RU2170389C2 - Disposal gas flare plant - Google Patents
Disposal gas flare plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2170389C2 RU2170389C2 RU97109728A RU97109728A RU2170389C2 RU 2170389 C2 RU2170389 C2 RU 2170389C2 RU 97109728 A RU97109728 A RU 97109728A RU 97109728 A RU97109728 A RU 97109728A RU 2170389 C2 RU2170389 C2 RU 2170389C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shell
- gas
- section
- burner
- casing
- Prior art date
Links
Landscapes
- Incineration Of Waste (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к газосжигающему оборудованию и может быть использовано для факельного сжигания сбросных газов, преимущественно высокого давления, в процессе добычи и переработки природного газа пли нефти. The invention relates to gas-burning equipment and can be used for flaring of waste gases, mainly of high pressure, in the process of extraction and processing of natural gas or oil.
Известны факельные установки для сжигания сбросных газов, в факельные горелки которых подается сбросный газ. Горелки этих установок снабжены рассекателем газа, см., например, А.С. СССР N 775521, кл. F 23 D 14/38, 1980 г; А. С. СССР N 1370369, кл. F 23 D 14/38, 1988 г; патент Великобритании N 1460576, кл. F 4 T, 1977 г.). Flare installations for burning offgas are known, into which flare burners an offgas is supplied. The burners of these units are equipped with a gas cutter, see, for example, A.S. USSR N 775521, class F 23 D 14/38, 1980; A. S. USSR N 1370369, cl. F 23 D 14/38, 1988; UK patent N 1460576, cl. F 4 T, 1977).
Для повышения полноты и надежности сгорания сбросных газов рассекатель выполнен в виде тела Коанда, что усложняет конструкцию по горелки. To increase the completeness and reliability of the combustion of waste gases, the divider is made in the form of the body of Coanda, which complicates the design of the burner.
Известна также факельная установка, горелочное устройство которой содержит установленную на газоподводящем стволе факельную горелку с дежурной горелкой и запальником, см. А.С. СССР N 1663317, кл. F 23 D 14/20, 1991 г. A flare unit is also known, the burner of which contains a flare burner with a pilot burner and an igniter mounted on a gas supply barrel, see A.S. USSR N 1663317, class F 23 D 14/20, 1991
Наличие дежурной горелки позволяет повысить надежность работы факельной установки, однако при аварийном сбросе больших объемов качество и полнота сжигания газов снижается. The presence of an on-site burner allows to increase the reliability of the flare unit, however, in case of emergency discharge of large volumes, the quality and completeness of gas combustion decreases.
За прототип изобретения принята факельная установка с горелочным устройством, содержащим смонтированную на газоподводящем стволе факельную горелку, корпус которой разделен обечайкой на внешний и внутренний каналы, см. А.С. СССР N 1455129, кл. F 23 D 14/38). The prototype of the invention is a flare unit with a burner containing a flare burner mounted on a gas supply barrel, the casing of which is divided by a shell on the external and internal channels, see A.S. USSR N 1455129, class F 23 D 14/38).
Для повышения качества сжигания при изменении расхода сбросных газов во внешнем канале установлены поворотные заслонки, которые открываются при аварийном сбросе больших объемов газа. To improve the quality of combustion when changing the flow rate of waste gases in the external channel, rotary dampers are installed, which open when emergency discharge of large volumes of gas.
Однако известная факельная установка (прототип) - ненадежна в эксплуатации из-за конструктивных недостатков, в частности поворотные узлы заслонок трудно защитить от коррозии, что приводит к быстрому их выходу из строя, заклиниванию заслонок и к аварийным ситуациям. However, the known flare unit (prototype) is unreliable in operation due to design flaws, in particular, the rotary nodes of the shutters are difficult to protect against corrosion, which leads to their rapid failure, jamming of the shutters and emergency situations.
