RU2522341C1 - Fuel combustion method, and general-purpose burner - Google Patents
Fuel combustion method, and general-purpose burner Download PDFInfo
- Publication number
- RU2522341C1 RU2522341C1 RU2013110156/06A RU2013110156A RU2522341C1 RU 2522341 C1 RU2522341 C1 RU 2522341C1 RU 2013110156/06 A RU2013110156/06 A RU 2013110156/06A RU 2013110156 A RU2013110156 A RU 2013110156A RU 2522341 C1 RU2522341 C1 RU 2522341C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- type
- channel
- flame
- flow
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Предлагаемые решения относятся к способам и устройствам для сжигания газообразного топлива различной насыщенности по содержанию азота и других негорючих газов в топках печей нагрева нефти, путевых подогревателей, паровых и водогрейных котлов и т.д.The proposed solutions relate to methods and devices for burning gaseous fuels of various saturations according to the content of nitrogen and other non-combustible gases in the furnaces of oil heating furnaces, track heaters, steam and hot water boilers, etc.
Сжигание на факелах попутного нефтяного газа (ПНГ), особенно забалластированного ПНГ - с высоким содержанием азота (часто от 70 до 98%), приводит к выбросу большого объема соединений азота, образующихся на низких температурах горения (до 600°С), загрязняющих атмосферу. Для решения этой проблемы применяют различные способы утилизации ПНГ (физико-энергетические, термо-химические; химико-каталитические методы) с целью дальнейшего использования продуктов переработки в качестве топлива для получения электроэнергии на газотурбинных электростанциях и тепла.Flaring of associated petroleum gas (APG), especially of ballasted APG - with a high nitrogen content (often from 70 to 98%), leads to the release of a large volume of nitrogen compounds formed at low combustion temperatures (up to 600 ° C), polluting the atmosphere. To solve this problem, various methods of APG utilization are used (physical-energy, thermo-chemical; chemical-catalytic methods) in order to further use the processed products as fuel for generating electricity at gas turbine power plants and heat.
Кроме того, ПНГ применяют в качестве топлива в установках для подогрева нефти, используемых непосредственно на промыслах при подготовке нефти для передачи в нефтепровод и на нефтеперерабатывающих предприятиях.In addition, APG is used as fuel in oil preheaters, used directly in the fields when preparing oil for transmission to the oil pipeline and oil refineries.
Известен способ сжигания ПНГ (патент №52921, опубл. 27.04.2006, №53178, опубл. 10.05.2006, ОАО «Нефтемаш», г.Екатеринбург). При этом ПНГ подают на сопло горелки нагревателя нефти. Горелка работает от одного вида топлива - ПНГ, подаваемого в достаточном количестве. Недостатком данного способа является невозможность использования негорючего ПНГ с повышенным содержанием азота и других негорючих газов. Такие газы невозможно использовать в качестве основного топлива.A known method of burning APG (patent No. 52921, publ. 04/27/2006, No. 53178, publ. 05/10/2006, OJSC "Neftemash", Yekaterinburg). At the same time, APG is fed to the nozzle of the burner of the oil heater. The burner operates on one type of fuel - associated gas supplied in sufficient quantities. The disadvantage of this method is the inability to use non-combustible APG with a high content of nitrogen and other non-combustible gases. Such gases cannot be used as the main fuel.
Для сжигания ПНГ обычно предварительно смешивают с природным газом. Далее готовую смесь подают на горелочное устройство. При этом снижается калорийность топлива и увеличивается потребление природного газа.For combustion, APG is usually pre-mixed with natural gas. Next, the finished mixture is fed to the burner device. At the same time, the calorific value of fuel decreases and the consumption of natural gas increases.
Ближайшим аналогом заявляемой способа и горелки являются способ интенсификации процесса сжигания топлива горелочное устройство для его реализации (патент №2453767, опубл. 20.11.2012, Чумак В.Т., г.Чехов), содержащее первый канал подачи топлива первого типа (жидкого) во вставке (форсунке) и практически соосно расположенный вокруг него кольцевой второй канал подачи топлива второго типа (газообразного), имеющий множество дополнительных боковых отверстий в выходной части трубопровода (коллектора газа), образующего этот канал. Второй канал для топлива расположен между двумя кольцевыми каналами подачи воздуха (внешним и внутренним). Во внутреннем воздушном канале расположен первый канал подачи топлива. На корпусе воздуховода внешнего канала установлено две ступени пластинчатых завихрителей, а на выходной части газового коллектора (втором канале подачи топлива) - множество радиальных отверстий для выхода газа между ступенями завихрителей. За счет ступенчатого перемешивания газа и воздуха формируют эффективную горючую газовоздушную смесь (ГВС). Таким образом, способ включает подачу потока воздуха, подачу потока топлива первого типа по первому каналу, розжиг потока топлива первого типа с получением первого пламени, а также подачу потока топлива второго типа по расположенному практически соосно с первым второму кольцевому каналу с множеством дополнительных боковых струйных выходов в выходной части трубопровода для получения второго пламени. Однако для розжига подают готовую ГВС с резким падением ее скорости при попадании в топку. При этом сжигание ПНГ возможно только совместно с жидким топливом из первого канала, используемым в том числе и для розжига горелки. Сжигание ПНГ с высоким содержанием негорючих газов невозможно, т.к. не образуется второе пламя.The closest analogue of the proposed method and the burner is a method of intensifying the process of burning fuel, a burner device for its implementation (patent No. 2453767, publ. 11/20/2012, Chumak VT, Chekhov), containing the first channel for supplying fuel of the first type (liquid) in an insert (nozzle) and an annular second second type (gaseous) fuel supply channel, substantially coaxially arranged around it, having a plurality of additional side holes in the outlet of the pipeline (gas collector) forming this channel. The second fuel channel is located between the two annular air supply channels (external and internal). In the internal air channel is the first fuel supply channel. Two stages of plate swirls are installed on the duct housing of the external channel, and on the output part of the gas manifold (second fuel supply channel) there are many radial openings for gas to exit between the steps of the swirls. Due to the stepwise mixing of gas and air, an effective combustible gas-air mixture (DHW) is formed. Thus, the method includes supplying an air stream, supplying a fuel stream of the first type through the first channel, igniting a fuel stream of the first type to produce a first flame, and also supplying a fuel stream of the second type located practically coaxially with the first second annular channel with many additional side jet exits in the outlet of the pipeline to obtain a second flame. However, for the ignition, the finished hot water supply is supplied with a sharp drop in its speed when it enters the furnace. Moreover, APG burning is possible only in conjunction with liquid fuel from the first channel, which is also used for ignition of the burner. Burning APG with a high content of non-combustible gases is impossible, because a second flame does not form.
