RU2285863C2

RU2285863C2 - Head of torch plant

Info

Publication number: RU2285863C2
Application number: RU2005101507/03A
Authority: RU
Inventors: Олег Николаевич Макаров (RU); Олег Николаевич Макаров; Николай Андреевич Макаров (RU); Николай Андреевич Макаров; Владимир Иванович Панченко (RU); Владимир Иванович Панченко
Original assignee: Олег Николаевич Макаров
Priority date: 2005-01-24
Filing date: 2005-01-24
Publication date: 2006-10-20
Also published as: RU2005101507A

Abstract

FIELD: arrangements or devices for treating smoke or fumes.

SUBSTANCE: head comprises gas supply pipe with gas gate and protecting shield mounted outside and coaxially at the top end of the gas supply pipe. The protecting shield is composed of two baffles made of two hollow trancated cones mounted one on the other. The grater base of the top baffle faces downward, and that of the bottom baffle faces upward. The smaller base is connected with the gas supply pipe.

EFFECT: enhanced reliability and prolonged service life.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для сжигания аварийных выбросов газа в различных отраслях промышленности, например в нефтегазодобывающей промышленности.The invention relates to devices for burning accidental gas emissions in various industries, for example, in the oil and gas industry.

Известен оголовок факельной установки, содержащий газоподающую трубу, на конфузорном конце которой выполнены вертикальные вырезы с установленными в них секторами, образующими радиально расходящиеся газоподающие каналы, и стабилизатор пламени в виде открытого сверху геометрического тела, установленного внутри верхней части газоподающей трубы соосно и с зазором к конфузору с подведенными к нему радиальными патрубками, периферийные концы которых сообщены с атмосферой (см. Патент №1626048, МКИ F 23 G 7/06, F 23 B 5/00; Б.И. №5, 1991 г.).A flare unit head is known containing a gas supply pipe, at the confluent end of which vertical cuts are made with sectors installed therein, forming radially diverging gas supply channels, and a flame stabilizer in the form of a geometric body open from above installed coaxially and with a clearance to the confuser inside the upper part of the gas supply pipe with radial pipes connected to it, the peripheral ends of which are in communication with the atmosphere (see Patent No. 1626048, MKI F 23 G 7/06, F 23 B 5/00; B.I. No. 5, 1991).

Стабилизатор пламени в указанном оголовке факельной установки выполнен в виде чаши и имеет форму полутора, а радиальные патрубки выполнены с уменьшающимся от периферии к центру поперечным сечением, при этом их периферийные концы расположены на образующей поверхности конфузора газоподающей трубы между вертикальными вырезами. Стабилизатор такой конструкции позволяет эжектировать воздух в приосевую зону воспламенения, что интенсифицирует смесеобразование сбросного газа с воздухом и процесс горения смеси.The flame stabilizer in the indicated head of the flare unit is made in the form of a bowl and has the shape of one and a half, and the radial nozzles are made with a cross section decreasing from the periphery to the center, while their peripheral ends are located on the generatrix surface of the gas supply pipe confuser between the vertical cutouts. A stabilizer of this design allows air to be ejected into the axial ignition zone, which intensifies the mixture formation of waste gas with air and the combustion process of the mixture.

Недостатком указанного оголовка являются прогар газоподающей трубы вследствие задувания пламени в ствол этой трубы и прогар оголовка из-за заваливания пламени снаружи оголовка ниже его среза с подветренной стороны.The disadvantage of this tip is burnout of the gas supply pipe due to blowing of the flame into the barrel of this pipe and burnout of the tip due to obstruction of the flame outside the tip below its cut on the leeward side.

Наиболее близким по технической сущности является оголовок факельной установки, содержащий газоподающую трубу с газовым затвором и конический защитный экран, установленный снаружи и коаксиально на верхнем конце газоподающей трубы (см. Струйные факелы типа Fluidic Flares фирмы NaO, США).The closest in technical essence is the tip of the flare unit containing a gas supply pipe with a gas shutter and a conical shield installed externally and coaxially at the upper end of the gas supply pipe (see Fluidic Flares type jet torches from NaO, USA).

Благодаря установке на газоподающей трубе указанного оголовка конического защитного экрана между стенками трубы и экрана образуется пространство, исключающее заваливание пламени на ствол газоподающей трубы при сильном боковом ветре.Due to the installation of a conical protective shield on the gas supply pipe of the head between the walls of the pipe and the screen, a space is formed that prevents the flames from falling onto the barrel of the gas supply pipe in case of a strong crosswind.

Недостатками известного оголовка являются большое аэродинамическое сопротивление воздушным потокам защитного экрана, требующее повышенной жесткости конструкции оголовка, и прогар конического защитного экрана вследствие заваливания пламени за оголовок и обволакивания им защитного экрана с подветренной стороны, а также срыв пламени при сильных порывах ветра.The disadvantages of the known head are the high aerodynamic resistance to the air flows of the shield, which requires increased rigidity of the head design, and burnout of the conical shield due to the clogging of the flame over the tip and enveloping the shield from the leeward side, as well as flame failure during strong gusts of wind.

