RU2003925C1 - Оголовок факельной установки - Google Patents

Abstract

Использование: в отрасл х промышленности. (в занных с аварийным сжиганием газов, например, в нефтедобывающей. Сущность изобретени  оголовок содержит цилиндрическую трубу, в средней части которой выполнено коническое расширение, переход щее в цилиндрическое расширение На участке конического расширени  установлено устройство дл  предотвращени  поступлени  атмосферного воздуха, выполненное в виде конуса вершиной вниз Между ними образован кольцевой зазор . На участке цилиндрического расширени  установлен тангенциальный штуцер дл  подачи затворного газа 1 ил

Description

Изобретение относитс  к оголовкам факельной установки дл  сжигани  аварийных выбросов газа и может быть использовано в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей , химической и других отрасл х промышленности .

Дл  поддержани  факельной установки в посто нной готовности к приему аварийных выбросов газа в оголовки посто нно подают продувочный газ. предотвращающий поступление внутрь установки через оголовок атмосферного воздуха, образующего в смеси с газом взрывоопасную смесь.

В цел х снижени  расхода продувочного газа примен ютс  оголовки различных конструкций.

Известен оголовок, включающий цилиндрическую трубу с внутренним устройством дл  предотвращени  поступлени  атмосферного воздуха внутрь факельной установки . Внутреннее устройство выполнено в виде цилиндра, герметично прикрепленного к стенке оголовка при помощи кольца (см. патент США № 4080883, кл. F 23 L 17/02).

Принцип работы заключаетс  в следующем .

Продувочный газ из факельной установки поступает в оголовок, а затем через цилиндр поступает на сжигание дл  поддержани  дежурного пламени, В режиме подачи продувочного газа подаетс  минимально допустимое его количество, преп тствующее поступлению атмосферного воздуха через оголовок в факельную установку . При таких расходах скорость газа по сечению цилиндрической трубы неравномерна - максимальна  скорость по центру и минимальна  (практически равна  нулю} у внутренней стенки, вследствие чего атмосферный воздух, как более т желый газ, через верхний срез оголовка опускаетс  по внутренней его поверхности вниз, но дальнейшее его поступление через цилиндр в факельную установку предотвращено ввиду того, ч го скорость в цилиндре выше скорости в цилиндрической трубе за счет меньшей площади сечени .

Известен также оголовок, включающий цилиндрическую трубу с внутренним устройством дл  предотвращени  поступлени  атмосферного воздуха внутрь факельной установки . Внутреннее устройство выполнено в оиде усеченного конуса. Нижнее большое основание усеченного конуса герметично прикреплено к стенке оголовка (см. патент Великобритании № 1566626, кл. F 23 D 13/20),

Принцип работы такого оголовка аналогичен предыдущему. Предотвращение поступлени  аоздухз з факельную установку

обеспечено за счет повышенной скорости прохождени  продувочного газа через усеченный конус.

Однако известные оголовки факельных

установок обладают низкой надежностью безопасной эксплуатации.

Это объ сн етс  следующим. Факельна  установка заполнена газами малой плотности по воздуху или газами с

0 относительно высокой температурой, вследствие этого давление внутри установки у его основани  ниже атмосферного давлени .

Следовательно, безопасность эксплуа5 тации пожаро- и врзывоопасных производств в значительной степени зависит от герметичности факельных установок Нарушение герметичности (при механических повреждени х, износе, коррозии и т, д.)

0 будет способствовать подсосу атмосферного воздуха внутрь установки с образованием взрывоопасной смеси.

Цель изобретени  - повышение безопасности эксплуатации оголовка факель5 ной установки путем поддержани  внутри факельной установки посто нного минимального избыточного давлени .

Цель достигаетс  тем, что в известном оголовке факельной установки, включаю0 щем цилиндрическую трубу с внутренним устройством дл  предотвращени  поступлени  атмосферного воздуха, цилиндрическа  труба в средней части по ходу движени  продувочного газа выполнена с коническим

5 расширением, переход щим в цилиндрическое , внутреннее устройство выполнено в виде конуса вершиной вниз и установлено с кольцевым зазором на участке конического расширени , а на участке цилиндрического

0 расширени  тангенциально установлен штуцер дл  подачи затворного газа.

