RU198838U1

RU198838U1 - Flare installation

Info

Publication number: RU198838U1
Application number: RU2020114317U
Authority: RU
Inventors: Михаил Викторович Швецов; Александр Николаевич Меньшаев; Алексей Александрович Козлов; Павел Иванович Остроумов; Руслан Альфирович Юсупов
Original assignee: Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина
Priority date: 2020-04-21
Filing date: 2020-04-21
Publication date: 2020-07-30

Abstract

Полезная модель относится к устройствам для сжигания постоянных, периодических и аварийных выбросов газа и может быть использована в нефтегазовой, нефтехимической отраслях.Факельная установка содержит факельный ствол, факельный оголовок, газовый затвор, связанный с тягой и выполненный с возможностью продольного перемещения вдоль оси факельного оголовка. В верхней части факельного оголовка выполнен неподвижный центратор. Затвор газовый выполнен в виде чаши, обращенной выпуклой поверхностью вниз и образующей тело обтекания, реализующей эффект Коанда, а с наружной стороны, образующей контур, образованный верхним торцом газового затвора и коническим буртиком для стабилизации пламени. Тяга проходит через отверстие в диафрагме. При этом выше и ниже диафрагмы установлены пружины и для регулирования усилий открытия-закрытия газового затвора гайками. Также факельная установка содержит запально-защитное устройство, состоящее из горелки дежурной, электрода розжига, высокоэнергетической свечи поверхностного разряда, термоэлемента контроля пламени, трубки подачи газа на дежурную горелку и эжектора.В итоге эксплуатационная надёжность факельной установки в различных осложнённых атмосферно-климатических условиях заметно повышается за счёт конструктивных доработок и более надёжного электророзжига.Факельная установка изготовлена при помощи высокоточного токарного и фрезерного оборудования с ЧПУ и испытана в лаборатории. 2 ил.The utility model relates to devices for burning constant, periodic and emergency gas emissions and can be used in the oil and gas, petrochemical industries. The flare unit contains a flare stack, a flare tip, a gas valve connected to a draft and made with the possibility of longitudinal movement along the axis of the flare tip. A stationary centralizer is made in the upper part of the flare head. The gas shutter is made in the form of a bowl, with its convex surface facing downward and forming a streamline body, realizing the Coanda effect, and from the outside, forming a contour formed by the upper end of the gas shutter and a conical shoulder for flame stabilization. The thrust passes through a hole in the diaphragm. At the same time, springs are installed above and below the diaphragm to regulate the forces of opening and closing the gas valve with nuts. The flare unit also contains an ignition-protective device consisting of a pilot burner, an ignition electrode, a high-energy surface discharge candle, a flame control thermoelement, a gas supply pipe to the pilot burner and an ejector. As a result, the operational reliability of the flare installation in various difficult atmospheric and climatic conditions significantly increases due to design improvements and more reliable electric ignition. The torch unit is made using high-precision turning and milling equipment with CNC and tested in the laboratory. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к устройствам для сжигания постоянных, периодических и аварийных выбросов газа и может быть использована в нефтегазовой, нефтехимической отраслях.The utility model relates to devices for burning permanent, periodic and emergency gas emissions and can be used in the oil and gas, petrochemical industries.

Известен "Оголовок факельной установки" пат. № 188634, МПК F23D 14/20, от 18.04.2019 г., содержащий газоподводящий ствол, газовый затвор в виде тела обтекания высотой, не превышающей его диаметра, реализующий эффект Коанда, установленный на тяге с возможностью перемещения вдоль своей оси для изменения проходного сечения сбросных газов при изменении расхода, при этом тяга снабжена пружиной с упором, газовый затвор выполнен в виде чаши, обращенной дном в сторону газоотводящего ствола, а на внутренней поверхности вышеупомянутого газоподводящего ствола, у его верхнего среза, установлен турбулизатор.Known "Flare head" Pat. No. 188634, IPC F23D 14/20, dated April 18, 2019, containing a gas supply barrel, a gas valve in the form of a streamline body with a height not exceeding its diameter, implementing the Coanda effect, mounted on a rod with the ability to move along its axis to change the flow area of waste gases when the flow rate changes, while the thrust is equipped with a spring with a stop, the gas valve is made in the form of a bowl facing the bottom towards the gas outlet, and a turbulator is installed on the inner surface of the above gas supply barrel, at its upper cut.

