндрическим трубчатым радиационным рекуператором с возможностью температурного расширения и их демонтажа для осмотра и ремонта, малым гидравлическим сопротивлением и отсутствием паровоздушных пробок в цилиндрическом трубчатом радиационном рекуператоре, наличием закрытой трубопроводной системы с принудительной циркуляцией воды и автоматизированным регулированием расхода воды; имеет большой ресурс, ремонтопригодность, малую стоимость эксплуатации и изготовления, может использовать воду, не прошедшую водоподготовку, и обеспечивает утилизацию тепла от сжигания сбросных горючих газов в виде получения воды, нагретой на уровне 60°С, при которой еще не происходит отложение накипи в цилиндрическом трубчатом радиационном рекуператоре. The proposed utility model is distinguished by the presence of a casing (in the upper part it has openings for air intake for the final smokeless burning of the discharge of combustible gas and cooling of the inner wall of the casing and special openings of a rectangular cross section to reduce the background noise arising from the combustion of combustible gas) with the function of an exhaust pipe directed blinds to prevent through-blowing of the case with a crosswind and air supply to the combustion zone (closed type fire chamber), smokeless combustion of combustible gas and a multi-nozzle jet flare head structurally designed to be combined with a gas inlet, remote ignition of the discharge of combustible gas on the flare head and maintaining its combustion with its own flame using an ignition-pilot burner, a cylindrical flame tube with a cylindrical tubular radiation heat exchanger attached to it with the possibility of temperature and their dismantling for inspection and repair, low hydraulic resistance and the absence of vapor-air plugs in a cylindrical t ubchatom radiation recuperator presence closed duct system with forced water circulation and automatic adjustment of water flow; it has a large resource, maintainability, low cost of operation and manufacture, can use water that has not undergone water treatment, and provides heat recovery from the combustion of waste combustible gases in the form of water heated at 60 ° C, at which scale does not yet deposit in a cylindrical tubular radiation recuperator.

Description

Заявляемая полезная модель - рекуператорная установка относится к наземной факельной установке с утилизацией тепла, может быть использована в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической и других отраслях промышленности и предназначена для сжигания постоянных сбросов горючих газов и их утилизации путем рекуперации тепла для нагрева оборотной технологической воды от излучения пламени и теплоты отходящих газов.The inventive utility model - a recuperator unit refers to a ground flare unit with heat recovery, can be used in the oil refining, petrochemical, chemical and other industries and is intended for burning constant discharges of combustible gases and their utilization by recovering heat to heat circulating process water from flame radiation and the heat of the exhaust gases.

Известна наземная факельная установка для сжигания сбросных горючих газов (Стрижевский И.И., Эльнатанов А.И. Факельные установки. М: Химия, 1979-184 с., ил.)Known ground flare installation for burning waste combustible gases (Strizhevsky II, Elnatanov AI Flare installations. M: Chemistry, 1979-184 S., ill.)

Наземная факельная установка содержит камеру сгорания, футерованную огнеупорным материалом, факельную трубу из железобетона с окнами для прохода воздуха и многоструйную газовую горелку. Дымовые газы выходят из камеры сгорания с температурой около 1000°C.A ground flare installation comprises a combustion chamber lined with refractory material, a flare pipe made of reinforced concrete with windows for air passage, and a multi-jet gas burner. Flue gases exit the combustion chamber at a temperature of about 1000 ° C.

Недостатками наземной факельной установки для сжигания сбросных горючих газов являются:The disadvantages of a surface flare for the combustion of waste combustible gases are:

- бесполезная потеря теплоты сгорания сжигаемых горючих газов;- useless loss of heat of combustion of combustible combustible gases;

- дорогостоящая железобетонная конструкция и футеровка камеры сгорания;- expensive reinforced concrete construction and lining of the combustion chamber;

- неремонтопригодность корпуса из железобетона.- non-maintainability of the housing made of reinforced concrete.

Известен также блок утилизатор-рекуператор попутного нефтяного газа (патент Российской Федерации на полезную модель RU №118400 U1 МПК F23L 15/04 (2006.01) опубликовано: 20.07.2012), содержащий корпус, с установленными входным и выходным патрубками и завихрителем, а в корпусе, в смонтированном внутри шнекообразном завихрителе, размещена топка открытого типа, в которой установлен факельный оголовок, соединенный с патрубком для входа газа. Топка открытого типа размещена в корпусе по типу «труба в трубе». В случае использования в качестве рабочего агента воздуха снаружи корпуса расположен дутьевой вентилятор, имеющий орган регулирования подачи охлаждающего воздуха в виде воздушного шибера, а в случае использования в качестве рабочего агента воды проток воды регулируется вентилем на выходе.A unit of associated petroleum gas recuperator-recuperator is also known (patent of the Russian Federation for utility model RU No. 118400 U1 IPC F23L 15/04 (2006.01) published: 20.07.2012), comprising a housing with inlet and outlet pipes and swirl installed, and in the housing , in a screw-shaped swirler mounted inside, an open type firebox is placed, in which a flare head is installed, connected to a gas inlet pipe. An open type firebox is housed in a “pipe in pipe” type housing. In the case of using air as a working agent, a blower fan is located outside the casing, which has a regulator for supplying cooling air in the form of an air gate, and in the case of using water as a working agent, the water flow is regulated by the outlet valve.