На чертеже показана конструкци  оголовка факельной установки, включающа  цилиндрическую трубу 1 с внутренним уст5 ройстоом 2 дл  предотвращени  поступлени  атмосферного воздуха. Цилиндрическа  труба 1 в средней части по ходу движени  продувочного газа выполнена с коническим расширением 3, переход щим в цилиндри0 ческое расширение 4.

Внутреннее устройство 2 выполнено а виде конуса вершиной вниз и установлено на участке конусного расширени  3. На участке цилиндрического расширени  4 тан5 генциальноустановлен штуцер 5 дл  подачи затворного газа.

Принцип работы оголовка факельной установки заключаетс  в следующем.

Продувочный газ снизу поступает в оголовок , а затем, проход  через кольцевой

зазор между конусным расширением 3 и внутренним устройством 2, поступает в цилиндрическое расширение 4, В цилиндрическое расширение 4 через штуцер 5 тангенциально подаетс  затворный газ, который затем совместно с продувочным газом закрученным потоком выводитс  через верхнюю часть цилиндрической трубы 1 из оголовка на сжигание и поддержание дежурного горени .

Движение затворного газа в цилиндрическом расширении 4 от периферии к центру исключает поступление атмосферного воздуха внутрь факельной установки через кольцевой зазор между конусным расширением 3 и внутренним устройством 2.

Требуемый избыточный перепад давлени  на выходе из оголовка создаетс  за счет тангенциальной подачи затворного газа через штуцер 5 и организации закрученного потока в цилиндрическом расширении 4 с распределением давлени , понижающегос  от периферии к центру. Этот перепад давлени  создает посто нное минимальное избыточное давление внутри факельной установки , что позвол ет исключить подсос атмосферного воздуха внутрь факельной установки при нарушении герметичности.

Это подтверждаетс  следующими положени ми .

На основании уравнени  Бернулли дл  несжимаемых жидкостей и закона свободного вихр  дл  качественного анализа имеет следующую формулу:

-

2pF

R

/ГС1Л

Т )

вх вых

где РВХ - давление затворного газа на входе; Ра - атмосферное давление:

R - радиус входа затворного газа; р- плотность затворного газа: FBX - площадь сечени  входного штуцера затворного газа;

ГБЫХ - радиус цилиндрической трубы;

G - расход затворного газа. Как следует из правой части формулы, здесь имеетс  одна величина R, котора  в цилиндрическом расширении всегда боль- ше ГБЫХ, что обеспечивает поддержание в этой зоне избыточного давлени , тем большего , чем больше R.

Продвижению атмосферного воздуха, поступающего сверху по осевой части ци- линдрической трубы, внутрь факельной установки преп тствует внутреннее устройство 2. Атмосферный воздух, попавший в цилиндрическое расширение 4, закручиваетс  потоком газа, крупные комки воздуха под действием центробежных сил отбрасываютс  к периферии, поступают в зону повышенных скоростей, разрушаютс  и вынос тс  потоком газа.

Наличие закрученного потока затворно- го газа в оголовке создает посто нно присутствующую зону обратных токов (рециркул ционную), котора  служит надежным стабилизатором горени .

При обычных (в режиме поддержани  дежурного пламени) режимах работы расход продувочного газа может быть нулевым, а при пониженных температурах окружающей среды его обьем в цилиндрическом рас- ширении 4 будет уменьшатьс  и освободившийс  обьем будет заполн тьс  затворным газом, посто нно подаваемым в оголовок.

(56) Патент Великобритании № 1566626, кл. F23D 14/20. 1979.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   ОГОЛОВОК ФАКЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ.45 содержащий цилиндрическую трубу с расположенным в ней устройством дл  предотвращени  поступлени  атмосферного воздуха, отличающийс  тем, что, с целью повышени  безопасности эксплуатации пу- 50 тем поддержани  внутри факельной установки посто нного минимального

   избыточного давлени , цилиндрическа  труба в средней части выполнена с коническим расширением, переход щим в цилиндрическое , а устройство выполнено в виде конуса, обращенного вершиной вниз и установлено с кольцевым зазором на участке конического расширени , причем на участке цилиндрического расширени  тангенциально установлен штуцер дл  подачи затворного газа.

   ЪйтВорный газ

   лГ

   / Продубвчньш газ

   /

   нь