Недостатком его является то, что тяга снабжена пружиной с упором, обеспечивающим регулирование только в одну сторону, что может быть недостаточно для более плавной настройки работы газового затвора.Its disadvantage is that the thrust is equipped with a spring with a stop, which provides regulation only in one direction, which may not be enough for a smoother adjustment of the gas valve.

Известна факельная установка (патент RU № 90532, МПК F23D 14/20, F230 9/08, опубл. 10.01.2010 г., бюл. № 1), содержащая факельный ствол, факельный оголовок, дежурную горелку, форсунку дежурного газа, электрозапальник с закрепленным на корпусе электродом розжига и контроля пламени, в верхней части которого образован искровой разрядный промежуток, электрод розжига и контроля пламени размещен соосно в полости дежурной горелки, выполненной в виде соединенных между собой камеры смешения и диффузора, при этом электрод проходит через полость дежурной горелки до верхнего торца диффузора, причем верхний торец диффузора выполнен с косым срезом, направленным в сторону оси факельного оголовка, на нижнем уровне косого среза диффузора в плоскости перпендикулярной оси диффузора размещены не менее двух стабилизаторов пламени, выполненных в виде плохообтекаемых тел, по разные стороны от электрода розжига и контроля пламени и образующих с ним искровые разрядные промежутки, в стенке камеры смешения выполнено отверстие, в котором одним концом установлен патрубок подачи газа из дежурной горелки, на другом конце которого установлен конфузор, на входе которого с зазором и соосно с патрубком подачи газа дежурной горелки установлена форсунка дежурного газа, причем ось патрубка подачи газа дежурной горелки и форсунки дежурного газа проходит через точку пересечения оси электрода розжига и контроля пламени с плоскостью, в которой размещены стабилизаторы пламени, и через плоскость косого среза верхнего торца диффузора без пересечения со стенками диффузора.Known flare installation (patent RU No. 90532, IPC F23D 14/20, F230 9/08, publ. 10.01.2010, bul. No. 1), containing a flare barrel, a flare tip, a pilot burner, pilot gas nozzle, electric igniter with an electrode for ignition and flame control fixed on the body, in the upper part of which a spark discharge gap is formed, the electrode for ignition and flame control is placed coaxially in the cavity of the pilot burner, made in the form of a mixing chamber and a diffuser connected to each other, while the electrode passes through the cavity of the pilot burner to the upper end of the diffuser, and the upper end of the diffuser is made with an oblique cut directed towards the axis of the flare head, at the lower level of the oblique cut of the diffuser in the plane perpendicular to the axis of the diffuser at least two flame stabilizers made in the form of bluff bodies are located on opposite sides of the ignition electrode and control of the flame and the spark discharge gaps forming with it, in the wall of the mixing chamber There is an opening in which a gas supply pipe from the pilot burner is installed at one end, at the other end of which a confuser is installed, at the inlet of which a pilot gas nozzle is installed with a gap and coaxially with the pilot burner gas supply pipe, and the axis of the pilot burner gas supply pipe and the pilot burner gas passes through the point of intersection of the axis of the ignition and flame control electrode with the plane in which the flame stabilizers are located, and through the oblique cut plane of the upper end of the diffuser without intersection with the walls of the diffuser.

Недостатком данного устройства является недостаточная эксплуатационная надежность электрозапальника в осложненных атмосферно-климатических условиях, а также отсутствие регулировки усилий на газовом затворе.The disadvantage of this device is the insufficient operational reliability of the electric igniter in difficult atmospheric and climatic conditions, as well as the lack of adjustment of the efforts at the gas valve.