Технической задачей, решаемой изобретением, является повышение надежности и качества сжигания сбросных газов в широком диапазоне расходов. The technical problem solved by the invention is to increase the reliability and quality of combustion of exhaust gases in a wide range of costs.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в факельной установке для сжигания сбросных газов, содержащей смонтированную на газопроводящем стволе факельную горелку с горелочным устройством, в корпусе которого установлена обечайка, образующая внешний и внутренний газоотводящие каналы, согласно изобретению обечайка выполнена биконической в виде прямых усеченных конусов с общим основанием, при этом выходной участок обечайки выполнен в виде конического сопла, а входной участок образован конической поверхностью с углом при вершине не менее 15o, при этом во внутреннем канале по высоте входного участка обечайки коаксиально установлены конусообразные обечайки - турбулизаторы, основания которых закреплены на боковой поверхности обечайки, а окружности сужений проходных сечений расположены со стороны выходного среза и лежат на конической поверхности, конгруэнтной конической поверхности входного участка обечайки, соединенной с корпусом посредством кольцевого днища с газовыпускными отверстиями, суммарная площадь проходных сечений которых составляет 0,1 - 0,3 площади входного проходного сечения горелочного устройства, при этом выходной срез внутреннего канала расположен выше среза корпуса горелочного устройства, снабженного установленным с образованием кольцевого зазора с его корпусом ветрозащитным кожухом, при этом между срезами выходного участка корпуса и обечайки, а также над срезом ветрозащитного кожуха размещены дежурные горелки.The solution to this problem is ensured by the fact that in a flare installation for burning waste gases containing a flare burner mounted on a gas-conducting trunk with a burner device in the casing of which there is a shell forming external and internal gas outlet channels, according to the invention the shell is made biconical in the form of straight truncated cones with a common basis, while the output section of the shell is made in the form of a conical nozzle, and the input section is formed by a conical surface with an angle at the top not less than 15 o, wherein the inner channel height input portion shroud are coaxially mounted conical shroud - turbulators whose bases are fixed to the side surface of the sleeve, and the circumference of constriction passage section located on the side of the output cut and lie on a conical surface congruent conical surface the input section of the shell connected to the housing by means of an annular bottom with gas outlet openings, the total area of the passage sections of which is 0.1 - 0.3 square the input cross section of the burner device, while the output slice of the internal channel is located above the cut of the burner body, equipped with a windproof casing installed with the formation of an annular gap with its casing, and duty burners are placed between the sections of the output section of the casing and the shell, as well as over the cut of the windproof casing .
Благодаря наличию на входе внешнего канала кольцевого днища, снабженного газовыпускными отверстиями, формируется периферийный газовый поток с невысокой скоростью, воспламеняемый дежурными горелками, который надежно поддерживает устойчивое горение основного потока при аварийных сбросах с большими расходами. При этом в случае увеличения скорости основного газового потока, проходящего по внутреннему каналу, происходит интенсивная турбулизация пограничного слоя струи и более интенсивный подсос воздуха через кольцевой зазор между корпусом и ветрозащитным кожухом, чем обеспечивается лучшее перемешивание выходящей свободной струи газа с атмосферным воздухом и повышается полнота и качество сжигания сбросных газов. Due to the presence of an annular bottom equipped with gas outlets at the entrance of the external channel, a peripheral gas flow is formed at a low speed, ignited by standby burners, which reliably maintains stable combustion of the main flow during emergency discharges with high flow rates. Moreover, in the case of an increase in the speed of the main gas flow passing through the internal channel, intense turbulence of the boundary layer of the jet and more intensive air intake through the annular gap between the housing and the windproof casing occur, which ensures better mixing of the outgoing free gas stream with atmospheric air and increases the completeness and quality of combustion of exhaust gases.
На чертеже представлен общий вид факельной установки. The drawing shows a General view of the flare unit.
