RU2193142C1

RU2193142C1 - Gas burner for crude oil heating furnace

Info

Publication number: RU2193142C1
Application number: RU2001106451/06A
Authority: RU
Inventors: Р.Л. Фадеев; А.С. Прохоров
Original assignee: Фадеев Руслан Леонидович; Прохоров Александр Сергеевич
Priority date: 2001-03-07
Filing date: 2001-03-07
Publication date: 2002-11-20

Abstract

FIELD: heating of transported crude oil. SUBSTANCE: gas burner for crude oil heating furnace includes prechamber of fuel combustion, package of burners fitted with branch pipe feeding air. Prechamber is made fast to body of package of burners which uniaxially and partially enters prechamber of fuel combustion through its face surface. Face surface forms protrusions on which outside peepholes are arranged and protrusions for package of burners located on inner side of combustion chamber where ignition torch windows are located. Damper is installed inside branch pipe supplying air. Burners in package of burners are positioned in symmetry with reference to axis of package that is equipped with nozzles supplying air arranged tangentially. Each burner is fitted with gas-feeding branch pipe with valve and includes two members presenting small and large cylindrical-conical spaces made in single body. First member in path of gas flow is made fast to cylindrical part of second member with small base. 3 to 10 burners depending on volume of furnace are set in body of package of burners. Invention allows such structure of burner to be developed which operation does not depend on parameters of supply of gas and air for complete combustion of fuel and on possibility of control over process of fuel combustion which ensures stable operation of crude oil heating furnace. EFFECT: stable operation of crude oil heating furnace. 1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к подготовке нефти на промыслах, и может быть использовано в печах для подогрева транспортируемой нефти. The invention relates to the oil industry, in particular to the preparation of oil in the fields, and can be used in furnaces for heating the transported oil.

Известна газовая горелка, содержащая воздухоподводящий корпус, внутри которого расположен газоподводящий патрубок с коллектором, заглушенным с выходного торца и снабженным на боковой поверхности сопловым аппаратом в виде щелевых отверстий, и лопаточный завихритель воздуха, установленный в кольцевом зазоре между воздухоподводящим корпусом и газоотводящим патрубком, при этом щелевые отверстия выполнены в виде равномерно расположенных по периметру боковой поверхности коллектора радиальных или близких к радиальным узких протяженных прорезей, причем различие в углах наклона к оси горелки боковых стенок большей площади этих прорезей и выходных участков лопаток завихрителя не превышает 10^o (см. патент RU 2088849, МПК F 23 D 17/00, 1997).Known gas burner containing an air supply housing, inside of which there is a gas supply pipe with a manifold plugged from the outlet end and provided with nozzle apparatus in the form of slotted holes on the side surface, and a blade air swirl installed in the annular gap between the air supply body and the gas outlet pipe, slotted holes are made in the form of radial narrow or even extended radially or nearly radial close to the radial rorezey, the difference in angles of inclination to the axis of the burner sidewall larger area of the slits and the swirl vane outlet sections is less than 10 ^o (See. Patent RU 2088849, IPC F 23 D 17/00, 1997).

Газовая горелка такой конструкции может быть использована в печах подогрева нефти. A gas burner of this design can be used in oil heating furnaces.

Однако использование ее носит ограниченный характер из-за того, что конструкция горелок такова, что при изменении режимных параметров подачи воздуха и газа происходит практически их затухание, что не обеспечивает стабильность работы печи, т.е. при эксплуатации они являются малонадежными. However, its use is limited due to the fact that the design of the burners is such that when the operating parameters of the air and gas are changed, they practically die out, which does not ensure the stability of the furnace, i.e. during operation, they are unreliable.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой является газовая горелка, содержащая форкамеру сгорания топлива, пакет горелок, который снабжен патрубком подачи воздуха (см. авт. св. СССР 1768871, МПК F 23 D 14/00, 1992). The closest in technical essence and the achieved result to the proposed one is a gas burner containing a pre-combustion chamber of fuel, a package of burners that is equipped with an air supply pipe (see ed. St. USSR 1768871, IPC F 23 D 14/00, 1992).

Недостатком является низкая надежность эксплуатации при изменении режимных параметров газа и воздуха. The disadvantage is the low reliability of operation when changing the operational parameters of gas and air.