Задачей изобретения является повышение надежности и долговечности защитного экрана и оголовка в целом за счет исключения заваливания пламени на защитный экран и срыва пламени при боковом ветре.The objective of the invention is to increase the reliability and durability of the protective shield and the tip as a whole by eliminating the clogging of the flame on the protective shield and flame failure in a side wind.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном оголовке факельной установки, содержащем газоподающую трубу с газовым затвором и защитный экран, установленный снаружи и коаксиально на верхнем конце газоподающей трубы; защитный экран выполнен из двух перегородок в виде двух полых усеченных конусов, установленных друг на друга соосно и неподвижно, верхняя из которых обращена большим основанием вниз, нижняя - большим основанием вверх, а малым основанием соединена с газоподающей трубой, при этом средняя часть боковой поверхности нижней перегородки выполнена из уголков, установленных по образующей конуса с зазором относительно друг друга и обращенных вершинами наружу.The problem is solved due to the fact that in the well-known tip of the flare unit containing a gas supply pipe with a gas shutter and a protective screen mounted externally and coaxially at the upper end of the gas supply pipe; the protective screen is made of two partitions in the form of two hollow truncated cones mounted on top of each other coaxially and motionlessly, the top of which faces with the big base down, the bottom with the big base up, and the small base connected to the gas supply pipe, while the middle part of the side surface of the bottom the partition is made of corners installed along the generatrix of the cone with a gap relative to each other and facing the vertices outward.

Кроме того, линия соединения больших оснований перегородок расположена на уровне среза газоподающей трубы.In addition, the connection line of the large bases of the partitions is located at the cutoff of the gas supply pipe.

На фиг.1 изображен оголовок факельной установки, продольный разрез; на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1.Figure 1 shows the tip of the flare unit, a longitudinal section; figure 2 is a section along aa in figure 1.

Оголовок содержит газоподающую трубу 1 с газовым затвором 2 и защитный экран 3, установленный снаружи и коаксиально на верхнем конце газоподающей трубы 1. Защитный экран 3 выполнен из двух перегородок - верхней 4 и нижней 5 в виде двух полых усеченных конусов, установленных друг на друга соосно и неподвижно. Верхняя перегородка 4 обращена большим основанием вниз, нижняя перегородка 5 - большим основанием вверх, а малым основанием соединена с газоподающей трубой 1. Средняя часть боковой поверхности нижней перегородки 5 выполнена из уголков 6, установленных по образующей конуса с зазором относительно друг друга и обращенных вершинами наружу. Уголки 6 с углом между полками 45°, установленные под углом 22,5° к оси трубы, играют роль стабилизатора пламени в процессе горения горючей смеси.The tip contains a gas supply pipe 1 with a gas shutter 2 and a protective screen 3 mounted externally and coaxially on the upper end of the gas supply pipe 1. The protective screen 3 is made of two partitions - the upper 4 and lower 5 in the form of two hollow truncated cones mounted on top of each other coaxially and motionless. The upper partition 4 faces the large base downward, the lower partition 5 - the large base upward, and a small base connected to the gas supply pipe 1. The middle part of the side surface of the lower partition 5 is made of corners 6 installed along the generatrix of the cone with a gap relative to each other and facing the vertices outward . Corners 6 with an angle between the shelves of 45 °, installed at an angle of 22.5 ° to the axis of the pipe, play the role of a flame stabilizer in the process of burning a combustible mixture.

Линия соединения больших оснований верхней 4 и нижней 5 перегородок расположена на уровне среза газоподающей трубы 1.The connection line of the large bases of the upper 4 and lower 5 partitions is located at the level of the cut of the gas supply pipe 1.

Оголовок работает следующим образом.The head works as follows.

Сбросной газ поступает в газоподающую трубу 1 снизу, проходит в этой трубе газовый затвор 2, выпрямляется и выбрасывается в атмосферу. Выброшенный из газоподающей трубы 1 сбросной газ вовлекает в совместное восходящее движение воздух как из окружающего пространства над оголовком, так и из пространства между защитным экраном 3 и газоподающей трубой 1. В результате интенсивного перемешивания сбросного газа с воздухом над срезом газоподающей трубы 1 образуется горючая смесь, которая воспламеняется от пламени дежурной горелки.The exhaust gas enters the gas supply pipe 1 from below, passes through the gas shutter 2 in this pipe, is rectified and released into the atmosphere. The exhaust gas ejected from the gas supply pipe 1 draws air into the joint upward movement both from the surrounding space above the head and from the space between the protective shield 3 and the gas supply pipe 1. As a result of intensive mixing of the exhaust gas with air above the cut of the gas supply pipe 1, a combustible mixture is formed, which is ignited by the flame of the duty burner.