Задачей предлагаемого способа сжигания топлива является возможность максимально эффективного сжигания ПНГ любого состава, в том числе забалластированного ПНГ I ступени сепарации с содержанием азота более 80% (до 98%), сведение к минимуму выбросов вредных веществ в атмосферу, при существенной экономии топлива высокого качества (природный газ, товарную нефть) в топках. При этом необходимость расхода топлива на факелах исчезает.The objective of the proposed method of burning fuel is the ability to efficiently burn APG of any composition, including ballasted APG of the first separation stage with a nitrogen content of more than 80% (up to 98%), minimizing emissions of harmful substances into the atmosphere, while significantly saving high-quality fuel ( natural gas, marketable oil) in furnaces. In this case, the need for fuel consumption on flares disappears.
Задачей предлагаемого устройства является создание простой и надежной конструкции горелки, позволяющей получить вышеуказанный технический результат.The objective of the proposed device is to create a simple and reliable design of the burner, which allows to obtain the above technical result.
Сущность изобретения.SUMMARY OF THE INVENTION
Для решения задачи служит способ сжигания топлива, включающий подачу потока воздуха, подачу потока топлива первого типа по первому каналу, розжиг потока топлива первого типа с получением первого пламени, а также подачу потока топлива второго типа по расположенному практически соосно с первым второму кольцевому каналу для получения второго пламени, а потоки воздуха и всех типов топлива являются регулируемыми. При этом первый канал расположен во втором канале без кольцевого воздушного канала между ними, а подачу потока топлива первого типа производят при практически прекращенном потоке воздуха. Кроме того, второй канал имеет множество дополнительных боковых струйных выходов, распределяя второй поток топлива на дополнительные потоки, кроме основного кольцевого потока. Подачу потока топлива второго типа по второму каналу для получения второго пламени производят под давлением, равным или превышающим давление потока топлива первого типа (от 1 до 30 раз), при постепенном увеличении подачи потока воздуха, предотвращающем отрыв первого и второго пламени.To solve the problem, a method of burning fuel is used, including supplying an air stream, supplying a fuel stream of the first type through the first channel, igniting a fuel stream of the first type to produce a first flame, and also supplying a fuel stream of the second type located almost coaxially with the first second annular channel to obtain second flame, and the flow of air and all types of fuel are adjustable. In this case, the first channel is located in the second channel without an annular air channel between them, and the fuel flow of the first type is produced when the air flow is practically stopped. In addition, the second channel has many additional side jet exits, distributing the second fuel stream to additional streams, except for the main annular stream. The fuel stream of the second type is fed through the second channel to obtain a second flame under pressure equal to or higher than the pressure of the fuel stream of the first type (from 1 to 30 times), with a gradual increase in the flow of air flow, which prevents the separation of the first and second flame.
Таким образом, в топку подают не готовую горючую ГВС, а производят раздельную подачу различных видов топлива. При этом негорючие газы топлива второго типа подают после розжига первого пламени, что по достижении высоких температур в топке позволяет полностью сжигать даже забалластированный ПНГ.Thus, not ready-made combustible hot water supply is supplied to the furnace, but separate supply of various types of fuel is performed. At the same time, non-combustible fuel gases of the second type are supplied after ignition of the first flame, which, upon reaching high temperatures in the furnace, even ballasted APG can be completely burned.
Целесообразно, чтобы подачу потока топлива второго типа производили после достижения температуры первого пламени, предотвращающей образование различных соединений азота и других вредных газов. При этом полностью исключается выброс вредных веществ в атмосферу.It is advisable that the fuel flow of the second type is produced after reaching the temperature of the first flame, which prevents the formation of various nitrogen compounds and other harmful gases. In this case, the emission of harmful substances into the atmosphere is completely eliminated.