Задача изобретения состоит в том, чтобы разработать такую конструкцию горелки, работа которой не будет зависеть от режимных параметров подачи газа и воздуха при полном сгорании топлива и возможности регулирования процесса сгорания топлива, обеспечивая тем самым стабильность работы печи подогрева нефти. The objective of the invention is to develop such a design of the burner, the operation of which will not depend on the operating parameters of the gas and air supply with complete combustion of the fuel and the possibility of regulating the combustion process, thereby ensuring the stability of the oil heating furnace.

Задача решается тем, что газовая горелка для печи подогрева нефти содержит форкамеру сгорания топлива, пакет горелок, который снабжен патрубком подачи воздуха, форкамера сгорания жестко соединена с корпусом пакета горелок, который соосно и частично входит внутрь форкамеры сгорания топлива через ее торцевую часть, причем торцевая часть образует выступы, на которых снаружи расположены смотровые окна и выступы пакета горелок с внутренней стороны камеры сгорания, на которых расположены окна запальника, внутри патрубка подачи воздуха установлен шибер, причем горелки в пакете горелок установлены симметрично относительно оси пакета, который снабжен тангенциально расположенными соплами подачи воздуха, а каждая из горелок снабжена газоподводящим патрубком с вентилем и состоит из двух элементов, представляющих собой малую и большую цилиндрическо-конусную полости, выполненные в одном корпусе, причем первый элемент по ходу движения газа малым основанием жестко соединен с цилиндрической частью второго элемента. The problem is solved in that the gas burner for the oil heating furnace contains a pre-combustion chamber, a package of burners, which is equipped with an air supply pipe, a pre-combustion chamber is rigidly connected to the housing of the burner package, which coaxially and partially enters the pre-combustion chamber of the fuel through its end part, and the end the part forms protrusions on which the viewing windows and protrusions of the burner package are located on the inside of the combustion chamber, on which the igniter windows are located, inside the air supply pipe the gate is mounted, and the burners in the burner package are installed symmetrically with respect to the axis of the package, which is equipped with tangentially arranged air supply nozzles, and each of the burners is equipped with a gas supply pipe with a valve and consists of two elements representing a small and a large cylindrical-conical cavity, made in one case, and the first element in the direction of movement of the gas with a small base is rigidly connected to the cylindrical part of the second element.

В корпусе пакета горелок в зависимости от объема печи устанавливают от 3-10 горелок. In the case of the package of burners, depending on the volume of the furnace, 3-10 burners are installed.

Изобретение позволяет использовать в качестве топливного газа факельный газ без дополнительной его обработки, что значительно снижает материальные затраты и повышает рентабельность процесса в целом. Кроме того, конструктивное исполнение газовой горелки для печи подогрева нефти обеспечивает полное сгорание топлива при возможности регулирования процесса горения при изменении режимных параметров при подаче факельного газа и воздуха и повышает продолжительность срока службы печи за счет стабилизации процесса горения. The invention allows the use of flare gas as fuel gas without additional processing, which significantly reduces material costs and increases the profitability of the process as a whole. In addition, the design of the gas burner for the oil heating furnace ensures complete combustion of the fuel with the possibility of regulating the combustion process when changing the operating parameters when the flare gas and air are supplied and increases the service life of the furnace by stabilizing the combustion process.

На фиг.1 показан общий вид газовой горелки с фронтальным сечением и частичными разрезами;
на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;
на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1 малой цилиндрическо-конусной полости;
на фиг.4 - сечение В-В на фиг.1 большой цилиндрическо-конусной полости.Figure 1 shows a General view of a gas burner with a frontal section and partial cuts;
figure 2 is a section aa in figure 1;
figure 3 is a section bB in figure 1 of a small cylindrical-conical cavity;
figure 4 - section bb in figure 1 of a large cylindrical-conical cavity.

