RU2244875C1

RU2244875C1 - Flame plant head

Info

Publication number: RU2244875C1
Application number: RU2003134553/06A
Authority: RU
Original assignee: ООО "Газ-Проект Инжиниринг"
Priority date: 2003-11-27
Filing date: 2003-11-27
Publication date: 2005-01-20

Abstract

FIELD: burning emergency gas blowout at excessive pressure at inlet of 0.05 to 0.1 kg/sq cm; oil producing and oil refining industries for utilization of gases of different chemical composition.

SUBSTANCE: proposed head has at least two coaxial vertical cylindrical loops 1 and 5 with gas supply branch pipes 3 and injectors 4. Number of loops varies from two to four depending on working parameters of gas to be burnt. Relative located of loops required availability of slot-shaped clearances between them for ejection of air inside head. Availability of first loop of accelerating chamber located in lower portion of head is obligatory. Accelerating chamber is made in form of cylindrical branch pipe at local construction inside it for increase of velocity of flow of combustion products. Each loop of head is provided with gas-and-air flow turbulizers 7. Head is provided with pilot burners 9 mounted in loops 1 and 5.

EFFECT: complete smokeless combustion of waste gas; enhanced ecological safety; reduced consumption of water steam; increased service life (up to 10 years).

1 dwg

Description

Изобретение относится к оголовкам факельным для оснащения ими факельных установок в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, химической и других отраслях промышленности.The invention relates to flare heads for equipping them with flare units in the oil producing, oil refining, chemical and other industries.

Известен оголовок факельной установки, содержащий вертикальный факельный ствол с входным и выходным участками (Патент РФ №2003925, кл. F 23 D 14/20, 1993 г.).Known flare head containing a vertical flare barrel with inlet and outlet sections (RF Patent No. 20043925, CL F 23 D 14/20, 1993).

Наиболее близким к заявленному объекту является факельная горелка, содержащая вертикальный факельный ствол с входным и снабженным запальником выходным участками, газоподводящим патрубком и дежурной горелкой, подключенной к подводящему трубопроводу. Последний снабжен входным патрубком, заведенным в полость входного участка факельного ствола, при этом входной участок ствола выполнен охлаждаемым, а газоподводящий патрубок подключен к факельному стволу над его охлаждаемым входным участком (Авт. свид. СССР №1663317, кл. F 23 D 14/20, 1991 г.).Closest to the claimed object is a torch burner containing a vertical flare shaft with an inlet and outlet sections equipped with a pilot light, a gas supply pipe and a pilot burner connected to the supply pipe. The latter is equipped with an inlet pipe introduced into the cavity of the inlet section of the flare barrel, while the inlet section of the barrel is made cooled, and the gas supply pipe is connected to the flare barrel above its cooled inlet section (Auth. St. USSR No. 1663317, class F 23 D 14/20 , 1991).

Недостаток этой факельной горелки - неприменимость его на установках утилизации низконапорных газов (избыточное давление ≈0,05 кг/см²). Это связано с тем, что кинетической энергии сбрасываемого газа в данной конструкции оголовка недостаточно для качественного смешения газа с необходимым количеством воздуха, и, как следствие, имеет место такой недостаток, как неполнота сгорания газа, что приводит к образованию копоти, токсических выбросов в атмосферу, быстрому выходу из строя факельного оголовка.The disadvantage of this flare burner is its inapplicability in the utilization of low-pressure gases (overpressure ≈0.05 kg / cm ² ). This is due to the fact that the kinetic energy of the discharged gas in this head design is not enough for high-quality mixing of gas with the required amount of air, and, as a result, there is such a disadvantage as incompleteness of gas combustion, which leads to the formation of soot, toxic emissions into the atmosphere, rapid failure of the flare head.

Изобретение направлено на повышение качества работы факельных установок утилизации низконапорных газов.The invention is aimed at improving the quality of operation of flare plants for the utilization of low-pressure gases.