Принцип работы данного блока утилизатора-рекуператора попутного нефтяного газа заключается в следующем.The principle of operation of this unit of associated petroleum gas recuperator-recuperator is as follows.

Перед началом работы установки включают дутьевой вентилятор при полностью открытом воздушном шибере для продувки и обеспечения подачи рабочего агента для отбора тепла. Затем через патрубок для входа газа подают газ в факельный оголовок и производят розжиг факела. Выделяемое тепло от сжигаемого попутного нефтяного газа будет передаваться через стенку топки открытого типа рабочему агенту - воздуху, нагревая его. Для интенсивности отбора тепла и нагрева воздуха используют шнекообразный завихритель. Нагретый воздух через патрубок выхода для воздуха отбирается для дальнейшего использования внешними потребителями. Температура воздуха на выходе с устройства регулируется воздействием на воздушный шибер дутьевого вентилятора.Before starting the installation, the blower fan is switched on with a fully open air gate to purge and ensure the supply of a working agent for heat removal. Then, gas is supplied through the nozzle to the gas inlet to the flare head and the torch is ignited. The heat generated from the flared associated gas will be transferred through the wall of the open type furnace to the working agent - the air, heating it. For the intensity of heat removal and air heating, a screw-like swirl is used. Heated air through the outlet pipe for air is taken for further use by external consumers. The air temperature at the outlet of the device is regulated by the impact on the air gate of the blower fan.

В случае использования в качестве рабочего агента воды открывается входной патрубок и выходной патрубок по воде для заполнения и обеспечения протока воды - вентилем.In the case of using water as a working agent, the inlet pipe and the outlet pipe for water are opened to fill and provide the water flow with a valve.

Затем через патрубок для входа газа подают газ в факельный оголовок и производят розжиг факела. Выделяемое тепло от сжигаемого попутного нефтяного газа будет передаваться через стенку топки открытого типа рабочему агенту - воде, нагревая ее. Нагретая вода в качестве теплоносителя через выходной патрубок отбирается для дальнейшего использования внешними потребителями. Температура воды с установки регулируется воздействием на орган регулирования на выходном патрубке.Then, gas is supplied through the nozzle to the gas inlet to the flare head and the torch is ignited. The heat generated from the flared associated gas will be transferred through the wall of the open type furnace to the working agent - water, heating it. Heated water as a coolant through the outlet pipe is selected for further use by external consumers. The temperature of the water from the installation is regulated by the effect on the regulator at the outlet pipe.

Недостатками блока утилизатора-рекуператора попутного нефтяного газа являются:The disadvantages of the unit associated gas recuperator-recuperator are:

- недостаточная защищенность корпуса непосредственно от пламени, а также от теплового излучения пламени в топке открытого типа;- insufficient protection of the housing directly from the flame, as well as from thermal radiation of the flame in the open type firebox;

- отсутствие запально-дежурной горелки для дистанционного розжига сброса горючего газа на оголовке;- lack of pilot light burner for remote ignition of the discharge of combustible gas on the tip;

- конструкция неразборная и не приспособлена для чистки и ремонта отдельных частей;- the design is non-separable and not suitable for cleaning and repairing individual parts;

- температурные напряжения в конструкции из-за значительной разницы температур между корпусом и топкой Δ950°C могут привести к разрыву сварных швов и потере герметичности внутренней полости;- temperature stresses in the structure due to a significant temperature difference between the body and the furnace Δ950 ° C can lead to rupture of welds and loss of tightness of the internal cavity;

- большие гидравлические сопротивления при перекачки рабочего агента в местах перехода с круглого сечения воздуховода или трубы (входной и выходной патрубок) на прямоугольное (шнек-корпус) и обратно;- high hydraulic resistance during pumping of the working agent in the places of transition from a circular section of the duct or pipe (inlet and outlet pipe) to a rectangular one (screw housing) and vice versa;

