RU223346U1

RU223346U1 - VORTEX FLARE TIP

Info

Publication number: RU223346U1
Application number: RU2023120125U
Authority: RU
Inventors: Андрей Николаевич Астаев; Сергей Васильевич Шульга
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Оренбург"
Filing date: 2023-08-01
Publication date: 2024-02-14

Abstract

Полезная модель относится к газогорелочным устройствам факельного типа, а именно, к факельным горелкам, предназначенным для сжигания сероводородсодержащих газов на магистральных газопроводах нефтегазодобывающих промыслов. Вихревой факельный оголовок состоит из газоподводящего ствола, установленной на нем цилиндрической обечайки с размещенным в её полости устройством розжига, диффузора с рассекателем. Диффузор имеет отверстия, радиально расположенные по всей длине окружности под углом к оси газоподводящего ствола и направленные в сторону устройства розжига. Цилиндрический рассекатель имеет на внутренней поверхности лопатки, создающие эффект завихрения потока газа при сжигании, а также предотвращают смещение пламени вниз по газоподводящему стволу. Предлагаемый факельный оголовок обеспечивает стабильный розжиг и устойчивое горение пламени. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. The utility model relates to flare-type gas burners, namely, torch burners designed for combustion of hydrogen sulfide-containing gases on main gas pipelines of oil and gas production fields. The vortex flare head consists of a gas supply barrel, a cylindrical shell installed on it with an ignition device located in its cavity, and a diffuser with a divider. The diffuser has holes located radially along the entire circumference at an angle to the axis of the gas supply barrel and directed towards the ignition device. The cylindrical divider has blades on the inner surface that create the effect of swirling the gas flow during combustion, and also prevent the flame from moving down the gas supply barrel. The proposed torch tip ensures stable ignition and stable flame combustion. 2 salary f-ly, 3 ill.

Description

Настоящая полезная модель относится к газогорелочным устройствам факельного типа, а именно, к факельным горелкам, предназначенным для сжигания сероводородсодержащих газов на магистральных газопроводах нефтегазодобывающих промыслов.This utility model relates to flare-type gas burners, namely, torch burners designed for combustion of hydrogen sulfide-containing gases on main gas pipelines of oil and gas production fields.

Из предшествующего уровня техники известен бездымный факельный оголовок, содержащий ствол с окружающей его обечайкой, в пространство между которыми подают по воздуховодам воздух с его выходом сверху ствола, Оголовок дополнительно содержит вторую обечайку, расположенную вокруг первой, соосно с ней и со стволом, который снабжен в выходной части разделителем потока, выполненным с возможностью разбивки потока на отдельные струи. Разделитель потока может быть выполнен в виде конической гофрированной поверхности с образованием щелевых каналов либо в виде установленных на поперечном срезе ствола ряда вертикальных трубок, диаметр которых значительно меньше диаметра ствола (патент на полезную модель RU 170746, МПК F23D 14/20, F 23G 7/06, опубликовано 08.05.2017).From the prior art, a smokeless flare tip is known, containing a barrel with a shell surrounding it, into the space between which air is supplied through air ducts with its exit from above the barrel. The tip additionally contains a second shell located around the first, coaxial with it and with the barrel, which is equipped with the outlet part with a flow separator designed to split the flow into separate jets. The flow separator can be made in the form of a conical corrugated surface with the formation of slot channels or in the form of a number of vertical tubes installed on the transverse section of the barrel, the diameter of which is significantly smaller than the diameter of the barrel (utility model patent RU 170746, IPC F23D 14/20, F 23G 7/ 06, published 05/08/2017).

Известна факельная горелка, содержащая газоподводящий ствол и последовательно установленные над ним воздухозаборное устройство, завихритель и ветрозащитную обечайку с размещенным в ее полости электрозапальником, Горелка дополнительно содержит цилиндрическую обечайку для подачи воздуха, установленную по оси газоподводящего ствола, и конусную обечайку, размещенную вокруг цилиндрической обечайки с образованием с ней вихревой камеры, в которой установлен указанный завихритель, образующий с газоподводящим стволом торцевой зазор, а воздухозаборное устройство выполнено в виде крестообразной перегородки, установленной на торцевом срезе ствола и равной по высоте торцевому зазору, причем на ветрозащитной и конусной обечайках в месте ввода электрозапальника выполнены соответственно козырек и выемка, образующие зону стабильного розжига (патент на изобретение RU 2033575, МПК F23D 14/20, опубликовано 20.04.1995) - взятый в качестве ближайшего аналога.A flare burner is known, containing a gas supply barrel and an air intake device, a swirler and a windproof shell installed in series above it with an electric igniter located in its cavity. The burner additionally contains a cylindrical shell for air supply, installed along the axis of the gas supply barrel, and a conical shell placed around the cylindrical shell with forming with it a vortex chamber in which the specified swirler is installed, forming an end gap with the gas supply barrel, and the air intake device is made in the form of a cross-shaped partition installed on the end section of the barrel and equal in height to the end gap, and on the windproof and conical shells at the point of entry of the electric igniter a visor and a recess are made respectively, forming a stable ignition zone (invention patent RU 2033575, IPC F23D 14/20, published 04/20/1995) - taken as the closest analogue.