Оголовок факельной установки, содержащий вертикальный факельный ствол с входным и снабженным запальником выходным участками, газоподводящим патрубком и дежурной горелкой, подключенной к подводящему трубопроводу, состоит из трех соосно расположенных вертикальных контуров с предусмотренными между ними щелевидными зазорами для эжекции воздуха из окружающей среды, также оголовок снабжен газоподводящими патрубками, заканчивающимися сменными газораспределительными форсунками. Два верхних контура оснащены турбулизаторами газовоздушных потоков. Кроме того, первый контур, расположенный в нижней части оголовка, представляет собой футерованную жаростойким композитным материалом ускорительную камеру потока продуктов сгорания части газа за счет наличия во внутренней полости камеры местного сужения, причем два верхних контура скреплены между собой косынками.The head of the flare unit, comprising a vertical flare barrel with an inlet and outlet sections equipped with a pilot light, a gas supply pipe and a pilot burner connected to the supply pipe, consists of three coaxially arranged vertical circuits with gap-shaped gaps between them for ejecting air from the environment, and the head is also equipped gas supply pipes ending with replaceable gas distribution nozzles. The two upper circuits are equipped with gas flow turbulators. In addition, the first circuit, located in the lower part of the head, is an accelerator chamber lined with heat-resistant composite material, the flow of combustion products of a part of the gas due to the presence of local narrowing in the inner cavity of the chamber, the two upper circuits being fastened together by scarves.

На чертеже схематично представлен предлагаемый оголовок факельной установки.The drawing schematically shows the proposed flare head.

Оголовок содержит первый контур 1 - ускорительную камеру, футерованную жаростойким каналом 2 (необходимого для защиты камеры от термического воздействия) из композитного материала, снабженную газоподводящим патрубком 3 с газораспределительной сменной форсункой 4. Оголовок оснащен цилиндрическими контурами 5 и 6, контур 5 также снабжен газоподводящими патрубками 3 с газораспределительными сменными форсунками 4. Контуры 5 и 6 имеют крестообразные турбулизаторы 7 газовоздушных потоков, а также данные контуры взаимно скреплены косынками 8. Во внутреннюю полость контуров 1 и 5 встроены дежурные горелки 9.The tip contains the first circuit 1 — an accelerator chamber lined with a heat-resistant channel 2 (necessary to protect the chamber from thermal effects) of composite material, equipped with a gas supply pipe 3 with a gas distribution nozzle 4. The head is equipped with cylindrical circuits 5 and 6, circuit 5 is also equipped with gas supply pipes 3 with gas distribution interchangeable nozzles 4. Circuits 5 and 6 have cross-shaped turbulators 7 of gas-air flows, and also these circuits are mutually fastened with scarves 8. In the internal cavity of circuits 1 and 5 are equipped with an on-duty burner 9.