При появлении бокового ветра воздух с наветренной стороны нижней перегородки 5 устремляется через зазоры между уголками 6 в пространство между газоподающей трубой и защитным экраном 3. Сопротивление нижней перегородки 5 входу воздушного потока с наветренной стороны в зазоры между уголками 6 мало вследствие облегченного обтекания потоком воздуха уголков 6, расположенных вершинами навстречу потоку. Сопротивление нижней перегородки 5 выходу воздушного потока с подветренной стороны через зазоры между уголками 6 большое из-за затрудненного обтекания потоком воздуха уголков 6, расположенных вершинами по ходу движения потока. Таким образом, при боковых ветрах нижняя перегородка 5 защитного экрана 3 работает как аэродинамический диод, пропуская воздушный поток с наветренной стороны и задерживая его с подветренной стороны оголовка. В такой аэродинамической обстановке происходит выравнивание давлений в пространстве между нижней перегородкой 5 и газоподающей трубой 1 с наветренной и подветренной сторон оголовка. В результате выравнивания давлений в пространстве между защитным экраном 3 и газоподающей трубой 1 выбрасываемый из этого пространства вверх воздух проталкивает заваливаемое от бокового ветра пламя вверх, выпрямляя его.When a side wind appears, the air from the windward side of the lower partition 5 rushes through the gaps between the corners 6 into the space between the gas supply pipe and the protective screen 3. The resistance of the lower partition 5 to the airflow inlet from the windward side into the gaps between the corners 6 is small due to the facilitated airflow around the corners 6 located peaks towards the flow. The resistance of the lower partition 5 to the airflow outlet from the leeward side through the gaps between the corners 6 is large due to the difficult flow of air around the corners 6 located vertices along the flow direction. Thus, with lateral winds, the lower partition 5 of the protective shield 3 acts as an aerodynamic diode, letting air flow from the windward side and delaying it from the leeward side of the head. In such an aerodynamic setting, pressure equalization occurs in the space between the lower partition 5 and the gas supply pipe 1 from the windward and leeward sides of the tip. As a result of pressure equalization in the space between the protective shield 3 and the gas supply pipe 1, the air discharged from this space upwards pushes the flame that is blown up from the side wind upward, straightening it.

При появлении бокового ветра поток воздуха при встрече с верхней перегородкой 4 изменяет направление своего движения, перемещаясь по боковой стенке верхней перегородки 4 с наветренной стороны вверх. Достигнув верхней кромки верхней перегородки 4, поток воздуха срывается и увлекается потоком горючей смеси вверх. В результате в полости верхней перегородки 4 создается пониженное давление, способствующее подсосу воздуха из окружающего пространства через зазоры между уголками 6 в пространство между газоподающей трубой 1 и верхней перегородкой 4.When a side wind appears, the air flow when meeting with the upper partition 4 changes its direction of movement, moving along the side wall of the upper partition 4 from the windward side up. Having reached the upper edge of the upper partition 4, the air flow breaks off and is carried away by the flow of the combustible mixture up. As a result, a reduced pressure is created in the cavity of the upper partition 4, which facilitates the suction of air from the surrounding space through the gaps between the corners 6 into the space between the gas supply pipe 1 and the upper partition 4.

Выполнение нижней перегородки 5 в виде усеченного конуса, обращенного большим основанием вверх, а средней части боковой поверхности этой перегородки из расположенных относительно друг друга с зазором уголков 6, обращенных вершинами наружу, снижает аэродинамическое сопротивление защитного экрана 3 и его массу по сравнению с прототипом.The implementation of the lower partition 5 in the form of a truncated cone, facing up with a large base, and the middle part of the side surface of this partition from the angles 6 located relative to each other with a gap facing outward, reduces the aerodynamic resistance of the protective screen 3 and its mass compared to the prototype.

Предлагаемая конструкция оголовка исключает прогар защитного экрана благодаря выпрямлению пламени при его заваливании в результате воздействия бокового ветра, что повышает надежность и долговечность защитного экрана и оголовка в целом. Благодаря этому снижаются эксплуатационные затраты.The proposed design of the head eliminates burnout of the shield due to the straightening of the flame when it is blocked due to the influence of cross-wind, which increases the reliability and durability of the shield and the head as a whole. This reduces operating costs.

Claims

1. The head of the flare unit containing a gas supply pipe with a gas shutter and a protective screen mounted externally and coaxially on the upper end of the gas supply pipe, characterized in that the protective screen is made of two partitions in the form of two hollow truncated cones mounted on top of each other coaxially and motionless , the top of which is facing down with a large base, the bottom is facing up with a large base, and connected to the gas supply pipe with a small base, while the side surface of the lower partition is made of corners, setting ennyh along the generatrix of the cone with a gap relative to each other and facing outwardly over the tops.

2. The head according to claim 1, characterized in that the connection line of the large bases of the upper and lower partitions is located at the cut-off of the gas supply pipe.