Целесообразно, чтобы подачу потока воздуха производили бы по двум кольцевым каналам, между которыми производят подачу третьего потока топлива третьего типа по третьему кольцевому каналу с получением опережающего пламени, производят уменьшение третьего потока, посредством опережающего пламени производят розжиг первого пламени. При этом упомянутые каналы (для воздуха и третьего топлива) расположены практически соосно вокруг второго канала, а первый и второй каналы являются выступающими на величину не менее длины выходной части с множеством дополнительных боковых выходов, а потоки воздуха в каждом кольцевом канале являются регулируемыми.It is advisable that the air flow is produced through two annular channels between which a third fuel stream of the third type is fed through the third annular channel to produce an advancing flame, the third flow is reduced, and the first flame is ignited by means of the advancing flame. Moreover, the said channels (for air and the third fuel) are located almost coaxially around the second channel, and the first and second channels are protruding by at least the length of the output part with many additional side outputs, and the air flows in each annular channel are adjustable.
Целесообразно, чтобы перед подачей топлива первого типа мощность опережающего пламени уменьшали.It is advisable that before the supply of fuel of the first type the power of the leading flame is reduced.
Целесообразно, чтобы подачу топлива третьего типа постепенно прекращали, при этом горелку переводят в основной режим работы на топливе первого и второго типов. Такой режим выбирают при возможности уменьшения технологических нагрузок.It is advisable that the supply of fuel of the third type is gradually stopped, while the burner is transferred to the main mode of operation on fuel of the first and second types. This mode is selected if possible to reduce technological loads.
Для решения задачи служит горелка универсальная, содержащая трубопровод с множеством боковых струйных выходов в выходной части трубопровода, практически соосно расположенную вставку с первым каналом подачи топлива первого типа, образующую в трубопроводе кольцевой второй канал подачи топлива второго типа. Горелка выполнена с возможностью регулируемой подачи топлива в каждый из каналов. При этом трубопровод содержит корпус и съемную насадку, в которой выполнены упомянутые струйные выходы. Топливо первого типа обычно горит хорошо, а топливо второго типа имеет худшие характеристики горючести (как правило это ПНГ I ступени сепарации, в том числе забалластированный ПНГ), которое подают под давлением, равным либо превышающим в пределах от 1 до 30 раз давление топлива первого типа. To solve the problem, a universal burner is used, containing a pipeline with many lateral jet outlets in the outlet of the pipeline, an almost coaxially located insert with a first fuel supply channel of the first type, forming an annular second fuel supply channel of the second type in the pipeline. The burner is made with the possibility of adjustable fuel supply to each of the channels. In this case, the pipeline comprises a housing and a removable nozzle, in which the aforementioned jet exits are made. The fuel of the first type usually burns well, and the fuel of the second type has worse combustibility characteristics (as a rule, it is APG of the first stage of separation, including ballasted APG), which is supplied at a pressure equal to or exceeding the pressure of the fuel of the first type in the range from 1 to 30 times .
Целесообразно, чтобы на корпусе была закреплена заглушка.It is advisable that the cap was fixed on the housing.
Целесообразно, чтобы множество струйных выходов были выполнены радиальными группами, расположенными равномерно по поверхности насадки.It is advisable that the plurality of inkjet exits are made by radial groups arranged uniformly over the surface of the nozzle.
Целесообразно, чтобы торец вставки выступал за торец насадки.It is advisable that the end face of the insert protrudes beyond the end face of the nozzle.
Целесообразно, чтобы выходная часть вставки была выполнена конически расширяющейся.It is advisable that the output of the insert was made conically expandable.
Целесообразно, чтобы расширяющаяся часть вставки была выполнена съемной.It is advisable that the expanding part of the insert is removable.
Целесообразно также, чтобы горелка дополнительно содержала два практически соосно расположенных кольцевых канала подвода воздуха (внешний и внутренний) и кольцевой третий (внешний) канал подвода топлива третьего типа между ними. При этом каналы для подвода топлива первого и второго типа выполнены выступающими на величину не менее длины выходной части с множеством дополнительных боковых выходов, а каналы выполнены с возможностью регулируемой подачи воздуха в каждый из них.It is also advisable that the burner additionally contains two practically coaxially arranged annular air supply channels (external and internal) and an annular third (external) fuel supply channel of the third type between them. Moreover, the channels for supplying fuel of the first and second type are made protruding by an amount not less than the length of the output part with many additional side outputs, and the channels are made with the possibility of adjustable air supply to each of them.
Предложенная горелка универсальная (ГУ) имеет простую конструкцию, не требующую существенных материальных затрат при изготовлении. ГУ может быть применена для реализации способа сжигания топлива в топках путевых подогревателей (ПП) нефти, воды, соль-воды типа ПП-1,6, ПП-0,63, ПНПТ-1,6, ПНПТ-0,63 в печи нагрева нефти ГПС-1, П-15 и т.п. ГУ могут устанавливать непосредственно в специальное отверстие топки, при этом в ней выполняют отверстие для воздуховода.The proposed universal burner (GU) has a simple design that does not require significant material costs in the manufacture. PG can be used to implement the method of burning fuel in the furnaces of track heaters (PP) of oil, water, salt-water like PP-1.6, PP-0.63, PNPT-1.6, PNPT-0.63 in a heating furnace GPS-1, P-15 oil, etc. PG can be installed directly in a special hole in the furnace, while a hole for the duct is made in it.
Кроме того, ГУ могут устанавливать в широко применяющихся горелочные устройства, относящееся к горелкам с принудительной подачей воздуха без предварительного смешивания (по ГОСТ 21204-83 «Горелки газовые промышленные») - типа ГМ, ГГВ или ГМГ (ГМГ-1,5, ГМГ-2М) - в штатное отверстие для паромеханической или механической форсунки.In addition, GUs can be installed in widely used burner devices related to burners with forced air supply without preliminary mixing (according to GOST 21204-83 “Industrial gas burners”) - such as GM, GGV or GMG (GMG-1,5, GMG- 2M) - into a regular hole for a steam-mechanical or mechanical nozzle.