Техническими задачами данного предложения являются повышение эксплуатационной надежности за счет использования запально-защитного устройства с электроискровым розжигом высокоэнергетической свечой поверхностного разряда, а также возможность регулирования усилий на газовом затворе оголовка для обеспечения работы оголовка в безударном режиме.The technical objectives of this proposal are to increase operational reliability through the use of an ignition-protective device with electric spark ignition by a high-energy surface discharge candle, as well as the ability to regulate the efforts on the gas seal of the head to ensure the operation of the head in a shockless mode.

Технические задачи решаются факельной установкой, включающей факельный ствол, факельный оголовок, запально-защитное устройство с дежурной горелкой и трубкой подачи газа на дежурную горелку.Technical problems are solved by a flare unit, which includes a flare stack, a flare tip, an ignition-protective device with a pilot burner and a gas supply pipe to the pilot burner.

Новым является то, что газовый затвор факельной установки связан с тягой и выполнен с возможностью продольного перемещения вдоль оси факельного оголовка, в верхней части которого выполнен неподвижный центратор, причем газовый затвор образует тело обтекания, реализующего эффект Коанда, и выполнен в виде чаши, обращенной выпуклой поверхностью вниз, а с наружной стороны образующей контур, образованный верхним торцом газового затвора и коническим буртиком для стабилизации пламени, при этом тяга снабжена дополнительными пружинами с упором в диафрагму для регулирования усилий открытия-закрытия газового затвора гайками, также запально-защитное устройство снабжено электродом розжига, обеспечивающим дистанционный розжиг горелки высокоэнергетической свечой поверхностного разряда, и термоэлементом контроля пламени, включенным в систему автоматизации факельной установки.The novelty is that the gas seal of the flare unit is connected to the draft and is made with the possibility of longitudinal movement along the axis of the flare head, in the upper part of which there is a fixed centralizer, and the gas seal forms a streamline body that implements the Coanda effect, and is made in the form of a bowl facing convex surface downwards, and on the outside forming a contour formed by the upper end of the gas seal and a conical shoulder to stabilize the flame, while the thrust is equipped with additional springs with an emphasis on the diaphragm to regulate the opening and closing forces of the gas seal with nuts, and the ignition-protective device is equipped with an ignition electrode providing remote ignition of the burner with a high-energy surface discharge candle, and a flame control thermocouple included in the flare automation system.

На фиг. 1 изображен общий вид факельной установки.FIG. 1 shows a general view of the flare installation.

На фиг. 2 изображен вид А запально-защитное устройство.FIG. 2 shows a view A ignition protective device.

Факельная установка (фиг. 1) содержит факельный ствол 1, факельный оголовок 2, газовый затвор 3, связанный с тягой 4 и выполненный с возможностью продольного перемещения вдоль оси факельного оголовка 2. В верхней части факельного оголовка 2 выполнен неподвижный центратор 5. Затвор газовый 3 выполнен в виде чаши, обращенной выпуклой поверхностью вниз и образующей тело обтекания, реализующей эффект Коанда, а с наружной стороны, образующей контур 6, образованный верхним торцом газового затвора 3 и коническим буртиком 7 для стабилизации пламени. Тяга 4 проходит через отверстие в диафрагме 8. При этом выше и ниже диафрагмы 8 установлены пружины 9 и 10 для регулирования усилий открытия-закрытия газового затвора 3 гайками 11. Также факельная установка содержит запально-защитное устройство 12 (фиг. 2), состоящее из горелки дежурной 13, электрода розжига 14, высокоэнергетической свечи поверхностного разряда 15, термоэлемента контроля пламени 16, трубки подачи газа 17 на дежурную горелку 13 и эжектора 18.The flare unit (Fig. 1) contains a flare shaft 1, a flare tip 2, a gas shutter 3 connected to a thrust 4 and made with the possibility of longitudinal movement along the axis of the flare tip 2. A stationary centralizer is made in the upper part of the flare tip 2 5. Gas shutter 3 is made in the form of a bowl, with its convex surface facing downward and forming a streamline body, realizing the Coanda effect, and from the outside, forming a contour 6 formed by the upper end of the gas seal 3 and a conical bead 7 for flame stabilization. The thrust 4 passes through the hole in the diaphragm 8. At the same time, springs 9 and 10 are installed above and below the diaphragm 8 to regulate the forces of opening and closing the gas seal 3 with nuts 11. The flare installation also contains an ignition-protective device 12 (Fig. 2), consisting of pilot burner 13, ignition electrode 14, high-energy surface discharge candle 15, flame control thermocouple 16, gas supply pipe 17 to pilot burner 13 and ejector 18.