Газовая горелка для печи подогрева нефти содержит форкамеру 1 сгорания топлива, состоящую из цилиндрической и конической частей, последняя из которых имеет конусность 15-20^o. Форкамера 1 сгорания топлива жестко соединена с корпусом 2 пакета горелок, причем корпус 2 пакета горелок соосно и частично входит внутрь форкамеры 1 сгорания топлива, а торцевая часть форкамеры 1 сгорания топлива, через которую входит корпус 2 пакета горелок, образует выступы 3, на которых снаружи расположены смотровые окна 4. Кроме того, газовая горелка имеет выступы 5 пакета горелок с внутренней стороны форкамеры 1 сгорания топлива, на которых расположены окна 6 запальника, корпус 2 пакета горелок снабжен патрубком 7 подачи воздуха, внутри которого установлен шибер 8, соединенный с вентилятором высокого давления. Горелки в пакете горелок установлены симметрично относительно оси пакета горелок (фиг.2), при этом каждая из горелок снабжена газоподводящим патрубком 9 с вентилем 10, а пакет горелок, в свою очередь, снабжен тангенциально расположенными соплами 11 подачи воздуха. Каждая горелка состоит из двух элементов, представляющих собой малую 12 и большую 13 цилиндрическо-конусную полости, размещенные в одном корпусе 14, причем первый элемент по ходу движения газа малым основанием жестко соединен с цилиндрической частью второго элемента. Горелка также снабжена тангенциальными отверстиями 15 и 15' соответственно подачи первичного воздуха и вторичного воздуха, сборным коллектором 16, газопроводом 17. В корпусе 2 пакета горелок в зависимости от объема печи устанавливают от 3 до 10 горелок.A gas burner for an oil heating furnace contains a pre-combustion chamber 1 for fuel combustion, consisting of cylindrical and conical parts, the last of which has a taper of 15-20 ^o . The combustion chamber 1 is rigidly connected to the housing 2 of the burner package, the housing 2 of the burner package coaxially and partially enters the fuel combustion chamber 1, and the end part of the fuel combustion chamber 1, through which the housing 2 of the burner package enters, forms protrusions 3 on which the outside inspection windows 4 are located. In addition, the gas burner has projections 5 of the burner package on the inside of the fuel combustion chamber 1, on which the ignition windows 6 are located, the housing 2 of the burner package is equipped with an air supply pipe 7, inside the cat There is a gate 8 installed connected to a high-pressure fan. The burners in the burner package are installed symmetrically with respect to the axis of the burner package (Fig. 2), each of the burners is equipped with a gas supply pipe 9 with valve 10, and the burner package, in turn, is provided with tangentially arranged air supply nozzles 11. Each burner consists of two elements, which are a small 12 and a large 13 cylindrical-conical cavity, placed in one housing 14, and the first element in the direction of gas movement by a small base is rigidly connected to the cylindrical part of the second element. The burner is also equipped with tangential openings 15 and 15 ', respectively, for supplying primary air and secondary air, a collecting manifold 16, a gas pipe 17. In the housing 2 of the burner package, from 3 to 10 burners are installed depending on the volume of the furnace.

Газовая горелка работает следующим образом. Gas burner operates as follows.

Испытания проведены в трубчатой печи типа ПН-0,63, предназначенной для нагрева нефтяных эмульсий при их промысловой подготовке и транспортировании, производительностью 250 т/сут. The tests were carried out in a tube furnace of the PN-0.63 type, designed to heat oil emulsions during field preparation and transportation, with a capacity of 250 tons / day.

Факельный серосодержащий газ с Зузеевского нефтепромысла в колеблющемся режиме под давлением 0,01-0,5 кг/см² по газопроводу 17 поступает в сборный коллектор 16, откуда через вентили 10 и газоподводящие патрубки 9 в пакет горелок, состоящий из пяти горелок, установленных симметрично относительно оси пакета. Воздух через патрубок 7 подачи поступает в малую и большую цилиндрическо-конусные полости 12 и 13 через тангенциальные отверстия соответственно 15 и 15' подачи первичного и вторичного воздуха (фиг.3, 4), а также в форкамеру 1 сгорания топлива через тангенциально расположенные сопла 11. Поступающий одновременно с воздухом факельный газ в малой цилиндрическо-конусной полости 12 завихляется и перемешивается с первичным воздухом, затем газовоздушная смесь поступает в большую цилиндрическо-конусную полость 13, где вторично завихряется и перемешивается со вторичным воздухом, в результате чего в указанных полостях 12 и 13 создается разряжение, которое способствует увеличению потока попутного газа, и газовоздушная смесь, подготовленная в пакете горелок, поступает в форкамеру 1 сгорания топлива, где происходит дополнительное перемешивание с воздухом и сжигание топлива.The flare sulfur-containing gas from the Zuzeevskoye oil field in an oscillating mode under a pressure of 0.01-0.5 kg / cm ² through a gas pipeline 17 enters the collection manifold 16, from where through valves 10 and gas supply pipes 9 into a burner package consisting of five burners installed symmetrically relative to the axis of the packet. Air through the supply pipe 7 enters the small and large cylindrical-conical cavities 12 and 13 through the tangential openings 15 and 15 ', respectively, of the primary and secondary air supply (FIGS. 3, 4), as well as into the fuel pre-chamber 1 through the tangentially located nozzles 11 The flare gas arriving simultaneously with air in the small cylindrical-conical cavity 12 swirls and mixes with the primary air, then the gas-air mixture enters the large cylindrical-conical cavity 13, where it swirls and mixes again I with secondary air, resulting in the said cavities 12 and 13 creates a vacuum which helps to increase the passing gas stream and gas mixture, prepared in burners packet enters the precombustion chamber 1 combustion, where there is additional mixing with air and burning fuel.

