RU2378575C1

RU2378575C1 - Gas burning method

Info

Publication number: RU2378575C1
Application number: RU2008125397/06A
Authority: RU
Inventors: Иван Георгиевич Лачугин (RU); Иван Георгиевич Лачугин; Александр Петрович Шевцов (RU); Александр Петрович Шевцов; Владимир Дмитриевич Гриценко (RU); Владимир Дмитриевич Гриценко; Владимир Викторович Черниченко (RU); Владимир Викторович Черниченко; Александр Григорьевич Деревянко (RU); Александр Григорьевич Деревянко
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Финансово-промышленная компания "Космос-Нефть-Газ"
Priority date: 2008-06-25
Filing date: 2008-06-25
Publication date: 2010-01-10

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: invention related to gas burning devices, can be used, for instance in gas industry for burning gases with high content of hydrogen sulfide or carbon oxides. Method of gas burning, with contains additives such as hydrogen sulfide or carbon oxides, to be characterised with gas supply, into fuel gas flare with the following lighting and burning out of prepared composition, at that previously fuel gas on two lines: high and low pressure, part of the high pressure fuel gas supply into high pressure head through gas-dynamic gate, installed inside of the mentioned above head, at the head exit generate turbulent flow of the gas prepared part, the gas with additives, but another part of the fuel gas and gas with additives supply to convergent tube inlet, installed inside of the low pressure flair head, where mix and speed up flows, run prepared in that way mixture through gas-dynamic gate, installed inside the low pressure head, at the head exit generate turbulent flow of the gas mixture prepared, at that head exit parts of high and low pressure flairs locate with a gap in a void shell, cylindrical shaped mainly, directly close to each other, gas with additives supply coaxial to the fuel gas flow.

EFFECT: invention allows to improve carburetion and decrease amount of harmful contaminator in combustion materials.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к газогорелочным устройствам и может быть применено, например, в газовой промышленности для сжигания газов с повышенным содержанием соединений сероводорода и окислов углерода.The invention relates to gas burner devices and can be used, for example, in the gas industry for burning gases with a high content of hydrogen sulfide compounds and carbon oxides.

Одной из проблем, возникающих при сжигании продувочных и попутных газов, особенно содержащих конденсат и сероводородные соединения, является обеспечение максимально возможной полноты сгорания газов и получение продуктов сгорания с минимальным содержанием сероводородных соединений, не превышающих предельно допустимые нормы.One of the problems arising from the combustion of purge and associated gases, especially those containing condensate and hydrogen sulfide compounds, is to ensure the maximum possible completeness of gas combustion and to obtain combustion products with a minimum content of hydrogen sulfide compounds not exceeding the maximum permissible norms.

Известен способ сжигания газов, содержащих примеси, заключающийся в подаче газа, содержащего примеси, в факел топливного газа с последующим их поджигом и сжиганием подготовленной смеси (Способ сжигания газов с использованием вихревой горелки ВНИИМТ-Уралмаш для сжигания газов с низкой теплотой сгорания при их повышенной влажности и запыленности. Вихревая горелка ВНИИМТ-Уралмаш для газов с низкой теплотой сгорания. Современные горелочные устройства. Конструкции и технические характеристики. Справочник, М., Машиностроение-1, 2001, 497 с., рис.4.6, стр.68 - прототип).A known method of burning gases containing impurities, which consists in supplying a gas containing impurities to a fuel gas torch with their subsequent ignition and burning of the prepared mixture (Method of burning gases using a VNIIMT-Uralmash vortex burner for burning gases with low heat of combustion at high humidity and dustiness. VNIIMT-Uralmash vortex burner for gases with low heat of combustion. Modern burner devices. Designs and technical specifications. Handbook, Moscow, Engineering-1, 2001, 497 p., Fig. 4.6 , p. 68 - prototype).

При работе горелки воздух подводят через входной патрубок в корпус и равномерно вводят в лопаточный завихритель. Приобретая в завихрителе вихревое движение и частично поджимаясь конической выходной насадкой, воздух выходит в горелочную амбразуру, создавая в ней вихрь с зоной обратных токов по оси. Часть воздуха, проникая через отверстия в обсадной трубе, попадает в кольцевой канал, образованный этой трубой. Истечение этого воздуха происходит через отверстия в наконечнике струями, сходящимися на оси горелочной амбразуры в зоне циркуляции обратных токов.During burner operation, air is introduced through the inlet pipe into the housing and uniformly introduced into the blade swirler. Acquiring a vortex movement in the swirl and partly being compressed by a conical outlet nozzle, the air enters the burner embrasure, creating a vortex in it with a zone of reverse currents along the axis. Part of the air, penetrating through the holes in the casing pipe, enters the annular channel formed by this pipe. The outflow of this air occurs through openings in the tip of the jet, converging on the axis of the burner embrasure in the zone of circulation of reverse currents.