- при использовании в качестве рабочего агента воздуха с низким коэффициентом теплоотдачи, требуется большая поверхность теплообмена и большие массо-габаритные размеры воздуховодов и конструкции в целом;- when using air with a low heat transfer coefficient as a working agent, a large heat transfer surface and large mass-overall dimensions of the air ducts and the structure as a whole are required;

- при использовании в качестве рабочего агента воды возникают паровоздушные пробки, особенно в горизонтальном исполнении со шнековым завихрителем, скапливающиеся в верхней части корпуса, что может привести к ударным нагрузкам при перекачке воды и разрушению конструкции;- when water is used as a working agent, steam-air plugs arise, especially in the horizontal version with a screw swirl, which accumulate in the upper part of the housing, which can lead to shock loads during pumping and destruction of the structure;

- перетечки рабочего агента в зазоре между шнекообразным завихрителем и наружной стенкой топки;- overflow of the working agent in the gap between the screw-like swirl and the outer wall of the furnace;

- дымообразование при сжигании сбросов горючих газов с большой плотностью;- smoke formation during the combustion of flammable gas discharges with a high density;

- сложность конструкции и большая номенклатура деталей;- the complexity of the design and a large range of parts;

- низкая точность органов управления температурой рабочего агента: для воздуха шибером на входе, для воды вентилем на выходе;- low accuracy of temperature controls of the working agent: for air with a gate at the inlet, for water with a valve at the outlet;

- откладывание накипи на внутренних поверхностях при использовании в качестве рабочего агента воды без специальной подготовки и мероприятий по предотвращения ее закипания;- scaling on the internal surfaces when using water as a working agent without special preparation and measures to prevent its boiling;

- проток рабочего агента воды осуществляется без шнека за счет гравитационного напора и из-за малой разности высот входного и выходного патрубка может быть доставлен потребителю на небольшое расстояние.- the flow of the working agent of water is carried out without a screw due to gravitational pressure and, due to the small difference in the heights of the inlet and outlet pipes, can be delivered to the consumer a short distance.

Предлагаемой полезной моделью решаются задачи: защищенности стенок корпуса от пламени, дистанционного розжига сброса горючего газа на сжигание в факельном оголовке и поддержания его горения, разборности и ремонтопригодности конструкции, исключения дымообразования при сжигании сбросов горючих газов, ликвидации перетечек воды, уменьшение массо-габаритных характеристик, упрощение конструкции и номенклатуры деталей, повышения надежности конструкции из-за ликвидации паровоздушных пробок, ликвидации температурных напряжений в конструкции, обеспечения протока воды с помощью принудительной циркуляцией и автоматизированного управления расхода воды для поддержания заданной температурой нагрева воды на выходе из цилиндрического трубчатого радиационного рекуператора и задача получения полезного эффекта в виде утилизации тепла от сжигании сброса горючего газа для нагрева воды без образования накипи в цилиндрическом трубчатом радиационном рекуператоре.The proposed utility model solves the following problems: flameproof housing walls, remote ignition of flammable gas discharge for flaring and maintaining its combustion, dismountability and maintainability of the structure, elimination of smoke formation during combustion of flammable gas discharges, elimination of water leakages, reduction of weight and size characteristics, simplification of the design and nomenclature of parts, increasing the reliability of the structure due to the elimination of vapor-air plugs, the elimination of thermal stresses in tion, ensuring the flow of water using forced circulation and automated control of the water flow to maintain a given temperature for heating water at the outlet of a cylindrical tubular radiation recuperator and the task of obtaining a beneficial effect in the form of heat recovery from the combustion of a discharge of combustible gas to heat water without the formation of scale in a cylindrical tubular radiation recuperator.

Поставленная задача решается тем, что рекуператорная установка содержит, как и наиболее близкий к ней известный блок утилизатор-рекуператор попутного нефтяного газа, где в качестве рабочего агента используется вода, корпус с топкой, факельный оголовок.The problem is solved in that the recuperator installation contains, as well as the closest known unit of associated gas utilizer-recuperator, where water, a body with a furnace, and a flare tip are used as a working agent.