Устройство работает следующим образом: газ, подающийся на факельную установку, поступает после факельного ствола (не показан) по газоподводящим патрубкам 3, через газораспределительные форсунки 4 в контуры 1 и 5, где осуществляется его розжиг дежурными горелками 9. Продукты сгорания газа в контуре 1 обладают высокой скоростью истечения (порядка 40...50 м/сек) на выходе из контура, за счет местного сужения, предусмотренного в нем. Поэтому кинетической энергии продуктов сгорания газа в контуре 1 является достаточно для эжекции воздуха из окружающей среды в щелевидные зазоры между контурами 1 и 5 для обеспечения стехиометрического соотношения газ : воздух и, как следствие, качественного (полного) сгорания объема газа, подающегося на сжигание в контур 5. Щелевидный зазор между контурами 5 и 6 также позволяет за счет скорости потока горящей газовоздушной струи осуществить эжекцию дополнительного количества воздуха для качественного процесса горения. Кроме того, воздух, эжектируемый в зазоры между контурами 1 и 5, 5 и 6, в своем пристеночном течении осуществляет охлаждение контуров, что благоприятно сказывается на их температурной напряженности, и, как следствие, повышает ресурс работоспособности изделия в целом. Газораспределительные сменные форсунки 4 имеют выходные отверстия различных диаметров, что позволяет обеспечить необходимую скорость подачи газа в контуры 1 и 5 при колебаниях расхода газа, подающегося на сжигание. Турбулизаторы 7 позволяют интенсифицировать процесс образования газовоздушной смеси за счет турбулизации потоков газа и воздуха, что повышает качество горения газа.The device operates as follows: the gas supplied to the flare unit comes after the flare barrel (not shown) through the gas supply pipes 3, through the gas distribution nozzles 4 to circuits 1 and 5, where it is fired by the burners on duty 9. The gas combustion products in circuit 1 have high flow rate (about 40 ... 50 m / s) at the outlet of the circuit, due to local narrowing provided in it. Therefore, the kinetic energy of the gas combustion products in circuit 1 is sufficient to eject air from the environment into slit-like gaps between circuits 1 and 5 to provide a stoichiometric gas: air ratio and, as a result, high-quality (complete) combustion of the volume of gas supplied to the circuit for combustion 5. The slit-like gap between circuits 5 and 6 also allows, due to the flow rate of the burning gas-air jet, to eject an additional amount of air for a high-quality combustion process. In addition, the air ejected into the gaps between circuits 1 and 5, 5 and 6, in its near-wall flow, carries out cooling of the circuits, which favorably affects their temperature tension, and, as a result, increases the service life of the product as a whole. Gas distribution interchangeable nozzles 4 have outlet openings of various diameters, which makes it possible to provide the necessary gas supply speed to circuits 1 and 5 with fluctuations in the flow rate of gas supplied for combustion. Turbulizers 7 make it possible to intensify the process of formation of a gas-air mixture due to the turbulization of gas and air flows, which increases the quality of gas combustion.

Таким образом, использование предлагаемой конструкции факельного оголовка позволит, по сравнению с прототипом, повысить качество работы факельных установок утилизации низконапорного газа, за счет обеспечения стехиометрического соотношения газ: воздух и, соответственно, организации качественного (полного) сжигания газа, что, в свою очередь, позволит избежать такого негативного явления как, неполнота сгорания утилизируемых газов, значительно уменьшить содержание вредных соединений (H_XS_Y, NO_X) в продуктах сгорания газов, обеспечить стабильный процесс сгорания газов в широком диапазоне их химических составов и расходов (от 25000 до 150000 нм³/сут), значительно повысить ресурс работоспособности самого факельного оголовка по сравнению с аналогичным оборудованием.Thus, the use of the proposed design of the flare head will allow, in comparison with the prototype, to improve the quality of the flare plants for utilization of low-pressure gas, by providing a stoichiometric gas: air ratio and, accordingly, the organization of high-quality (full) gas combustion, which, in turn, to avoid such negative effects as incomplete combustion gases utilized, significantly reduce the content of harmful compounds _{_{_{(H X S Y, NO X}}} ) in combustion gas products, provide stab flax combustion process gases over a wide range of chemical compositions and their costs (from 25000 to 150000 Nm ³ / day), significantly improve resource efficiency of the flare tip as compared with similar equipment.

Claims

The tip of the flare unit, comprising a vertical flare barrel with an inlet and outlet sections provided with a pilot light, a gas supply pipe and a pilot burner connected to a supply pipe, characterized in that it consists of three coaxially arranged vertical circuits with slit-like gaps provided between them for ejecting air from the environment , also the head is equipped with gas supply pipes ending with replaceable gas distribution nozzles, the two upper circuits have turbulizate In addition, the first circuit located in the lower part of the head is an accelerating chamber lined with a heat-resistant composite material, the gas stream of combustion products of the gas part due to the presence of local narrowing in the inner cavity, and the two upper circuits are fastened together by scarves.