Далее осуществление способа сжигания топлива в предпочтительном варианте его исполнения будет показано на примере работы ГУ в предпочтительном варианте, установленной в горелку типа ГМГ, а также непосредственно в топку.Further, the implementation of the method of burning fuel in the preferred embodiment will be shown on the example of the operation of the GU in the preferred embodiment, installed in the burner type GMG, as well as directly into the furnace.
На фиг.1 представлен чертеж горелки универсальной в предпочтительном варианте исполнения, установленной в горелку типа ГМГ.Figure 1 presents a drawing of a universal burner in a preferred embodiment, installed in a burner type GMG.
В Таблице представлены основные варианты использования топлива первого и второго типов и предпочтительное давление во втором канале в горелке универсальной.The table shows the main options for using fuel of the first and second types and the preferred pressure in the second channel in the universal burner.
Изображенная на фиг.1 горелка универсальная (ГУ) содержит образующие трубопровод цилиндрические корпус 1 с насадкой 2, в которой выполнены отверстия 3, и вставку 4 с первым каналом подачи топлива первого типа 5. Вставка образует с трубопроводом кольцевой второй канал подачи топлива второго типа 6 с множеством дополнительных выходных отверстий в выходной части. ГУ соосно установлена через установочное отверстие во входном торце корпуса комбинированной горелки 7. За счет того, что трубопровод и вставка ГУ выступают за выходной торец корпуса комбинированной горелки 7 на длину насадки, каналы 5 и 6 являются выступающими. Корпус горелки 7 содержит два соосно расположенных кольцевых канала, внешний канал подвода воздуха 8 предназначен для первичного воздуха, внутренний канал подвода воздуха 9 (кольцевой за счет установки ГУ) - для вторичного воздуха, между которыми находится кольцевой третий канал подвода топлива третьего типа 10.The universal burner (GI) shown in Fig. 1 contains a cylindrical body forming a pipeline 1 with a nozzle 2, in which holes 3 are made, and an insert 4 with a first fuel supply channel of the first type 5. The insert forms an annular second fuel supply channel of the second type 6 with the pipeline with many additional outlet openings. The control unit is coaxially mounted through the mounting hole in the inlet end of the combination burner housing 7. Due to the fact that the pipeline and the insert of the control unit protrude beyond the output end of the combination burner housing 7 by the nozzle length, the channels 5 and 6 are protruding. The burner body 7 contains two coaxially located annular channels, the external air supply channel 8 is for primary air, the internal air supply channel 9 (ring due to the installation of the GU) is for secondary air, between which there is a third third type of fuel supply channel 10.
Подача потоков топлива и воздуха на каждый из каналов горелки осуществляется подсоединением к системам подачи соответствующих сред посредством патрубков или резьбы и может изменяться различными регуляторами подачи топлива, вентиляторами. Эти объекты широко известны, не являются предметом заявки и поэтому не описываются.The flow of fuel and air to each of the channels of the burner is carried out by connecting to the supply systems of the corresponding media through pipes or threads and can be changed by various fuel supply regulators, fans. These objects are widely known, are not the subject of the application and therefore are not described.
Для осуществления изобретения изготавливают детали ГУ из стальных труб, размеры которых подбирают в зависимости от требуемой мощности и видов топлива, а при установке горелки в готовые горелочные устройства - и в зависимости от размеров отверстия в их торце. Например, при установке ГУ в ГМГ-1,5 для корпуса и насадки используют трубку диаметром от 32 до 50 мм, а для вставки - от 15 до 32 мм. На корпусе ГУ закрепляют патрубок для подачи топлива. На насадке просверливают отверстия диаметром от 2 до 5 мм. Размер, количество и расположение отверстий варьируют в зависимости от необходимых показателей ГУ. В данном исполнении выполняют три/четыре группы радиально расположенных отверстий по три/четыре в каждой, группы равномерно разнесены по поверхности насадки. Для соединения корпуса и насадки нарезают трубную резьбу. Со стороны насадки вставка имеет конусное расширение (выполняется привариванием отдельной детали в виде полого усеченного конуса либо прокаткой выходной части вставки). За счет расширения достигаются необходимые направление подачи топлива и размер кольцеобразного канала 6.To carry out the invention, GU parts are made of steel pipes, the sizes of which are selected depending on the required power and types of fuel, and when the burner is installed in the finished burner devices, and depending on the size of the hole in their end face. For example, when installing a GU in GMG-1.5, a tube with a diameter of 32 to 50 mm is used for the body and nozzle, and for the insert from 15 to 32 mm. A nozzle for supplying fuel is fixed on the housing of the PG. Holes with a diameter of 2 to 5 mm are drilled on the nozzle. The size, number and location of the holes vary depending on the required indicators GU. In this design, three / four groups of radially spaced holes are made, three / four each, the groups are evenly spaced on the surface of the nozzle. To connect the body and nozzle, a pipe thread is cut. On the nozzle side, the insert has a cone extension (performed by welding a separate part in the form of a hollow truncated cone or by rolling the output part of the insert). Due to the expansion, the necessary direction of fuel supply and the size of the annular channel 6 are achieved.