В отличие от известного блока утилизатора-рекуператора попутного нефтяного газа в предлагаемой рскуператорной установке:In contrast to the known unit of the associated petroleum gas recuperator-recuperator in the proposed recovery unit:

- для защиты стенок корпуса от пламени установлена цилиндрическая жаровая труба с закрепленным на нее цилиндрическим трубчатым радиационным рекуператором. Цилиндрическая жаровая труба установлена внутри корпуса с воздушным зазором, корпус выполнен несущим с функцией вытяжной трубы за счет подсоса воздуха в зону горения и тяги, образующейся: из-за разных давлений атмосферного воздуха на верхней и нижней высотных отметок корпуса, подсоса воздуха в зону горения, а также из-за разности плотностей горячих продуктов сгорания и воздуха; внизу корпуса установлены регулируемые направленные жалюзи для обеспечения подвода воздуха в зону горения (топка закрытого типа); при этом за счет тяги пламя горит только внутри жаровой трубы, исключается загазованность нижней части корпуса; с внутренней части корпус обдувается атмосферным воздухом за счет тяги;- to protect the walls of the housing from the flame, a cylindrical flame tube is installed with a cylindrical tubular radiation recuperator fixed to it. A cylindrical heat pipe is installed inside the casing with an air gap, the casing is made bearing with the function of a chimney due to air suction into the combustion zone and traction formed: due to different atmospheric pressures at the upper and lower elevations of the casing, air suction into the combustion zone, and also due to the difference in densities of hot combustion products and air; adjustable directional blinds are installed at the bottom of the casing to ensure air supply to the combustion zone (closed type fire chamber); while due to traction, the flame burns only inside the flame tube, gas contamination of the lower part of the body is excluded; from the inside, the body is blown with atmospheric air due to traction;

- в верхней части корпуса выполнены отверстия для подсоса воздуха для окончательного бездымного догорания сброса горючего газа и охлаждения внутренней стенки корпуса и специальные проемы прямоугольного сечения для снижения шумового фона, возникающего при сгорании горючего газа;- in the upper part of the casing there are openings for air intake for the final smokeless burning of the discharge of combustible gas and cooling of the inner wall of the casing and special openings of rectangular cross section to reduce the background noise arising from the combustion of combustible gas;

- факельный оголовок конструктивно выполнен совмещенным с патрубком для входа газа и многосопловым - струйного типа, установлен в нижней части жаровой трубы соосно. Горючий газ сбрасывается в виде отдельных струй, которые хорошо перемешиваются с воздухом и обеспечивают бездымное сжигание;- the flare head is structurally made combined with a nozzle for gas inlet and multi-nozzle - jet type, is installed coaxially in the lower part of the flame tube. Combustible gas is discharged in the form of separate jets, which mix well with air and provide smokeless combustion;

- для дистанционного розжига сброса горючего газа на факельном оголовке и поддержания его горения собственным пламенем применяется запально-дежурная горелка;- for remote ignition of the discharge of combustible gas on the flare head and maintaining its combustion with its own flame, an ignition pilot burner is used;

- цилиндрическая жаровая труба с закрепленным на нее цилиндрическим трубчатым радиационным рекуператором выполнена с возможностью их демонтажа для осмотра и ремонта;- a cylindrical flame tube with a cylindrical tubular radiation recuperator fixed to it is made with the possibility of dismantling them for inspection and repair;

- жаровая труба с закрепленным на нее цилиндрическим трубчатым радиационным рекуператором установлена в корпусе на кронштейнах с возможностью температурного расширения вверх по оси, при этом температурные напряжения в конструкции отсутствуют;- the heat pipe with a cylindrical tubular radiation recuperator fixed to it is installed in the housing on the brackets with the possibility of thermal expansion upwards along the axis, with no thermal stresses in the structure;

- цилиндрический трубчатый радиационный рекуператор выполнен в виде цилиндрической корзины из стальных прямых теплообменных труб, расположенных близко одна к другой по окружности (в плане). По концам корзины теплообменные трубы прикреплены к кольцевым коллекторам, внутренняя полость которых имеет перегородку;- a cylindrical tubular radiation recuperator is made in the form of a cylindrical basket of steel direct heat transfer pipes located close to each other around the circumference (in plan). At the ends of the basket, heat transfer tubes are attached to ring collectors, the inner cavity of which has a partition;

- в качестве рабочего агента используется вода с большим коэффициентом теплоотдачи. Теплопередача осуществляется воде по внутренней поверхности цилиндрического трубчатого радиационного рекуператора;- water with a high heat transfer coefficient is used as a working agent. Heat transfer is carried out by water along the inner surface of a cylindrical tubular radiation recuperator;

- движение воды осуществляется по цилиндрическому трубчатому радиационному рекуператору снизу вверх, что исключает возникновение паровоздушных пробок и перетечек, в том числе из-за принудительной циркуляции с помощью водяного насоса;- the movement of water is carried out through a cylindrical tubular radiation recuperator from the bottom up, which eliminates the occurrence of vapor-air plugs and overflows, including due to forced circulation using a water pump;