Известные конструкции не обеспечивают стабильный розжиг и устойчивое горение при минимальных давлениях и расходах газа. Кроме того, возможен срыв пламени на всех режимах работы факельной установки, а также смещение пламени вниз по газоподводящему стволу.Known designs do not provide stable ignition and stable combustion at minimum gas pressures and flow rates. In addition, flame failure is possible in all operating modes of the flare unit, as well as displacement of the flame down the gas supply shaft.

Задачей настоящей полезной модели является устранение указанных недостатков, а именно, обеспечение стабильного розжига и устойчивого горения пламени.The objective of this utility model is to eliminate these disadvantages, namely, to ensure stable ignition and stable combustion of the flame.

Указанная задача решается тем, что в вихревом факельном оголовке, содержащем газоподводящий ствол, установленную по оси газоподводящего ствола цилиндрическую ветрозащитную обечайку, в полости которой размещено устройство розжига, на срезе газоподводящего ствола установлен диффузор, имеющий отверстия, радиально расположенные по всей окружности диффузора под углом к оси газоподводящего ствола и направленные в сторону устройства розжига, в диффузоре размещен рассекатель, диаметр которого меньше диаметра газоподводящего ствола, при этом к внутренней поверхности рассекателя прикреплены лопатки, расположенные под углом к оси газоподводящего ствола, а рассекатель имеет радиально расположенные отверстия. Торцы обечайки выполнены зубчатыми. Обечайка, диффузор и рассекатель выполнены из жаропрочной легированной стали.This problem is solved by the fact that in a vortex flare head containing a gas supply barrel, a cylindrical windproof shell installed along the axis of the gas supply barrel, in the cavity of which the ignition device is located, at the cut of the gas supply barrel, a diffuser is installed, having holes radially located along the entire circumference of the diffuser at an angle to the axis of the gas supply barrel and directed towards the ignition device; a divider is placed in the diffuser, the diameter of which is less than the diameter of the gas supply barrel, while blades are attached to the inner surface of the divider, located at an angle to the axis of the gas supply barrel, and the divider has radially located holes. The ends of the shell are made of gear. The shell, diffuser and divider are made of heat-resistant alloy steel.

Техническим результатом полезной модели, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение эффективности работы факельного оголовка.The technical result of the utility model, provided by the given set of features, is to increase the efficiency of the flare tip.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид оголовка в разрезе, на фиг. 2 - вид сверху, на фиг. 3 - фото факельного оголовка.The essence of the utility model is illustrated by drawings, where in Fig. 1 shows a general cross-sectional view of the head; Fig. 2 - top view, Fig. 3 - photo of the torch head.

Вихревой факельный оголовок состоит из газоподводящего ствола 1, установленной на нем цилиндрической обечайки 2 с размещенным в её полости устройствами розжига 3, диффузора 4 с рассекателем 5. Обечайка 2 служит для формирования камеры сгорания в районе среза газоподводящего ствола 1, подачи воздуха с функцией ветрозащиты и формирования газовоздушной смеси в камере сгорания. Диффузор 4 установлен на срезе газоподводящего ствола 1, имеет отверстия 6, радиально расположенные по всей длине окружности под углом к оси газоподводящего ствола 1 и направленные в сторону устройств розжига 3, обеспечивает стабильный розжиг и горение при малых давлениях и расходах сжигаемого газа, а также препятствует залповому неконтролируемому выбросу жидкой фракции. Размещенный в диффузоре 4 цилиндрический рассекатель 5, меньшего диаметра относительно диаметра газоподводящего ствола 1, имеет на внутренней поверхности лопатки 7, расположенные под углом к оси газоподводящего ствола 1. Лопатки 7 создают эффект завихрения потока газа при сжигании, а также предотвращают смещение пламени вниз по газоподводящему стволу 1. Кроме того, у верхнего среза рассекателя 5 выполнены отверстия 8 для обеспечения дополнительного смесеобразования. Торцы обечайки выполнены зубчатыми по всей длине окружности перпендикулярно плоскости торцов. Обечайка 2, диффузор 4 и рассекатель 5 выполнены из жаропрочной легированной стали.The vortex flare head consists of a gas supply barrel 1, a cylindrical shell 2 installed on it with ignition devices 3 placed in its cavity, a diffuser 4 with a divider 5. The shell 2 serves to form a combustion chamber in the area of the cut of the gas supply barrel 1, supply air with a wind protection function and formation of a gas-air mixture in the combustion chamber. The diffuser 4 is installed at the end of the gas supply barrel 1, has holes 6, radially located along the entire circumference at an angle to the axis of the gas supply barrel 1 and directed towards the ignition devices 3, ensures stable ignition and combustion at low pressures and flow rates of the burned gas, and also prevents volley uncontrolled release of the liquid fraction. A cylindrical divider 5 located in the diffuser 4, of smaller diameter relative to the diameter of the gas supply barrel 1, has blades 7 on the inner surface, located at an angle to the axis of the gas supply barrel 1. The blades 7 create the effect of swirling the gas flow during combustion, and also prevent the flame from moving down along the gas supply trunk 1. In addition, holes 8 are made at the upper cut of the divider 5 to ensure additional mixture formation. The ends of the shell are made serrated along the entire length of the circumference perpendicular to the plane of the ends. Shell 2, diffuser 4 and divider 5 are made of heat-resistant alloy steel.