Вставку продевают в корпус ГУ, располагая их соосно, заглушают кольцеобразный канал 6 со стороны подачи топлива за патрубком, чем закрепляют один конец вставки. Другой конец вставки закрепляют к корпусу точечно, не перекрывая кольцеобразный канал. На корпус наворачивают насадку. При этом торец вставки немного выступает за торец насадки.The insert is threaded into the housing of the PG, positioning them coaxially, drown off the annular channel 6 from the side of the fuel supply behind the nozzle, thereby securing one end of the insert. The other end of the insert is fixed to the housing pointwise without blocking the annular channel. A nozzle is screwed onto the body. In this case, the end face of the insert slightly protrudes beyond the end face of the nozzle.
Для данного исполнения полученную конструкцию ГУ устанавливают в корпус горелки 7 с двумя кольцевыми каналами 8 и 9 подвода воздуха и третьим каналом подвода топлива 10 между ними, установленную в топке со смотровыми окнами. Установку производят через отверстие во внутренний канал подачи воздуха так, чтобы насадка выступала за выходной торец корпуса горелки. В случае, когда диаметр корпуса меньше диаметра установочного отверстия, его закрывают закрепленной на корпусе ГУ цилиндрической заглушкой с кольцеобразным торцом, плотно прилегающей к корпусу горелки 7.For this design, the resulting design of the GU is installed in the burner body 7 with two annular channels 8 and 9 for supplying air and a third channel for supplying fuel 10 between them, installed in the furnace with viewing windows. Installation is made through an opening in the internal air supply channel so that the nozzle protrudes beyond the output end of the burner body. In the case when the diameter of the housing is less than the diameter of the mounting hole, it is closed with a cylindrical plug fixed to the housing of the PG with an annular end face that fits tightly to the burner body 7.
Из кольцевых каналов комбинированной горелки при работе выходят кольцевые потоки воздуха, топлива второго и третьего типов, а из первого канала 5 - струйный поток топлива первого типа.During operation, ring flows of air, fuel of the second and third types exit from the annular channels of the combined burner, and the jet stream of fuel of the first type flows from the first channel 5.
1. Работа ГУ в комбинации с горелкой типа ГМГ (ГУ установлена в топку через штатное отверстие ГМГ. Установка дутьевого вентилятора не требуется).1. Operation of the GU in combination with a burner of the GMG type (the GU is installed in the furnace through the regular hole of the GMG. Installation of a blower fan is not required).
В качестве топлива первого типа используют природный газ, горючий ПНГ - II ступени сепарации либо легкие фракции ПНГ, образуются от испарения на II или III ступенях сепарации.The first type of fuel used is natural gas, combustible APG - II separation stage, or light fractions of APG, formed from evaporation at the II or III separation stages.
В качестве топлива третьего типа используют топливо высокого качества - природный газ либо горючий ПНГ (в том числе ПНГ II ступени сепарации или легкие фракции (метан, бутан или другие).As a fuel of the third type, high quality fuel is used - natural gas or combustible APG (including APG of the II separation stage or light fractions (methane, butane or others).
При этом в качестве топлива второго типа предпочтительно использовать ПНГ I ступени сепарации - горючий или забалластированный ПНГ для полного его сжигания.At the same time, it is preferable to use APG of the first separation stage as fuel of the second type — combustible or ballasted APG for its complete combustion.
Рассмотрим совместное сжигание ПНГ II ступени сепарации (первый тип), ПНГ I ступени сепарации/забалластированного ПНГ (второй тип), природного газа (третий тип).Consider the joint combustion of APG of the 2nd stage of separation (first type), APG of the 1st stage of separation / ballasted APG (second type), natural gas (third type).
На горелку от газорегуляторной установки в каналы 10, 8, 9 подают соответственно дополнительный поток топлива третьего типа под давлением 0,05 кгс/см2, и два регулируемых потока воздуха - первичный и вторичный - под давлением 2-3 мм/возд.ст. (посредством управляемых вентиляторов), получая три кольцеобразных потока. Производят розжиг опережающего пламени, устанавливают минимальную нагрузку, практически прекращая подачу воздуха и уменьшая пламя. Затем в опережающее пламя по первому каналу подачи топлива 5 подают топливо первого типа под низким давлением - от 0,01 до 0,1 кгс/см2, которое загорается от опережающего пламени и образует внутреннее первое пламя. При необходимости увеличивают подачу топлива третьего типа для розжига первого. Температура в топке за счет горения топлива двух видов быстро растет, достигая значений предотвращающих образование различных вредных соединений азота. Последним во второй канал горелки (ГУ) подают топливо второго типа, постепенно увеличивая давление до давления, равного давлению топлива первого типа, постепенно доводя давление до высокого - от 0,1 до 3 кг/см3. На определенном этапе (зависит от характеристик горючести топлива) и за счет высокой температуры происходит розжиг второго пламени. Показатели максимального давления зависят от характеристик газа - чем выше содержание негорючих газов в ПНГ, тем давление выше. Одновременно с наращиванием давления постепенно увеличивают давление воздуха. Регулирование потока воздуха и топлива на каждом этапе позволяет избежать отрыва пламени (первого и/или второго). При этом через струнные выходы насадки более легкие негорючие газы (азот, гелий, их негорючие соединения) вытесняются, попадают в топку, где вредные соединения разлагаются, при этом других соединений при высокой температуре не образуется (в отличие от сжигания при низких температурах на факелах), и вытесняются в атмосферу через дымовую трубу топки, не участвуя в горении. Под воздействием избыточного давления во втором канале и потока воздуха следом за легкими - оставшиеся более тяжелые газы, вытесненные через дополнительные струйные выходы и кольцевое отверстие второго канала, увлекаются вглубь топки, горение поддерживается первым пламенем, достаточным давлением (не меньше, а предпочтительно больше давления первого топлива) и высокой температурой первого пламени и