- наличием закрытой трубопроводной системы с принудительной циркуляцией воды и автоматизированным регулированием расхода воды, состоящим из термометра сопротивления с микропроцессорным терморегулятором, установленного на выходе с цилиндрического трубчатого радиационного рекуператора, водяного насоса, установленного на входе в цилиндрический трубчатый радиационный рекуператор, и частотного преобразователя, управляющего частотой вращения электродвигателя насоса, для поддержания заданной температуры воды на выходе из цилиндрического трубчатого радиационного рекуператора нагретой на уровне 60°C, при которой еще не происходит отложение накипи в цилиндрическом трубчатом радиационном рекуператоре.- the presence of a closed piping system with forced circulation of water and automated regulation of water flow, consisting of a resistance thermometer with a microprocessor temperature controller installed at the outlet of the cylindrical tubular radiation recuperator, a water pump installed at the inlet of the cylindrical tubular radiation recuperator, and a frequency converter that controls the frequency rotation of the pump motor to maintain a given temperature of water at the outlet of the cylindrical th tubular radiation recuperator heated at 60 ° C, at which still no scale deposition occurs in the cylindrical tubular radiation recuperator.

Рекуператорная установка имеет: большой ресурс, малую стоимость эксплуатации и изготовления, ремонтопригодность, меньшую сложность и номенклатуру деталей, малое гидравлическое сопротивление цилиндрического трубчатого радиационного рекуператора, может использовать воду, не прошедшую водоподготовку, осуществляет дистанционный розжиг сброса горючего газа с помощью запально-дежурной горелки, бездымно сжигает сброс горючего газа и обеспечивает утилизацию тепла от сжигания в виде получения воды, нагретой на уровне 60°C, при которой еще не происходит отложение накипи в цилиндрическом трубчатом радиационном рекуператоре и поддерживает заданную температуру с помощью автоматизированного регулирования расхода воды.The recuperator installation has: a large resource, low cost of operation and manufacture, maintainability, lower complexity and nomenclature of parts, low hydraulic resistance of a cylindrical tubular radiation recuperator, can use water that has not undergone water treatment, remotely ignites the discharge of combustible gas using a pilot burner, smokelessly burns off the discharge of combustible gas and ensures the utilization of heat from combustion in the form of water heated at 60 ° C, at which scale is deposited in a cylindrical tubular radiation recuperator and maintains the set temperature by means of automated regulation of water flow.

Применение рекуператорных установок в ОАО «Белкамнефть» позволило довести уровень полезного использования сбросов горючего газа (попутного нефтяного газа) на сжигание для утилизации тепла и нагрева оборотной воды на нефтяных месторождениях выше 95%.The use of recuperator plants at OAO Belkamneft allowed us to bring the level of useful use of combustible gas (associated petroleum gas) discharges to combustion for heat recovery and heating of circulating water at oil fields above 95%.

Конструкция рекуператорной установки поясняются чертежами.The design of the recuperator installation is illustrated by drawings.

На Фиг. 1 изображен общий вид рекуператорной установки.In FIG. 1 shows a general view of a recuperator plant.

На Фиг. 2 разрез кольцевого коллектора (вход холодной воды).In FIG. 2 section of the ring collector (cold water inlet).

На Фиг. 3 разрез кольцевого коллектора (выход нагретой воды).In FIG. 3 section of the annular collector (heated water outlet).