Через окна 6 запальника и смотровые окна 4 осуществляют зажигание и визуальное наблюдение за процессом горения. При оборудовании печи для подогрева нефти газовыми горелками учитывают ее объем, при этом чем больше объем печи, тем больше горелок устанавливают в пакет горелок, и наоборот, что обусловлено соблюдением режимных параметров как с точки зрения работы печи, так и качества подготовки нефти. Through the igniter windows 6 and the inspection windows 4, ignition and visual observation of the combustion process are carried out. When equipping a furnace for heating oil with gas burners, its volume is taken into account, and the larger the volume of the furnace, the more burners are installed in the burner package, and vice versa, due to compliance with the operating parameters both in terms of the operation of the furnace and the quality of the oil preparation.

Изобретение позволяет поддерживать оптимальный режим процесса, взаимное диспергирование и смесеобразование одновременно подаваемого факельного газа и воздуха, исключить влияние колеблющегося давления при подаче факельного газа, обеспечить полное сгорание топлива. Кроме того, изобретение обеспечивает качество подготовки транспортируемой нефти за счет стабилизации процесса подогрева, снижает материальные затраты за счет сокращения ремонтов и остановок печи подогрева нефти, возникающих в результате затухания газовых горелок, прогара стенок печи и т.д., а также за счет использования в качестве топливного газа - факельного газа (практически сгораемого в факелах) без дополнительной специальной обработки, требующей наличия дополнительного оборудования, который утилизируется в печи подогрева нефти, улучшая тем самым экологическую обстановку на промыслах. The invention allows to maintain the optimal process mode, mutual dispersion and mixture formation of simultaneously supplied flare gas and air, to exclude the influence of fluctuating pressure when applying flare gas, to ensure complete combustion of fuel. In addition, the invention ensures the quality of the preparation of transported oil by stabilizing the heating process, reduces material costs by reducing repairs and shutdowns of the oil heating furnace resulting from the attenuation of gas burners, burnout of the furnace walls, etc., as well as through the use of the quality of fuel gas - flare gas (practically flared) without additional special treatment, requiring additional equipment that is disposed of in an oil heating furnace, uchshaya thus the environmental situation in the oil fields.

Claims

1. A gas burner for an oil heating furnace, comprising a fuel combustion chamber, a burner package that is provided with an air supply pipe, characterized in that the combustion chamber is rigidly connected to the housing of the burner package, which coaxially and partially enters the fuel combustion chamber through its end part, moreover, the end part forms protrusions on which the viewing windows and protrusions of the burner package are located on the inside of the combustion chamber, on which the igniter windows are located, inside the air supply pipe the gate has been updated, and the burners in the burner package are installed symmetrically with respect to the axis of the package, which is equipped with tangentially arranged air supply nozzles, and each of the burners is equipped with a gas supply pipe with a valve and consists of two elements representing a small and a large cylindrical-conical cavity, made in one case, and the first element in the direction of movement of the gas with a small base is rigidly connected to the cylindrical part of the second element.

2. A gas burner for an oil heating furnace, according to claim 1, characterized in that 3-10 burners are installed in the burner package housing, depending on the volume of the furnace.