Работает факельная установка следующим образом.The flare installation works as follows.

Подвод газа к дежурной горелке 13 осуществляется по трубке подачи газа 17 через электромагнитный газовый клапан (на фиг. 1,2 не показан) системы автоматики (на фиг. 1,2 не показана). После открытия электромагнитного газового клапана газ, очищенный от механических примесей, истекает из сопла эжектора 18 дежурной горелки 13, смешивается в смесительной камере с атмосферным воздухом и поступает в корпус дежурной горелки 13. Под действием избыточного давления в корпусе дежурной горелки 13 газо-воздушная смесь вытекает из нее в виде газо-воздушной струи. При подаче высокого напряжения от источника высокого напряжения на электрод свечи поверхностного разряда 15 газо-воздушная смесь воспламеняется за торцом эжектора 18 и поджигает избыточную часть газа, поступающего по трубке подачи газа 17 в зону горения, обеспечивая при этом устойчивое горение дежурной горелки 13 и основного факела.Gas is supplied to the pilot burner 13 through the gas supply pipe 17 through an electromagnetic gas valve (not shown in Fig. 1.2) of the automation system (not shown in Fig. 1.2). After opening the electromagnetic gas valve, the gas, cleaned of mechanical impurities, flows out of the ejector nozzle 18 of the pilot burner 13, mixes in the mixing chamber with atmospheric air and enters the pilot burner 13. Under the action of excess pressure in the pilot burner 13, the gas-air mixture flows out from it in the form of a gas-air jet. When a high voltage is applied from a high voltage source to the electrode of the surface discharge candle 15, the gas-air mixture ignites behind the end of the ejector 18 and ignites the excess part of the gas flowing through the gas supply pipe 17 into the combustion zone, while ensuring stable combustion of the pilot burner 13 and the main torch ...

В итоге эксплуатационная надежность факельной установки в различных осложненных атмосферно-климатических условиях заметно повышается за счет конструктивных доработок и более надежного электророзжига.As a result, the operational reliability of the flare unit in various complicated atmospheric and climatic conditions significantly increases due to structural modifications and more reliable electric ignition.

Факельная установка изготовлена при помощи высокоточного токарного и фрезерного оборудования с ЧПУ и испытана в лаборатории.The flare unit is manufactured using high-precision CNC turning and milling equipment and tested in the laboratory.

Claims

A flare unit, including a flare shaft, a flare tip, an ignition-protective device with a pilot burner and a gas supply pipe to the pilot burner, characterized in that the gas seal of the flare unit is connected to the draft and is configured to move longitudinally along the axis of the flare tip, in the upper part which a fixed centralizer is made,

moreover, the gas shutter forms a streamline body that implements the Coanda effect, and is made in the form of a bowl facing downward convex surface, and from the outside it forms a contour formed by the upper end of the gas shutter and a conical collar for flame stabilization, while the thrust is equipped with additional springs with an emphasis in a diaphragm for regulating the efforts of opening and closing the gas shutter with nuts, and the ignition-protective device is equipped with an ignition electrode that provides remote ignition of the burner with a high-energy surface discharge candle and a flame control thermoelement included in the automation system of the flare unit.