Рекуператорная установка содержит корпус 1 служащий несущей металлической конструкцией и выполняющий функцию вытяжной трубы, в нижней части корпуса 1 равномерно по периметру установлены направленные регулируемые жалюзи 2 для подвода воздуха в зону горения (топка закрытого типа). В верхней части корпуса выполнены отверстия 17 для подсоса воздуха для окончательного бездымного догорания сброса горючего газа и охлаждения внутренней стенки корпуса и специальные проемы прямоугольного сечения 18 для снижения шумового фона, возникающего при сгорании горючего газа. В нижней части корпуса 1 и выше направленных регулируемых жалюзей 2 на кронштейнах 4 установлена жаровая труба 6 с закрепленным на нее трубчатым радиационным рекуператором 7 с возможностью их демонтажа для осмотра и ремонта. Жаровая труба 6 имеет центраторы 5, что позволяет температурно расширяться вверх при нагревании. Цилиндрический трубчатый радиационный рекуператор 7 выполнен в виде цилиндрической корзины из стальных прямых теплообменных труб 15₁…15_n, расположенных близко одна к другой по окружности (в плане). Но концам корзины теплообменные трубы 15₁…l5_n прикреплены к кольцевым коллекторам 16, внутренняя полость которых имеет перегородку 14. В нижней части жаровой трубы 6 соосно установлен многосопловой струйный оголовок 8 для бездымного сжигания сброса горючего газа. Многосопловой струйный оголовок 8, конструктивно совмещен с патрубком для входа газа и снабжен запально-дежурной горелкой 3 для дистанционного розжига сброса горючего газа и поддержания его горения собственным пламенем. Вход и выход из цилиндрического трубчатого радиационного рекуператора 7 объединены в закрытую трубопроводную систему 9 с принудительной циркуляцией воды и автоматизированным регулированием расхода воды, состоящим из термометра сопротивления 10 с микропроцессорным терморегулятором 11, установленным на выходе из цилиндрического трубчатого радиационного рекуператора 7, водяного насоса 12, установленного на входе в цилиндрический трубчатый радиационный рекуператор 7, и частотного преобразователя 13, управляющего частотой вращения электродвигателя водяного насоса 12 для поддержания заданной температуры на выходе из цилиндрического трубчатого радиационного рекуператора 7 нагретой на уровне 60°C, при которой еще не происходит отложение накипи в цилиндрическом трубчатом радиационном рекуператоре.The recuperator installation contains a housing 1 that serves as a supporting metal structure and acts as a chimney; in the lower part of the housing 1, directional adjustable louvers 2 are installed evenly around the perimeter for supplying air to the combustion zone (closed firebox). In the upper part of the casing, openings 17 are made for air intake for the final smokeless burning of the discharge of combustible gas and cooling of the inner wall of the casing and special openings of rectangular section 18 to reduce the background noise arising from the combustion of combustible gas. In the lower part of the housing 1 and above the directional adjustable blinds 2, a flame tube 6 is installed on the brackets 4 with a tubular radiation recuperator 7 fixed to it with the possibility of dismantling them for inspection and repair. The flame tube 6 has centralizers 5, which allows the temperature to expand upward when heated. The cylindrical tubular radiation recuperator 7 is made in the form of a cylindrical basket of steel direct heat exchange tubes 15 ₁ ... 15 _n located close to each other around the circumference (in plan). But the ends of the basket heat exchange tubes 15 ₁ ... l5 _n are attached to the annular collectors 16, the inner cavity of which has a partition 14. In the lower part of the flame tube 6 is coaxially mounted multi-nozzle jet head 8 for smokeless combustion of the discharge of combustible gas. A multi-nozzle jet head 8 is structurally combined with a gas inlet pipe and is equipped with a pilot light burner 3 for remote ignition of the discharge of combustible gas and maintaining its combustion with its own flame. The inlet and outlet of the cylindrical tubular radiation recuperator 7 are combined into a closed pipeline system 9 with forced water circulation and automated water flow control, consisting of a resistance thermometer 10 with a microprocessor temperature regulator 11 installed at the outlet of the cylindrical tubular radiation recuperator 7, a water pump 12 installed at the entrance to the cylindrical tubular radiation recuperator 7, and the frequency Converter 13, which controls the frequency of rotation of the electric vigatelya water pump 12 to maintain a predetermined temperature at the outlet of the cylindrical tubular radiation recuperator 7 heated at 60 ° C, at which still no scale deposition occurs in the cylindrical tubular radiation recuperator.

Рекуператорная установки работает следующим образом.Recuperator installation works as follows.