всей топки (от 900 до 2100°C).An additional flow of fuel of the third type is supplied to the burner from the gas control unit in channels 10, 8, 9, respectively, at a pressure of 0.05 kgf / cm 2 , and two adjustable air flows - primary and secondary - under a pressure of 2-3 mm / air. (via controlled fans), getting three ring-shaped flows. Ignite the leading flame, set the minimum load, practically stopping the air supply and reducing the flame. Then, the first type of fuel is fed into the leading flame through the first fuel supply channel 5 at a low pressure - from 0.01 to 0.1 kgf / cm 2 , which ignites from the leading flame and forms the inner first flame. If necessary, increase the fuel supply of the third type to ignite the first. The temperature in the furnace due to the combustion of two types of fuel rises rapidly, reaching values that prevent the formation of various harmful nitrogen compounds. The second type of fuel is fed into the second burner channel (GU), the second type, gradually increasing the pressure to a pressure equal to the pressure of the first type of fuel, gradually bringing the pressure to high - from 0.1 to 3 kg / cm 3 . At a certain stage (depending on the combustibility characteristics of the fuel) and due to the high temperature, the second flame is ignited. The maximum pressure indicators depend on the characteristics of the gas - the higher the content of non-combustible gases in the APG, the higher the pressure. Simultaneously with the increase in pressure, the air pressure is gradually increased. Regulation of the flow of air and fuel at each stage avoids the separation of the flame (first and / or second). At the same time, lighter non-combustible gases (nitrogen, helium, their non-combustible compounds) are displaced through the nozzle string exits and enter the furnace, where harmful compounds decompose, while other compounds are not formed at high temperatures (unlike burning at low temperatures in flares) , and are forced out into the atmosphere through the chimney of the furnace without participating in combustion. Under the influence of excess pressure in the second channel and the air flow behind the lungs, the remaining heavier gases displaced through the additional jet outlets and the annular opening of the second channel are carried deep into the furnace, combustion is supported by the first flame, sufficient pressure (not less, and preferably more than the pressure of the first fuel) and the high temperature of the first flame and the entire furnace (from 900 to 2100 ° C).
То есть подачу топлива второго типа (даже забалластированного ПНГ), его розжиг и полное сгорание обеспечивают непосредственно в топке за счет первого и второго (с дополнительными выходами) каналов подачи воздуха и достаточной тяги воздуха. Контроль процесса горения производят визуально через смотровые окна топки либо датчиками горения. При таком способе сжигания топлива общий поток пламени увеличивается на величину от 0,5 до 1,2 м по сравнению с обычным в зависимости от мощности горелки и давления подачи каждого вида топлива. Тем самым обеспечивается более равномерный прогрев поверхности топки, увеличивается ее КПД.That is, the fuel supply of the second type (even ballasted APG), its ignition and complete combustion are provided directly in the furnace due to the first and second (with additional outlets) air supply channels and sufficient air draft. The combustion process is monitored visually through the inspection windows of the furnace or by combustion sensors. With this method of burning fuel, the total flame flow increases by a value from 0.5 to 1.2 m compared to conventional, depending on the power of the burner and the supply pressure of each type of fuel. This ensures a more uniform heating of the surface of the furnace, increasing its efficiency.
В зависимости от технологических нагрузок и качества топлива первого и второго типов подачу природного газа могут постепенно прекратить (при достаточной температуре - после розжига первого пламени), при этом горелка продолжает работу только за счет ГУ и вторичного воздуха.Depending on the technological loads and the quality of the fuel of the first and second types, the supply of natural gas may be gradually stopped (at a sufficient temperature - after ignition of the first flame), while the burner continues to operate only at the expense of the control unit and secondary air.
При таком режиме используют от 30 до 20% топлива третьего типа и от 70 до 80% топлива первого и второго типов.In this mode, 30 to 20% of the fuel of the third type is used and from 70 to 80% of the fuel of the first and second types.
Кроме того, при возможности снижения нагрузки, регулированием можно подобрать режимы, когда принудительной подачи воздуха не требуется, а на ГУ поддерживают горение при низком давлении в первом и втором каналах и естественной тяге дымовой трубы за счет достаточного притока воздуха через смотровые отверстия топки.In addition, if it is possible to reduce the load, the regulation can choose the modes when forced air supply is not required, and the combustion is maintained at the low pressure in the first and second channels and the natural draft of the chimney due to a sufficient air flow through the inspection openings of the furnace.
Таким образом, горелка (и ГУ) работает по диффузионно-инжекционному принципу.Thus, the burner (and the PG) works according to the diffusion-injection principle.
При испытаниях устройства на установке подготовки нефти установлено, что пропускная способность ГУ по ПНГ I ступени сепарации составляет до 16000 нм3/сут, по ПНГ II ступени сепарации - до 2000 нм3/сут, в зависимости от входного давления газа. При этом за месяц абсолютная экономия природного газа за счет остановки сжигания ПНГ на факеле и переводе их на горелки путевого подогревателя составила от 130000 до 140000 нм3.When testing the device at an oil treatment unit, it was found that the capacity of the gas supply for APG of the first stage of separation is up to 16000 nm 3 / day, for the APG of the second stage of separation - up to 2000 nm 3 / day, depending on the inlet gas pressure. Moreover, over the course of a month, the absolute saving of natural gas due to stopping the flaring of APG and transferring them to the burners of the track heater amounted to 130,000 to 140,000 nm 3 .
