RU2382943C1

RU2382943C1 - Flame tip

Info

Publication number: RU2382943C1
Application number: RU2008125395/06A
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 Витальевич Швагер (RU); Александр Витальевич Швагер
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Финансово-промышленная компания "Космос-Нефть-Газ"
Priority date: 2008-06-25
Filing date: 2008-06-25
Publication date: 2010-02-27
Also published as: RU2008125395A

Abstract

FIELD: heating systems.

SUBSTANCE: invention refers to gas burner devices and can be used e.g. in gas industry for firing gases with increased content of compounds of sulphurated hydrogen and carbon oxides. Flame tip for firing gases includes LP and HP fuel gas heads, gas line containing impurities. Heads of LP and HP flames are installed coaxially and with a gap in a shaped shell, mainly of cylindrical shape in close proximity to each other. HP head is made in the form of a hollow shell, mainly of cylindrical shape, inside which there installed is gas-dynamic gate, and in outlet part there is the device for giving rotational movement to the flow and which is made e.g. in the form of several plates installed at an angle to head axis. LP head is made in the form of hollow shell, mainly of cylindrical shape and inside which there installed is supply pipeline of gas containing impurities; at that, outlet section of gas pipeline containing impurities opens to confuser installed inside the above head; between inlet confuser section and outlet head section there installed is gas-dynamic gate. In outlet part of LP head there installed is device for giving rotational movement to the flow and which is made e.g. in the form of several plates installed at an angle to head axis.

EFFECT: development of flame tip, the construction of which allows providing smoke-free combustion of waste gases of high, low pressure and hydrogen sulphade containing gases included in flame plant.

3 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.

Известна вихревая горелка ВНИИМТ-Уралмаш для сжигания газов с низкой теплотой сгорания при их повышенной влажности и запыленности, содержащая профилированную наружную обечайку, оголовок с лопаточным завихрителем, установленным в средней части обечайки, трубопроводы подачи воздуха и газа. (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).Known vortex burner VNIIMT-Uralmash for burning gases with a low calorific value with high humidity and dust, containing a profiled outer shell, a tip with a blade swirl installed in the middle part of the shell, air and gas pipelines. (VNIIMT-URALMASH vortex burner for gases with low heat of combustion. Modern burner devices. Designs and technical specifications. Handbook, M., Mechanical Engineering-1, 2001, 497 pp., Fig. 4.6, p.68 - prototype).

При работе горелки воздух подводится через входной патрубок в корпус и равномерно входит 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 supplied through the inlet pipe into the housing and evenly enters the blade swirl. 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 подготовленная смесь газа и воздуха интенсивно перемешивается с потоком основного воздуха, вытекающего через завихритель. Воспламенение топливной смеси происходит 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 occurs in the embrasure, and its combustion - in the working space of the nozzle.

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

Технической задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков и создание наконечника факела, конструкция которого позволяет обеспечить бездымное сжигание сбросных газов высокого, низкого давления и сероводородсодержащих газов в составе факельной установки.The technical task of the invention is to remedy these disadvantages and create a torch tip, the design of which allows smokeless combustion of high, low pressure and hydrogen sulfide-containing gases in the flare unit.

Поставленная задача решается за счет того, что предложенный наконечник факела для сжигания газов, содержащих примеси, в частности соединения сероводорода и окислы углерода, согласно изобретению, содержит оголовки факелов топливного газа низкого и высокого давлений, трубопровод газа, содержащего примеси, при этом оголовки факелов низкого и высокого давлений установлены соосно и расположены с зазором в профилированной обечайке преимущественно цилиндрической формы в непосредственной близости друг от друга, оголовок факела топливного газа высокого давления выполнен в виде полой обечайки преимущественно цилиндрической формы, внутри которой установлен газодинамический затвор, а в выходной части расположено устройство для придания потоку вращательного движения, выполненное, например, в виде нескольких пластин, установленных под углом к оси указанного оголовка, оголовок факела топливного газа низкого давления выполнен в виде полой обечайки преимущественно цилиндрической формы, внутри которой установлен трубопровод подачи газа, содержащего примеси, причем выходное сечение трубопровода газа, содержащего примеси, открывается в конфузор, установленный внутри указанного оголовка, между входным сечением конфузора и выходным сечением оголовка факела топливного газа низкого давления установлен газодинамический затвор, а в выходной части оголовка факела топливного газа низкого давления установлено устройство для придания потоку вращательного движения, выполненное, например, в виде нескольких пластин, установленных под углом к оси оголовка.The problem is solved due to the fact that the proposed torch tip for burning gases containing impurities, in particular compounds of hydrogen sulfide and carbon oxides, according to the invention, contains the head of the fuel gas torches of low and high pressure, the pipeline of the gas containing impurities, while the head of the torch low and high pressures are installed coaxially and are located with a gap in the profiled shell of a predominantly cylindrical shape in close proximity to each other, the tip of the fuel torch for high pressure it is made in the form of a hollow shell of predominantly cylindrical shape, inside which a gas-dynamic shutter is installed, and in the output part there is a device for imparting a rotational movement to the flow, made, for example, in the form of several plates mounted at an angle to the axis of the indicated tip, the tip of the fuel torch low-pressure gas is made in the form of a hollow shell of predominantly cylindrical shape, inside which is installed a gas supply pipe containing impurities, and The gas pipeline containing impurities opens into the confuser installed inside the head; between the inlet section of the confuser and the outlet section of the low-pressure fuel gas flame head, a gas-dynamic shutter is installed, and a device is installed in the output part of the low-pressure fuel gas flame head; , made, for example, in the form of several plates mounted at an angle to the axis of the head.