Включается водяной насос 12, вода по закрытой трубопроводной системе 9 начинает циркулировать по трубопроводам включая цилиндрический трубчатый радиационный рекуператор 7. При этом пути потоков воды через кольцевые коллектора 16 и каждую из теплообменных труб 15₁…15_n имеют одинаковые длину пути и гидравлическое сопротивление из-за расположения теплообменных труб 15₁…15_n относительно входа/выхода воды в кольцевых коллекторах 16, внутренняя полость которых имеет перегородку 14. На запально-дежурную горелку 3 подается топливный газ и от высоковольтной искры она разжигается, от ее пламени загорается сброс горючего газа, поступающий в многосопловой струйный оголовок 8, и благодаря многоструйности и большой площади контакта струй горючего газа с воздухом бездымно сгорает внутри жаровой трубы 6. Необходимый для сжигания сброса горючего газа и для охлаждения внутренней стенки корпуса 1 расход воздуха поступает через равномерно расположенные по периметру корпуса 1 направленные регулируемые жалюзи 2, которые частично перекрывают друг друга для предотвращения сквозного продува корпуса 1 при боковом ветре и служат для подвода воздуха в зону горения и в кольцевой зазор между корпусом 1 и жаровой трубой 6 под действием тяги, возникающей: из-за разных давлений атмосферного воздуха на верхней и нижней высотных отметках корпуса 1, подсоса воздуха в зону горения, а также из-за разности плотностей горячих продуктов сгорания и воздуха. Корпус 1 и регулируемые жалюзи 2 составляют в совокупности топку закрытого типа. Кроме этого в верхней части корпуса 1 выполнены отверстия 17 для подсоса воздуха для окончательного бездымного догорания сброса горючего газа и охлаждения внутренней стенки корпуса 1 и специальные проемы прямоугольного сечения 18 для снижения шумового фона, возникающего при сгорании горючего газа.The water pump 12 is turned on, water through a closed pipeline system 9 begins to circulate through pipelines including a cylindrical tubular radiation recuperator 7. In this case, the paths of water flows through the annular collectors 16 and each of the heat exchange tubes 15 ₁ ... 15 _n have the same path length and hydraulic resistance to the location of heat exchange tubes 15 ₁ ... 15 _n with respect to the input / output water in the annular manifold 16, the inner cavity of which has a partition 14. on seed-duty burner 3 supplied from the fuel gas and the high of a volt spark, it is ignited, a combustible gas discharge ignites from its flame, which enters the multi-nozzle jet head 8, and due to the multi-jet and large contact area of the combustible gas jets with air burns smokeless inside the flame tube 6. Necessary for burning the discharge of combustible gas and for cooling the inner wall of housing 1, air flow enters through directional adjustable louvers 2 that are evenly spaced around the housing 1 and partially overlap each other to prevent through-blowing of the housing blades 1 with a crosswind and are used to supply air to the combustion zone and in the annular gap between the housing 1 and the flame tube 6 under the action of traction arising: due to different atmospheric pressures at the upper and lower altitudes of the housing 1, air suction into the zone combustion, as well as due to the difference in densities of hot combustion products and air. The housing 1 and the adjustable blinds 2 together comprise a closed-type firebox. In addition, in the upper part of the housing 1, holes 17 are made for air intake for the final smokeless burning of the discharge of combustible gas and cooling of the inner wall of the housing 1 and special openings of rectangular cross section 18 to reduce the background noise arising from the combustion of combustible gas.

Наличие кронштейнов 4 и центраторов 5, позволяет жаровой трубе 6 осуществлять температурное расширение вверх при нагревании без создания напряжений в конструкции с сохранением сосной ориентации относительно корпуса 1.The presence of brackets 4 and centralizers 5, allows the flame tube 6 to carry out thermal expansion upward when heated without creating stresses in the structure while maintaining the pine orientation relative to the housing 1.

От непосредственного контакта пламени и из-за лучистой энергии пламени, образующейся при сгорании сброса горючего газа на многосопловом оголовке 8 происходит нагрев жаровой трубы 6 с закрепленным на нее цилиндрическим трубчатым радиационным рекуператором 7. За счет излучения и конвекции от пламени к цилиндрическому трубчатому радиационному рекуператору 7 вода внутри него нагревается и поднимается наверх без образования паровоздушных пробок и накипи с минимальным гидравлическим сопротивлением из-за прямых труб и за счет: гравитационных сил и принудительной циркуляцией с помощью водяного насоса 12. Нагретая вода по закрытой трубопроводной системе 9 с принудительной циркуляцией подается потребителю для технологических нужд, отдает тепло и возвращается на вход цилиндрического трубчатого радиационного рекуператора 7. Относительно малая температура воды 60°C обеспечивает хороший теплоотвод от стенок цилиндрического трубчатого радиационного рекуператора 7, следствием чего является большой ресурс, малые затраты на эксплуатацию, ремонтопригодность (цилиндрическая жаровая труба с закрепленным на нее цилиндрическим трубчатым радиационным рекуператором установлена внутри корпуса с возможностью их демонтажа для осмотра и ремонта), и малая стоимость рекуператорной установки.From direct contact of the flame and due to the radiant energy of the flame generated during combustion of the discharge of combustible gas on the multi-nozzle head 8, the heat pipe 6 is heated with a cylindrical tubular radiation recuperator 7 attached to it. Due to radiation and convection from the flame to a cylindrical tubular radiation recuperator 7 the water inside it is heated and rises up without the formation of vapor-air plugs and scale with minimal hydraulic resistance due to straight pipes and due to: gravitational x forces and forced circulation using a water pump 12. Heated water through a closed pipe system 9 with forced circulation is supplied to the consumer for technological needs, gives off heat and returns to the inlet of a cylindrical tubular radiation recuperator 7. A relatively low water temperature of 60 ° C provides good heat dissipation from walls of a cylindrical tubular radiation recuperator 7, which results in a long resource, low operating costs, maintainability (cylindrical heat pipe with fixed to it a cylindrical tubular radiation heat exchanger is mounted inside the housing with the possibility of disassembly for inspection and repair), and low cost of the heat recovery unit.