2. Работа ГУ в автономном режиме.2. Work GU offline.
Основные варианты сочетаний топлива первого и второго типов с указанием предпочтительного давления во втором канале при использовании автономной ГУ указаны в Таблице.The main options for combining fuels of the first and second types with an indication of the preferred pressure in the second channel when using an autonomous PG are indicated in the Table.
Горелку устанавливают в специальное отверстие топки, закрывая его полностью, К другому отверстию (воздуховод) подключают регулируемое устройство подачи воздуха.The burner is installed in a special hole in the furnace, closing it completely. An adjustable air supply device is connected to another hole (duct).
Осуществляют предварительную продувку (вентиляцию) топки в течение времени до 15-20 мин. Далее уменьшают либо полностью прекращают подачу потока воздуха, закрывая шибера. Производят подачу потока первого типа топлива под низким давлением, производят его розжиг. Постепенно увеличивают подачу воздуха для прогрева печи и достижения температуры, достаточной для безотходного сжигания выбранного типа второго топлива. Подают топливо второго типа, плавно увеличивая давление второго потока до розжига второго пламени. Постепенно увеличивают давление второго топлива, доводя до необходимо высокого при одновременном увеличении потока воздуха. Регулируют подачу воздуха и топлива, контролируя наличие пламени.Carry out a preliminary purge (ventilation) of the furnace for up to 15-20 minutes. Next, reduce or completely stop the flow of air, closing the gate. Produce a flow of the first type of fuel under low pressure, produce its ignition. Gradually increase the air supply to warm the furnace and achieve a temperature sufficient for non-waste combustion of the selected type of second fuel. Fuel of the second type is supplied, gradually increasing the pressure of the second stream until the second flame is ignited. Gradually increase the pressure of the second fuel, bringing to the necessary high while increasing air flow. Regulate the flow of air and fuel, controlling the presence of flame.
Розжиг второго пламени возможен также при низком давлении топлива во втором канале, при этом достаточно давления воздуха (тяги), создаваемого дымовой трубой топки, печи, ПП.Ignition of the second flame is also possible with low fuel pressure in the second channel, while the air pressure (draft) created by the chimney of the furnace, furnace, and PP is sufficient.
Заявленный технический результат может быть достигнут и при других конструкциях ГУ без изменения сущности заявляемых ГУ и способа, например:The claimed technical result can be achieved with other GU designs without changing the essence of the claimed GU and method, for example:
- при необходимости диаметр насадки может быть больше диаметра корпуса;- if necessary, the diameter of the nozzle may be larger than the diameter of the housing;
- корпус и насадка могут быть выполнены в виде единой детали трубопровода;- the body and nozzle can be made in the form of a single part of the pipeline;
- при выполнении вставки в виде ровного цилиндра, без конусного расширения на выходе, кольцевой размер выходного отверстия насадки для достижения оптимального размера кольцеобразного канала уменьшают до необходимой ширины кольцевого отверстия любыми известными способами (например, частично заглушая его либо выполняя его в виде конусного сужения). Кроме того, расширяющаяся часть вставки может быть съемной.- when inserting in the form of an even cylinder, without conical expansion at the outlet, the annular size of the nozzle outlet to reduce the size of the annular channel to the required width of the annulus by any known means (for example, by partially drowning it or by making it in the form of a cone narrowing). In addition, the expandable portion of the insert may be removable.
При установке горелки с ГУ в топках путевых нагревателей, печах нагрева нефти не требуется газорегуляторной установки, т.к. ГУ устойчива к отрыву и проскоку пламени даже при колебаниях давления до 2-х кгс/см2 на входах в ГУ. Поэтому при автономной установке ГУ не требуется дорогостоящих газорегуляторных установок в отличии от случаев использования известных горелок, в том числе типа ГМГ.When installing a burner with gas in the furnaces of track heaters, oil heating furnaces, a gas control unit is not required, because The PG is resistant to separation and slip of the flame even with pressure fluctuations up to 2 kgf / cm 2 at the entrances to the PG. Therefore, with a self-contained GU installation, expensive gas control units are not required, in contrast to the use of known burners, including the type of GMG.
Таким образом, описанные способ и ГУ позволяют использовать применяемый ранее для сжигания ПНГ на факелах природный газ - для поддержания горения ПНГ в топках, получая при этом двойную экономию и обеспечивая утилизацию ПНГ (в том числе I и II ступеней сепарации) на объектах нефтедобычи до 100%.Thus, the described method and PG allow the use of natural gas previously used for flaring APG to flare APG in furnaces, while achieving double savings and ensuring utilization of APG (including I and II separation stages) at oil production facilities up to 100 %
Кроме того, исключается выброс вредных веществ в атмосферу, т.к. при воздействии высоких температур в топке вредных азотных соединений не образуется, а в атмосферу выбрасывается чистый азот. Поэтому удается избежать штрафных санкций за загрязнение окружающей среды.In addition, the emission of harmful substances into the atmosphere is excluded, as when exposed to high temperatures, no harmful nitrogen compounds are formed in the furnace, and pure nitrogen is released into the atmosphere. Therefore, penalties for environmental pollution are avoided.