Газ, вытекающий из газового сопла, на начальном участке своего течения интенсивно перемешивается со струями пересекающего его воздуха. Затем частично подготовленную смесь газа и воздуха интенсивно перемешивают с потоком основного воздуха, вытекающего через завихритель. Воспламенение топливной смеси производят в амбразуре, а ее догорание - в рабочем пространстве сопла.The gas flowing out of the gas nozzle, in the initial section of its flow, is intensively mixed with the jets of air crossing it. Then the partially prepared mixture of gas and air is intensively mixed with the flow of the main air flowing through the swirl. Ignition of the fuel mixture is carried out in the embrasure, and its combustion in the working space of the nozzle.

Недостатками данной горелки являются недостаточно высокая полнота смесеобразования и повышенное содержание вредных примесей в продуктах сгорания.The disadvantages of this burner are insufficiently high degree of mixture formation and a high content of harmful impurities in the combustion products.

Технической задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков и создание способа сжигания газов, содержащих примеси, применение которого позволит обеспечить бездымное сжигание сбросных газов высокого, низкого давления и сероводородосодержащих газов в составе факельной установки.The technical task of the invention is to eliminate these drawbacks and create a method of burning gases containing impurities, the use of which will ensure smokeless combustion of waste gases of high, low pressure and hydrogen sulfide gases in the flare unit.

Поставленная задача решается за счет того, что в предложенном способе сжигания газов, содержащих примеси, в частности соединения сероводорода и окислов углерода, заключающемся в подаче газа, содержащего примеси, в факел топливного газа с последующим их поджигом и сжиганием подготовленной смеси, согласно изобретению топливный газ предварительно разделяют на две линии - высокого и низкого давления, часть топливного газа высокого давления подают в оголовок высокого давления через газодинамический затвор, установленный внутри указанного оголовка, а на выходе из оголовка обеспечивают закрутку потока подготовленной части газа, а другую часть топливного газа и газ, содержащий примеси, подают на вход в конфузор, установленный внутри оголовка факела низкого давления, где производят смешение потоков и их ускорение, подготовленную таким образом смесь газов пропускают через газодинамический затвор, установленный внутри оголовка низкого давления, на выходе из оголовка обеспечивают закрутку потока подготовленной таким образом смеси газов, при этом выходные части оголовков факелов высокого и низкого давления размещают с зазором в полой обечайке преимущественно цилиндрической формы в непосредственной близости друг от друга.The problem is solved due to the fact that in the proposed method of burning gases containing impurities, in particular compounds of hydrogen sulfide and carbon oxides, which consists in supplying a gas containing impurities to a fuel gas torch with their subsequent ignition and combustion of the prepared mixture, according to the invention, fuel gas previously divided into two lines - high and low pressure, part of the high-pressure fuel gas is fed to the high-pressure head through a gas-dynamic shutter installed inside the specified the head, and at the outlet of the head, they provide a swirl of the flow of the prepared part of the gas, and the other part of the fuel gas and gas containing impurities are fed to the inlet to the confuser installed inside the head of the low-pressure torch, where the flows are mixed and accelerated, thus prepared mixture of gases is passed through a gas-dynamic shutter installed inside the low-pressure head; at the outlet of the head, they ensure swirling of the gas mixture thus prepared, while the outlet parts of the fake heads s high and low pressure positioned with clearance in the hollow shell mainly cylindrical shape in close proximity to each other.

Для улучшения условий смесеобразования, газ, содержащий примеси, подают соосно потоку топливного газа.To improve the conditions of mixture formation, the gas containing impurities is fed coaxially to the fuel gas stream.

Предложенный способ реализуется следующим образом при помощи наконечника факела, представленного на фиг.1.The proposed method is implemented as follows using the tip of the torch, shown in figure 1.

Наконечник факела состоит из оголовка высокого давления 1, оголовка низкого давления 2, теплового экрана 3, четырех запальных устройств 4, фланцев 5, 6, 7, 8 для присоединения к стволу факела.The torch tip consists of a high-pressure head 1, a low-pressure head 2, a heat shield 3, four ignition devices 4, flanges 5, 6, 7, 8 for attachment to the torch barrel.

Оголовок высокого давления представляет собой сварную конструкцию и состоит из обечайки 9, переходного конуса 10, газодинамического затвора 11, предназначенного для предотвращения попадания окружающего воздуха во время работы внутрь оголовка и состоящего из конусов 12, 13, 14. В выходной части обечайки 9 установлены лопатки 15, предназначенные для закрутки потока и более полного смешения его с окружающим воздухом.The high-pressure head is a welded construction and consists of a shell 9, a transition cone 10, a gas-dynamic shutter 11, designed to prevent the ingress of ambient air during operation inside the head and consisting of cones 12, 13, 14. In the outlet of the shell 9, blades 15 are installed designed to swirl the stream and more fully mix it with the surrounding air.