Факельная установка содержит газоподводящий ствол 1 с факельной горелкой 2, корпус 3 которой разделен обечайкой 4 с кольцевым днищем 5 на внешний 6 и внутренний каналы 7. В кольцевом днище 5 выполнены газовыпускные отверстия 8. Обечайка 4 выполнена биконической в виде прямых усеченных конусов с общим основанием, при этом выходной участок обечайки 4 выполнен в виде конического сопла, а входной участок образован конической поверхностью с углом при вершине конуса этой поверхности не менее 15o. Кроме того, во внутреннем канале по высоте входного участка обечайки 4 установлен ряд подобных по форме турбулизующих конусообразных (сопловых) обечаек 9, основания которых закреплены на обечайке 4, а окружности сужений, находящиеся в плоскости проходных сечений, расположены со стороны выходного среза горелки и принадлежат конусной поверхности, конгруэнтной конусной поверхности обечайки. Выходной срез внутреннего канала 7 расположен выше (на величину "а") выходного среза наружного канала 6, при этом суммарная площадь проходных сечений газовыпускных отверстий 8 составляет 0,1 - 0,3 площади проходного сечения горелочного устройства. На выходном участке корпуса 3 установлен (с образованием кольцевого зазора) ветрозащитный кожух 10. На срезе выходного участка корпуса 3 и на срезе ветрозащитного кожуха 10 установлены дежурные горелки 11 и 12.The flare unit contains a gas supply barrel 1 with a torch burner 2, the casing 3 of which is divided by a ring 4 with an annular bottom 5 into an external 6 and an internal channel 7. In the annular bottom 5, gas outlets are made 8. The ring 4 is made biconical in the form of straight truncated cones with a common base , while the output section of the shell 4 is made in the form of a conical nozzle, and the input section is formed by a conical surface with an angle at the apex of the cone of this surface of at least 15 o . In addition, in the inner channel, along the height of the inlet portion of the shell 4, a series of turbulent cone-shaped (nozzle) shells 9 similar in shape are installed, the bases of which are fixed to the shell 4, and the circumferences of the constrictions located in the plane of the passage sections are located on the side of the burner outlet cut and belong conical surface, congruent conical surface of the shell. The output slice of the inner channel 7 is located higher (by the amount “a”) of the output slice of the outer channel 6, while the total area of the passage sections of the gas outlet openings is 0.1 - 0.3 of the passage section of the burner device. On the output section of the casing 3 installed (with the formation of an annular gap) windproof casing 10. On the slice of the output section of the casing 3 and on the cut of the windproof casing 10 are installed on-duty burners 11 and 12.
Факельная установка работает следующим образом. Flare installation works as follows.
Сбросной газ высокого давления по газоподводящему стволу 1 поступает в корпус 3 факельной горелки 2, где обечайкой 4 разделяется на два потока. Основной высокоскоростной поток газа проходит но внутреннему каналу 7 и поступает в объем, ограниченный ветрозащитным кожухом 10, где, смешиваясь с воздухом, подсасываемым через кольцевой зазор, образует газовоздушную смесь. Надежное поджигание и устойчивое сгорание этого основного потока обеспечивается за счет горения периферийного низкоскоростного газового потока, который в количестве до 12% от общего объема сбросного газа поступает во внешний канал 6, дросселируется, проходя через газовыпускные отверстия 8 и, выходя при пониженном давлении со скоростью 50-100 м/с из внешнего канала 6, легко воспламеняется от дежурной горелки 11, образуя факел в виде равномерно распределенного по периметру горелки фронта пламени. High pressure waste gas through the gas supply barrel 1 enters the casing 3 of the torch burner 2, where the casing 4 is divided into two streams. The main high-speed gas flow passes through the internal channel 7 and enters the volume limited by the windproof casing 10, where, mixed with air sucked in through the annular gap, it forms a gas-air mixture. Reliable ignition and stable combustion of this main stream is ensured by the combustion of a peripheral low-velocity gas stream, which in an amount of up to 12% of the total volume of waste gas enters the external channel 6, is throttled passing through the gas outlet 8 and exiting under reduced pressure at a speed of 50 -100 m / s from the external channel 6, easily ignites from the standby burner 11, forming a torch in the form of a flame front evenly distributed around the perimeter of the burner.