В варианте исполнения выходные сечения оголовков факелов топливного газа низкого и высокого давлений расположены примерно на одной высоте.In an embodiment, the output sections of the low and high pressure fuel gas torch heads are located at approximately the same height.

В варианте исполнения профилированная обечайка имеет цилиндрическую форму.In an embodiment, the profiled shell has a cylindrical shape.

В варианте исполнения выходная часть профилированной обечайки выполнена в виде конуса.In an embodiment, the output part of the profiled shell is made in the form of a cone.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежом, где показан осевой разрез предложенного наконечника факела.The invention is illustrated in the drawing, which shows an axial section of the proposed torch tip.

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

Оголовок факела топливного газа 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 tip of the high-pressure fuel gas torch is a welded structure 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 факела топливного газа 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 head of the low-pressure fuel gas torch 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 outlet part of the shell 16, blades 22 are installed, designed to swirl the flow 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.

Предложенное устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.

Топливный газ под требуемым давлением из магистрали подготовки газа поступает на запальные устройства поз.4.Fuel gas under the required pressure from the gas preparation line enters the ignition devices pos.4.

На вход запальных труб дежурных горелок поступает горючая газовоздушная смесь от генератора фронта горения. При полном заполнении подводящего трубопровода генератор фронта горения поджигает горючую смесь и бегущий огонь на выходе из запальной трубы производит розжиг дежурных горелок. Термопары, установленные в дежурных горелках, подают сигнал о наличии пламени на блок управления факелом.At the entrance of the pilot tubes of the standby burners, a combustible gas-air mixture is supplied from the generator of the combustion front. When the supply pipe is completely filled, the combustion front generator ignites the combustible mixture and the running fire at the exit from the ignition pipe ignites the standby burners. Thermocouples installed in the standby burners signal the presence of flame to the torch control unit.

Топливный газ высокого давления поступает внутрь обечайки 9, проходит через газодинамический затвор 11 и поступает на лопатки 15, установленные в выходной части обечайки. Проходя через лопатки 15, газ приобретает вращательное движение и выходит из оголовка факела в виде вращающегося цилиндра и поджигается огнем дежурных горелок.High-pressure fuel gas enters the shell 9, passes through the gas-dynamic shutter 11 and enters the blades 15 installed in the outlet of the shell. Passing through the blades 15, the gas acquires a rotational motion and exits the torch head in the form of a rotating cylinder and is ignited by the duty burners.

Топливный газ низкого давления поступает внутрь обечайки 16 и внутри обечайки перемешивается с газом, содержащим примеси, подаваемым по трубопроводу 17. Подготовленная таким образом смесь проходит через газодинамический затвор 18 и поступает на лопатки 22, установленные в выходной части обечайки. Проходя через лопатки 22, газ приобретает вращательное движение и выходит из оголовка факела низкого давления в виде вращающегося цилиндра и поджигается огнем дежурных горелок.Low-pressure fuel gas enters the shell 16 and inside the shell is mixed with gas containing impurities supplied through the pipe 17. The mixture thus prepared passes through the gas-dynamic shutter 18 and enters the blades 22 installed in the outlet part of the shell. Passing through the blades 22, the gas acquires a rotational movement and exits the tip of the low-pressure torch in the form of a rotating cylinder and is ignited by the fire of the standby burners.

Таким образом, за счет вращения потока подготовленной смеси на выходе из оголовка факела топливного газа низкого давлениия и вращения потока топливного газа на выходе из оголовка факела топливного газа 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 fuel gas flare head and the rotation of the fuel gas flow at the exit of the high-pressure fuel gas flare head, they are mixed together with each other and with air, which ensures better preparation of the mixture.

При сгорании газов на оголовке 1 и оголовке 2 факелов топливного газа, соответственно, высокого и низкого давлений, установленных в тепловом экране 3, происходит взаимное влияние факелов друг на друга, при этом факел пламени оголовка топливного газа высокого давления, в котором сжигается чистый топливный газ, оказывает энергетическое воздействие на факел пламени оголовка топливного газа низкого давления. 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 head 1 and head 2 of the fuel gas torches, respectively, of high and low pressures installed in the heat shield 3, the torches interfere with each other, while the flame of the high pressure fuel gas head, in which pure fuel gas is burned, , has an energy effect on the flame of the head of the low-pressure fuel gas. 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 наконечника факела.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 torch tip.

Claims

1. The torch tip for burning gases containing impurities, in particular hydrogen sulfide compounds and carbon oxides, characterized in that it contains the heads of the low and high pressure fuel gas flames, the gas pipeline containing impurities, while the low and high pressure flare heads are aligned and are located with a gap in the profiled shell, mainly of cylindrical shape in close proximity to each other, the tip of the high-pressure fuel gas torch is made in the form of a hollow shell ki, mainly of a cylindrical shape, inside which a gas-dynamic shutter is installed, and in the output part there is a device for imparting a rotational movement to the flow, made, for example, in the form of several plates mounted at an angle to the axis of the indicated head, the low-pressure fuel gas torch head is made in in the form of a hollow shell, mainly of cylindrical shape, inside which a gas supply line containing impurities is installed, and the outlet cross section of the gas line containing impurities from it is enclosed in a confuser installed inside said head; between the inlet section of the confuser and the outlet section of the low-pressure fuel gas flame head, a gas-dynamic shutter is installed, and in the output part of the low-pressure fuel gas flame head there is a device for imparting rotational movement to the flow, made, for example, in the form several plates mounted at an angle to the axis of the head.

2. The torch tip for burning gases according to claim 1, characterized in that the output sections of the ends of the torches of fuel gas low and high pressures are located at approximately the same height.

3. The tip according to claim 1, characterized in that the shaped shell has a cylindrical shape.

4. The tip according to claim 1, characterized in that the output part of the profiled shell is made in the form of a cone.