Оголовок низкого давления представляет собой сварную конструкцию, состоящую из обечайки 16, внутри которой установлен трубопровод 17 подачи газа, содержащего примеси, и газодинамический затвор 18, предназначенный для предотвращения попадания окружающего воздуха во время работы внутрь оголовка и состоящий из конусов 19, 20, 21. В выходной части обечайки 16 установлены лопатки 22, предназначенные для закрутки потока и более полного смешения его с окружающим воздухом.The low-pressure head is a welded structure consisting of a shell 16, inside which a gas supply pipe 17 containing impurities is installed, and a gas-dynamic shutter 18, designed to prevent the ingress of ambient air during operation inside the head and consisting of cones 19, 20, 21. In the output part of the shell 16, blades 22 are installed, designed to swirl the stream and more fully mix it with the surrounding air.

Тепловой экран 3 представляет собой неохлаждаемую обечайку преимущественно цилиндрической формы, установленную с зазором на оголовке 1 высокого и оголовке 2 низкого давлений.The heat shield 3 is an uncooled shell of a predominantly cylindrical shape, mounted with a gap on the high head 1 and low pressure head 2.

Одну часть топливного газа направляют на вход в оголовок 1 высокого давления. Далее газ пропускают через газодинамический затвор 11, установленный внутри оголовка 1, и подают к выходу из оголовка, где обеспечивают закрутку потока газа.One part of the fuel gas is directed to the entrance to the high-pressure head 1. Next, the gas is passed through a gas-dynamic shutter 11 installed inside the head 1, and fed to the exit of the head, where they ensure the flow of gas.

Другую часть топливного газа подают на вход в оголовок низкого давления 2. Внутри оголовка низкого давления 2 к топливному газу подмешивают газ, содержащий примеси, подавая его через трубопровод 17. Подготовленную таким образом смесь газов пропускают через газодинамический затвор 18, установленный внутри оголовка 2, и подают к выходу из оголовка, где обеспечивают закрутку потока.Another portion of the fuel gas is supplied to the inlet of the low-pressure head 2. Inside the low-pressure head 2, gas containing impurities is mixed with the fuel gas by supplying it through conduit 17. The gas mixture thus prepared is passed through a gas-dynamic shutter 18 installed inside the head 2, and served to the exit of the head, where they provide a swirl flow.

Таким образом, за счет вращения потока подготовленной смеси на выходе из оголовка низкого давления и вращения потока топливного газа на выходе из оголовка высокого давления происходит взаимное перемешивание их как друг с другом, так и с воздухом, что обеспечивает более качественную подготовку смеси.Thus, due to the rotation of the flow of the prepared mixture at the outlet of the low-pressure head and the rotation of the fuel gas stream at the outlet of the high-pressure head, they are mixed together with each other and with air, which ensures better preparation of the mixture.

При сгорании газов на оголовке 1 высокого и оголовке 2 низкого давлений, установленных в тепловом экране 3, происходит взаимное влияние факелов друг на друга, при этом факел оголовка высокого давления, в котором сжигается чистый топливный газ, оказывает энергетическое воздействие на факел оголовка низкого давления, где сжигается газ, содержащий плохо горящие примеси. Такое воздействие позволяет обеспечить бездымное сгорание и пониженное содержание вредных примесей, в частности соединений сероводорода и окислов углерода, в продуктах сгорания.When gases are burned at the high head 1 and low pressure head 2 installed in the heat shield 3, the flares interact with each other, while the high pressure head torch, in which pure fuel gas is burned, has an energetic effect on the low pressure head torch, where gas containing poorly burning impurities is burned. Such an effect makes it possible to ensure smokeless combustion and a reduced content of harmful impurities, in particular hydrogen sulfide compounds and carbon oxides, in the combustion products.

Использование предложенного технического решения позволит увеличить полноту сгорания газов, содержащих примеси, в частности соединения сероводорода и окислы углерода, и повысить эффективность работы оголовка.Using the proposed technical solution will increase the completeness of combustion of gases containing impurities, in particular hydrogen sulfide compounds and carbon oxides, and increase the efficiency of the head.

Claims

1. A method of burning gases containing impurities, in particular compounds of hydrogen sulfide and carbon oxides, characterized by supplying a gas containing impurities to the fuel gas torch, followed by ignition and burning of the prepared mixture, the fuel gas being previously divided into two lines - high and low pressure, part of the high-pressure fuel gas is fed to the high-pressure head through a gas-dynamic shutter installed inside the specified head; at the outlet of the head, the flow swirl is prepared part of the gas, and another part of the fuel gas and gas containing impurities, is fed to the inlet to the confuser installed inside the low-pressure torch head, where the flows are mixed and accelerated, the gas mixture thus prepared is passed through a gas-dynamic shutter installed inside the low head pressure, at the outlet of the head, they ensure swirling of the flow of the gas mixture thus prepared, while the output parts of the high and low pressure torch heads are placed with a gap in the hollow shell of the pre muschestvenno cylindrical shape in close proximity to each other.

2. The method according to claim 1, characterized in that the gas containing impurities is fed coaxially to the fuel gas stream.