При больших расходах, при обтекании струей газа обечаек - турбулизаторов 9, образуются вихри, являющиеся источниками турбулентности. В результате вихреобразования в струе газа развиваются когерентные вихревые структуры, т. е. крупномасштабные (по отношению к поперечному сечению струи) периодические вихревые образования (сгустки завихренности), которые взаимно взаимодействуют на фоне мелкомасштабной турбулентности. Экспериментально установлено, что у среза выходного участка (выполненного в виде сопла) образуются тонкие кольцевые вихри, которые сливаются между собой с образованием более крупных кольцевых вихрей, из которых развиваются трехмерные структуры, распадающиеся в дальнейшем на беспорядочные клубки (см., например, С.М. Белоцерковский и А. С. Гиневский "Моделирование турбулентных струй и следов на основе метода дискретных вихрей", издательская фирма - "Физико-математическая литература" 1995 г., с. 16-49) (1). At high costs, when a gas stream flows around shells - turbulators 9, vortices are formed that are sources of turbulence. As a result of vortex formation, coherent vortex structures develop in the gas jet, i.e., large-scale (with respect to the jet cross-section) periodic vortex formations (vorticity clumps) that mutually interact against the background of small-scale turbulence. It was experimentally established that at the section of the exit section (made in the form of a nozzle), thin annular vortices form, which merge with each other to form larger annular vortices, from which three-dimensional structures develop, which later break up into disordered tangles (see, for example, C. M. Belotserkovsky and A. S. Ginevsky "Modeling of turbulent jets and tracks based on the discrete vortex method", publishing company - Physics and Mathematics Literature 1995, p. 16-49) (1).
Турбулизация струи газа, истекающей из внутреннего канала 7, способствует интенсификации перемешивания газа с воздухом, эжектируемым из кольцевого пространства между корпусом горелки и ветрозащитным колпаком. Это приводит к образованию в объеме, ограниченном ветрозащитным кожухом 10, газовоздушной смеси, воспламеняемой от факела пламени периферийного низкоскоростного газового потока. Таким образом, даже при больших расходах в объеме, ограниченном ветрозащитным кожухом 10, успевает образоваться газовоздушная смесь, которая, воспламенясь, образует горящий слой смешения вокруг основной газовой струи. Следует отметить, что при больших расходах струя сбросного газа, истекающая из внутреннего канала 7, находится под воздействием акустических возмущений, генерируемых обечайками - турбулизаторами 9. Как отмечается в (1), см. с. 37, при акустическом облучении струи можно добиться шестикратного увеличения ее эжектирующей способности. The turbulization of the gas stream flowing from the internal channel 7, contributes to the intensification of the mixing of gas with air ejected from the annular space between the burner body and the windproof hood. This leads to the formation in the volume limited by the windproof casing 10 of the gas-air mixture ignited from the flame flame of the peripheral low-velocity gas stream. Thus, even at high costs in the volume limited by the windproof casing 10, a gas-air mixture has time to form, which, when ignited, forms a burning mixing layer around the main gas stream. It should be noted that at high flow rates, the jet of exhaust gas flowing out of the internal channel 7 is affected by acoustic disturbances generated by shells - turbulators 9. As noted in (1), see p. 37, with acoustic irradiation of the jet, a six-fold increase in its ejective ability can be achieved.
В предложенном устройстве этот эффект достигается путем рационального размещения по высоте внутреннего пространства обечайки 4 обечаек - турбулизаторов 9 (т.е. по существу путем настройки генератора и резонатора). In the proposed device, this effect is achieved by rational placement along the height of the inner space of the shell 4 of the shells - turbulators 9 (i.e. essentially by tuning the generator and resonator).