Вихревой факельный оголовок работает следующим образом.The vortex flare head works as follows.

В момент розжига газ на сжигание поступает по газоподводящему стволу 1 к диффузору 4. За счет расположенного в диффузоре 4 рассекателя 5 меньшего диаметра относительно диаметра газоподводящего ствола 1 с установленными в нем под углом к оси газоподводящего ствола 1 лопатками 7, а также отверстий 6, радиально расположенных по окружности диффузора 4 и направленных в сторону устройств розжига 3, и за счет высокоскоростного направленного спирального вращения газового потока, получаемого при прохождении через лопатки 7, возникает циркуляция воздуха в камере сгорания. Выполнение обечайки 2 с зубчатыми торцами способствует дополнительному подсосу воздуха. Таким образом происходит формирование качественной газовоздушной смеси при одновременной ветровой защите, что гарантирует мгновенное воспламенение газовоздушной смеси, недопущение срыва и смещения пламени вниз по газоподводящему стволу, а также препятствует залповому неконтролируемому выбросу жидкой фракции, что в целом повышает эффективность работы факельного оголовка.At the moment of ignition, gas for combustion flows through the gas supply barrel 1 to the diffuser 4. Due to the divider 5 located in the diffuser 4 of a smaller diameter relative to the diameter of the gas supply barrel 1 with blades 7 installed in it at an angle to the axis of the gas supply barrel 1, as well as holes 6, radially located around the circumference of the diffuser 4 and directed towards the ignition devices 3, and due to the high-speed directed spiral rotation of the gas flow obtained when passing through the blades 7, air circulation occurs in the combustion chamber. Making the shell 2 with serrated ends promotes additional air suction. In this way, a high-quality gas-air mixture is formed with simultaneous wind protection, which guarantees instant ignition of the gas-air mixture, preventing the flame from stalling and moving down the gas supply shaft, and also prevents the volley of uncontrolled release of the liquid fraction, which generally increases the efficiency of the flare tip.

На предприятии заявителя был изготовлен и введен в эксплуатацию опытный образец предлагаемого вихревого факельного оголовка (фото фиг. 3). В процессе эксплуатации в течение полутора лет свечной оголовок подтвердил заявленные преимущества конструкции, выразившееся в лучшем смесеобразовании, полноте сгорания продуктов сжигания, было достигнуто устойчивое горение пламени во всех режимах работы факельной установки.At the applicant's enterprise, a prototype of the proposed vortex flare tip was manufactured and put into operation (photo Fig. 3). During operation for one and a half years, the spark plug head confirmed the stated advantages of the design, expressed in better mixture formation, complete combustion of combustion products, and stable flame combustion was achieved in all operating modes of the flare unit.

Таким образом вихревой факельный оголовок повышает надежность работы свечи, обеспечивает безопасность обслуживающего персонала и защиту окружающей среды, предотвращая попадание значительного количества сероводорода в атмосферу.Thus, the vortex flare tip increases the reliability of the spark plug, ensures the safety of operating personnel and protects the environment by preventing significant amounts of hydrogen sulfide from entering the atmosphere.

Claims

1. A vortex flare tip containing a gas supply barrel, a cylindrical windproof shell installed along the axis of the gas supply barrel, in the cavity of which there is an ignition device, characterized in that a diffuser is installed at the cut of the gas supply barrel, having holes radially located along the entire circumference of the diffuser at an angle to the axis gas supply barrel and directed towards the ignition device, a divider is placed in the diffuser, the diameter of which is less than the diameter of the gas supply barrel, while blades located at an angle to the axis of the gas supply barrel are attached to the inner surface of the divider, and the divider has radially located holes.

2. Vortex flare head according to claim 1, characterized in that the ends of the shell are made of gear.

3. Vortex flare head according to claim 1, characterized in that the shell, diffuser and divider are made of heat-resistant alloy steel.