Поддержание температуры 60°C, при которой еще не происходит отложение накипи в цилиндрическом трубчатом радиационном рекуператоре обеспечивается закрытой трубопроводной системой 9 с принудительной циркуляцией воды и автоматизированным регулированием расхода воды, состоящей из термометра сопротивления 10, установленного на выходе из цилиндрического трубчатого радиационного рекуператора 7 с микропроцессорным терморегулятором 11, водяного насоса 12, установленного на входе в цилиндрический трубчатый радиационный рекуператор 7, и частотного преобразователя 13 для управления частотой вращения электродвигателя водяного насоса 12. При повышении температуры воды от заданного значения, до 60°C изменяется сопротивление на термометре сопротивления 10, микропроцессорный терморегулятор 11 преобразует аналоговый сигнал в стандартный токовый сигнал, который обрабатывается частотным преобразователем 13 и изменяет частоту вращения электродвигателя водяного насоса 12, а следовательно и расход воды. Отсутствие накипи обеспечивает большой ресурс без ремонта при использовании воды, не прошедшей водоподготовку. Утилизация тепла сгоревших сбросов горючих газов заключается в получении воды с температурой 60°C, направляемой потребителем на нужды предприятия.Maintaining a temperature of 60 ° C, at which scale is not yet deposited in the cylindrical tubular radiation recuperator, is ensured by a closed pipeline system 9 with forced water circulation and automated water flow control, consisting of a resistance thermometer 10 installed at the outlet of the cylindrical tubular radiation recuperator 7 with microprocessor temperature regulator 11, a water pump 12 installed at the inlet of a cylindrical tubular radiation recuperator 7, and frequency ohm converter 13 for controlling the speed of the electric motor of the water pump 12. When the water temperature rises from the set value to 60 ° C, the resistance on the resistance thermometer 10 changes, the microprocessor temperature controller 11 converts the analog signal to a standard current signal, which is processed by the frequency converter 13 and changes the frequency rotation of the electric motor of the water pump 12, and hence the flow rate of water. The absence of scale provides a large resource without repair when using water that has not undergone water treatment. Utilization of the heat of burnt combustible gas discharges consists in obtaining water with a temperature of 60 ° C, directed by the consumer to the needs of the enterprise.

Claims

1. A recuperator installation comprising a housing with a furnace, a flare head, characterized in that the proposed recuperator installation has a closed piping system with forced water circulation and automated regulation of water flow, consisting of a resistance thermometer installed at the outlet of the cylindrical tubular radiation recuperator with microprocessor temperature regulator, a water pump installed at the inlet of a cylindrical tubular radiation recuperator, mounted on a a cylindrical heat pipe and a frequency converter controlling the rotation speed of the water pump electric motor to maintain the water temperature at the outlet of the cylindrical tubular radiation recuperator at 60 ° C, at which scale is not yet deposited in the cylindrical tubular radiation recuperator, for remote ignition of the discharge of combustible gas on the flare head and keeping it burning with its own flame, an ignition pilot burner was used.

2. Recuperator installation according to claim 1, characterized in that the casing is made supporting with the function of a chimney.

3. The recuperator installation according to claim 1, characterized in that the casing contains directional adjustable louvers to prevent through-blowing of the casing with a side wind and air supply to the combustion zone (closed type fire chamber).

4. The recuperator installation according to claim 1, characterized in that the housing in the upper part has openings for air intake for the final smokeless burning out of the discharge of combustible gas and cooling of the inner wall.

5. Recuperator installation according to paragraphs. 1 and 4, characterized in that the casing in the upper part has special openings of rectangular cross section to reduce the background noise arising from the combustion of combustible gas.

6. The recuperator installation according to claim 1, characterized in that the cylindrical tubular radiation recuperator is made in the form of a cylindrical basket of steel direct heat transfer pipes located close to one another on a circle (in plan), at the ends of the basket heat transfer pipes are attached to the ring collectors, in this case, the paths of water flows through the annular collectors and each of the heat exchange pipes have the same path length and hydraulic resistance due to the location of the heat exchange pipes relative to the water inlet / outlet in the ring main collectors, the internal cavity of which has a partition.

7. The recuperator installation according to claim 1, characterized in that the cylindrical tubular radiation recuperator mounted on a cylindrical heat pipe, which is installed inside the housing on brackets with centralizers and air gap, with the possibility of temperature expansion and their dismantling for inspection and repair.

8. The recuperator installation according to claim 1, characterized in that the flare head is made of a multi-nozzle jet type for smokeless combustion of a discharge of combustible gas and is structurally combined with a pipe for gas inlet.