При выходе струи газа из кожуха 10 дальнейшее догорание газа происходит при интенсивном перемешивании высокоскоростного турбулизированного газового потока с окружающим атмосферным воздухом, при этом длина факела значительно меньше по сравнению с аналогичными устройствами, что обусловлено указанными выше эффектами. Дальнейшее устойчивое горение основного потока газа поддерживается также горящим потоком газа, истекающим из внешнего канала 6, который в данном случае надежно воспламеняется дежурной горелкой 12, формируя стабилизированный факел. Возможность срыва пламени на срезе внутреннего канала 7 предотвращается за счет расположения этого среза выше выходного среза внешнего канала 6. Выполнение обечайки 4 в виде конусообразной поверхности с углом при вершине образующего ее конуса не менее 15o способствует образованию вихрей без чрезмерного "зажатия" основной струи газа, этому способствует также то, что окружности проходных сечений сужений обечаек - турбулизаторов 9 лежат на конусной поверхности, конгруэнтной поверхности обечайки 4. Кроме того, если по каким-либо чрезвычайным причинам падает подача газа в газоподводящий ствол 1, обечайки - турбулизаторы 9 в этом случае выполняют функцию ловушек холодного воздуха, аккумулируя спускающийся по стенке обечайки 4 холодный воздух в кольцевых пристеночных областях этой обечайки (в зонах примыкания к ней обечаек 9) и далее направляя избыток воздуха в центральную область горелочного устройства, где воздух подхватывается восходящим потоком газа и удаляется из ствола. Это предотвращает образование взрывоопасной смеси в газоподводящем стволе 1.When the gas stream exits the casing 10, further gas burnout occurs with vigorous mixing of the high-speed turbulized gas stream with the surrounding atmospheric air, while the length of the torch is much shorter compared to similar devices, due to the above effects. Further stable combustion of the main gas stream is also supported by a burning gas stream flowing from the external channel 6, which in this case is reliably ignited by the standby burner 12, forming a stable torch. The possibility of flame failure at the cut of the inner channel 7 is prevented by the location of this cut above the output cut of the external channel 6. The shell 4 in the form of a cone-shaped surface with an angle at the top of the cone forming it at least 15 o contributes to the formation of vortices without excessive “jamming” of the main gas stream , this also contributes to the fact that the circles of the passage sections of the narrowing of the shells - turbulators 9 lie on the conical surface, the congruent surface of the shell 4. In addition, if for any emergency Because of this, the gas supply to the gas supply barrel 1 decreases, the shells - turbulators 9 in this case act as cold air traps, accumulating cold air descending along the wall of the shell 4 in the annular wall regions of this shell (in the areas adjacent to the shell 9) and then directing excess air to the central region of the burner, where air is picked up by an upward flow of gas and removed from the barrel. This prevents the formation of an explosive mixture in the gas supply barrel 1.
Таким образом, в предложенной факельной установке обеспечивается полное и надежное сжигание как малых, так и больших расходов сбросных газов. Thus, in the proposed flare unit, a complete and reliable combustion of both small and large waste gas costs is ensured.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97109728A RU2170389C2 (en) | 1997-06-18 | 1997-06-18 | Disposal gas flare plant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97109728A RU2170389C2 (en) | 1997-06-18 | 1997-06-18 | Disposal gas flare plant |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU97109728A RU97109728A (en) | 1999-05-20 |
| RU2170389C2 true RU2170389C2 (en) | 2001-07-10 |
Family
ID=20194028
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97109728A RU2170389C2 (en) | 1997-06-18 | 1997-06-18 | Disposal gas flare plant |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2170389C2 (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2455566C1 (en) * | 2011-02-02 | 2012-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью Финансово-промышленная компания "Космос-Нефть-Газ" | Flame tip |