Claims (13)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013110156/06A RU2522341C1 (en) | 2013-03-06 | 2013-03-06 | Fuel combustion method, and general-purpose burner |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013110156/06A RU2522341C1 (en) | 2013-03-06 | 2013-03-06 | Fuel combustion method, and general-purpose burner |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2522341C1 true RU2522341C1 (en) | 2014-07-10 |
Family
ID=51217324
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013110156/06A RU2522341C1 (en) | 2013-03-06 | 2013-03-06 | Fuel combustion method, and general-purpose burner |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2522341C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU169606U1 (en) * | 2016-06-28 | 2017-03-24 | Дмитрий Витальевич Арсибеков | BURNER DEVICE |
| RU2783585C1 (en) * | 2022-05-05 | 2022-11-14 | Акционерное общество "Белкамнефть" имени А.А. Волкова | Method for co-combustion of gaseous fuels |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU338748A1 (en) * | В. Д. Днепровский, В. П. Панфилов , Ю. С. Казаков | GAS-MAZUT BURNER | ||
| SU1065658A1 (en) * | 1982-08-11 | 1984-01-07 | Среднеазиатский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Института Использования Газа В Народном Хозяйстве И Подземного Хранения Нефти,Нефтепродуктов И Сжиженных Газов | Combined type burner |
| SU1290035A1 (en) * | 1985-08-14 | 1987-02-15 | Предприятие П/Я А-3513 | Burner |
| US5857846A (en) * | 1996-05-06 | 1999-01-12 | Abb Research Ltd. | Burner |
| RU2197685C1 (en) * | 2002-02-08 | 2003-01-27 | Открытое акционерное общество "Энергомашкорпорация" | Burner |
| RU114514U1 (en) * | 2011-11-30 | 2012-03-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Gas oil burner |
| RU2453767C2 (en) * | 2008-05-12 | 2012-06-20 | Виктор Ташеевич Чумак | Method to intensify process of fuel burning and burner device for its realisation |
-
2013
- 2013-03-06 RU RU2013110156/06A patent/RU2522341C1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU338748A1 (en) * | В. Д. Днепровский, В. П. Панфилов , Ю. С. Казаков | GAS-MAZUT BURNER | ||
| SU1065658A1 (en) * | 1982-08-11 | 1984-01-07 | Среднеазиатский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Института Использования Газа В Народном Хозяйстве И Подземного Хранения Нефти,Нефтепродуктов И Сжиженных Газов | Combined type burner |
| SU1290035A1 (en) * | 1985-08-14 | 1987-02-15 | Предприятие П/Я А-3513 | Burner |
| US5857846A (en) * | 1996-05-06 | 1999-01-12 | Abb Research Ltd. | Burner |
| RU2197685C1 (en) * | 2002-02-08 | 2003-01-27 | Открытое акционерное общество "Энергомашкорпорация" | Burner |
| RU2453767C2 (en) * | 2008-05-12 | 2012-06-20 | Виктор Ташеевич Чумак | Method to intensify process of fuel burning and burner device for its realisation |
| RU114514U1 (en) * | 2011-11-30 | 2012-03-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Gas oil burner |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU169606U1 (en) * | 2016-06-28 | 2017-03-24 | Дмитрий Витальевич Арсибеков | BURNER DEVICE |
| RU2783585C1 (en) * | 2022-05-05 | 2022-11-14 | Акционерное общество "Белкамнефть" имени А.А. Волкова | Method for co-combustion of gaseous fuels |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0008842A1 (en) | Burner for gaseous fuels of differing calorific values using preheated combustion air | |
| DK148696B (en) | PROCEDURE FOR LIGHTING A COBBURN BURNER FLAME | |
| EP2249081B1 (en) | Biomass center air jet burner | |
| CN101907295A (en) | Low-NOx combustor for combusting coal water slurry and combustion method | |
| US4438707A (en) | Apparatus for directly igniting low-grade solid fuel powders in cold combustion chambers | |
| RU2522341C1 (en) | Fuel combustion method, and general-purpose burner | |
| JPS59500482A (en) | burner | |
| CN210345456U (en) | Dual-purpose combustor of living beings gas and natural gas | |
| RU134289U1 (en) | UNIVERSAL BURNER | |
| CN103773506B (en) | Double-cracking integrated furnace for biomasses | |
| RU187026U1 (en) | UNIVERSAL GAS BURNER | |
| RU151129U1 (en) | FUEL AND FUEL BURNER | |
| RU134288U1 (en) | BURNER DEVICE (OPTIONS) | |
| RU2267055C1 (en) | Method for common burning of natural gas and dust of carbon- containing material in vertical prismatic tetrahedral fire box of boiler | |
| RU2565737C1 (en) | Vortex burner for combustion of solid powdered fuel | |
| CN110006038A (en) | Incinerator, which is matched, applies burning stove | |
| RU2541370C1 (en) | Burner for combustion of gaseous and/or liquid fuel | |
| RU2432530C1 (en) | Burner for combustion of gaseous and/or liquid fuel with reduced exhaust of nitrogen oxides | |
| RU2370702C1 (en) | Burner device | |
| RU2339878C2 (en) | Method of plasma-coal lighting up of boiler and associated plant | |
| RU220526U1 (en) | Gas burner with pre-mixing unit | |
| KR101048034B1 (en) | Burner device for cement kiln | |
| RU98537U1 (en) | BURNER FOR COMBUSTION OF GAS AND / OR LIQUID FUEL WITH THE REDUCED EMISSION OF NITROGEN OXIDES | |
| CN114183758B (en) | Device for burning wastes by low-calorific-value gas | |
| CN205026660U (en) | Combustor and entrained flow gasifica tion stove |