| RU2459148C1 (en) * | 2011-02-02 | 2012-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью Финансово-промышленная компания "Космос-Нефть-Газ" | Flame protection method |
| RU2476769C1 (en) * | 2011-09-27 | 2013-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью Финансово-промышленная компания "Космос-Нефть-Газ" | Method for gases combustion |
| RU2477423C1 (en) * | 2011-09-27 | 2013-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью Финансово-промышленная компания "Космос-Нефть-Газ" | Flame burner |
| RU2486407C1 (en) * | 2011-12-20 | 2013-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью Финансово-промышленная компания "Космос-Нефть-Газ" | Flare burner |
| RU2487300C1 (en) * | 2011-12-20 | 2013-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью Финансово-промышленная компания "Космос-Нефть-Газ" | Method of gas combustion |
| RU2550844C1 (en) * | 2014-05-28 | 2015-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью Финансово-промышленная компания "Космос-Нефть-Газ" | Flare burner for gas burning and gas burning method |
| RU2594901C1 (en) * | 2015-06-16 | 2016-08-20 | Александр Анатольевич Корешков | Flare facility for combustion of waste gases |
-
1997
- 1997-06-18 RU RU97109728A patent/RU2170389C2/en active
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2455566C1 (en) * | 2011-02-02 | 2012-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью Финансово-промышленная компания "Космос-Нефть-Газ" | Flame tip |
| RU2459148C1 (en) * | 2011-02-02 | 2012-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью Финансово-промышленная компания "Космос-Нефть-Газ" | Flame protection method |
| RU2476769C1 (en) * | 2011-09-27 | 2013-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью Финансово-промышленная компания "Космос-Нефть-Газ" | Method for gases combustion |
| RU2477423C1 (en) * | 2011-09-27 | 2013-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью Финансово-промышленная компания "Космос-Нефть-Газ" | Flame burner |
| RU2486407C1 (en) * | 2011-12-20 | 2013-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью Финансово-промышленная компания "Космос-Нефть-Газ" | Flare burner |
| RU2487300C1 (en) * | 2011-12-20 | 2013-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью Финансово-промышленная компания "Космос-Нефть-Газ" | Method of gas combustion |
| RU2550844C1 (en) * | 2014-05-28 | 2015-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью Финансово-промышленная компания "Космос-Нефть-Газ" | Flare burner for gas burning and gas burning method |
| RU2594901C1 (en) * | 2015-06-16 | 2016-08-20 | Александр Анатольевич Корешков | Flare facility for combustion of waste gases |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106524152B (en) | A kind of classification combustion gas low NO | |
| CN104919249B (en) | Pressurized combustion device and method | |
| RU2632073C2 (en) | Fuel injection unit and device, containing fuel injection unit | |
| JP7299424B2 (en) | Hydrogen gas combustion device capable of preventing bonfire phenomenon | |
| CA1120848A (en) | Apparatus for burning gases | |
| US3850571A (en) | High energy flame burner | |
| EP0003900A2 (en) | Gas burner for flame adherence to tile surface | |
| RU2170389C2 (en) | Disposal gas flare plant | |
| KR100413057B1 (en) | Method to increase the flaring capacity of the ground flares by using the principle of tornado | |
| CN103836624B (en) | High-effect combination type flare tip | |
| EP0069486B1 (en) | Flare | |
| RU2275551C1 (en) | Head of torch plant | |
| GB1578510A (en) | Vertical flare stack | |
| US4565522A (en) | Shielded flare gas burner | |
| RU6601U1 (en) | TORCH UNIT FOR COMBUSTION OF RELEASE GASES | |
| US4116618A (en) | Flame retention apparatus for flares | |
| RU2550844C1 (en) | Flare burner for gas burning and gas burning method | |
| CN114034039A (en) | Underwater torch burner | |
| US4243376A (en) | Flare | |
| US11060722B2 (en) | Burner for a flare | |
| CN106594760B (en) | A kind of burner suitable for liquid waste processing | |
| RU2643565C1 (en) | Combined flare head | |
| RU2643223C1 (en) | Device for thermal neutralization of industrial effluents | |
| RU2095686C1 (en) | Burner device for flare unit | |
| KR102292893B1 (en) | Hydrogen gas burner for blending rate improved |