RU2558823C1

RU2558823C1 - Device for combustion of hydrocarbon fluid

Info

Publication number: RU2558823C1
Application number: RU2014135794/03A
Authority: RU
Inventors: Владимир Викторович Черниченко; Владислав Юрьевич Климов
Original assignee: Владислав Юрьевич Климов
Priority date: 2014-09-02
Filing date: 2014-09-02
Publication date: 2015-08-10

Abstract

FIELD: energy engineering.

SUBSTANCE: device comprises a shell with a shaped inlet and outlet, mounted on the frame, a pilot burner located inside the shell, a mixing head representing two toroid-shaped collectors located on the same axis, in which the pneumatic nozzles connecting them are set, at that one collector is connected to the system of feeding compressed air or steam and the other collector is connected to the hydrocarbon fluid feeding system.

EFFECT: increase in efficiency and completeness of combustion process of hydrocarbon fluid.

2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для сжигания углеводородного флюида с целью его утилизации.The invention relates to devices for burning hydrocarbon fluid with a view to its disposal.

В настоящее время, при проведении гидродинамических испытаний скважин, образуется значительное количество загрязненного углеводородного флюида, который подлежит утилизации. Такой загрязненный углеводородный флюид обычно включает смесь нефти, углеводородного газа и воды, при этом он может содержать мелкие частицы, токсичные газы, такие как сероводород, а также присадки к буровому раствору и жидкости для очистки скважин. В случае недостаточно развитой инфраструктуры месторождения, предназначенной для переработки и транспортировки нефти и других углеводородных компонентов, углеводородный флюид часто утилизируют путем сжигания. Сжигание углеводородного флюида сложно обеспечить, поскольку его горение сопровождается выделением значительного количества опасных химических веществ, сильным шумом, а также выделением большого количества тепла, что негативно влияет на окружающую среду и условия труда персонала. Уровень загрязнения окружающей среды непосредственно связан с эффективностью и полнотой протекания процесса сжигания углеводородного флюида.Currently, when conducting hydrodynamic testing of wells, a significant amount of contaminated hydrocarbon fluid is formed, which must be disposed of. Such contaminated hydrocarbon fluid typically includes a mixture of oil, hydrocarbon gas and water, while it may contain fine particles, toxic gases such as hydrogen sulfide, as well as drilling fluid additives and well cleaning fluids. In the case of insufficiently developed infrastructure of the field, intended for the processing and transportation of oil and other hydrocarbon components, hydrocarbon fluid is often disposed of by burning. The burning of hydrocarbon fluid is difficult to ensure, since its combustion is accompanied by the release of a significant amount of hazardous chemicals, loud noise, and the release of a large amount of heat, which negatively affects the environment and working conditions of personnel. The level of environmental pollution is directly related to the efficiency and completeness of the process of burning hydrocarbon fluid.

Известна горелка, предназначенная для сжигания сырой нефти с целью ее утилизации, содержащая раму, на стойках которой закреплены передний и задний конус, установленные с кольцевым зазором по отношению друг к другу, причем в упомянутом кольцевом зазоре и на срезе переднего конуса расположены коллекторы подачи сжатого горючего газ, при этом во входной части заднего конуса расположены факельная и пилотная горелка (патент US 3995985 - прототип).A burner is known for burning crude oil for the purpose of its utilization, comprising a frame, on whose uprights a front and rear cone are mounted, mounted with an annular gap relative to each other, and compressed fuel supply manifolds are located in said annular gap and at a front cone cut. gas, while in the inlet of the rear cone are a torch and pilot burner (US patent 399595985 - prototype).

Указанная горелка работает следующим образом.The specified burner operates as follows.

Сжатый воздух и сырая нефть подаются в факельную горелку, расположенную во входной части заднего конуса. В факельной горелке сырая нефть дробится на мельчайшие частицы и смешивается с воздухом, образуя горючую смесь. Поджиг полученной горючей смеси осуществляется от факела пилотной горелки, закрепленной во входной части заднего конуса. Воздух, необходимый для горения, поступает из входной части заднего конуса. Горючий газ под высоким давлением поступает из коллекторов, расположенных в кольцевом зазоре между конусами и на срезе переднего конуса. Введение горючего газа под высоким давлением придает вихревое движение пламени, а также обеспечивает приток дополнительного количества воздуха.Compressed air and crude oil are fed to a torch burner located in the inlet of the rear cone. In a torch burner, crude oil is crushed into tiny particles and mixed with air to form a combustible mixture. The ignition of the resulting combustible mixture is carried out from the torch of the pilot burner, fixed in the inlet of the rear cone. The air required for combustion comes from the inlet of the rear cone. High pressure flammable gas comes from collectors located in the annular gap between the cones and at the cut of the front cone. The introduction of combustible gas under high pressure gives a swirling motion of the flame, and also provides an influx of additional air.

Основным недостатком указанной горелки являются значительная сложность смесеобразования при недостаточно высокой эффективности сжигания сырой нефти в горелке.The main disadvantage of this burner is the significant complexity of mixture formation with insufficiently high efficiency of burning crude oil in the burner.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и снижение уровня загрязнения окружающей среды за счет повышения эффективности и полноты процесса сжигания углеводородного флюида.The objective of the invention is to remedy these disadvantages and reduce environmental pollution by increasing the efficiency and completeness of the process of burning hydrocarbon fluid.

Решение указанной задачи достигается тем, что предложенное устройство для сжигания углеводородного флюида согласно изобретению содержит, как минимум, обечайку с профилированным входом и выходом, установленную на раме, дежурную горелку, расположенную внутри обечайки, смесительную головку, представляющую собой два торообразных коллектора, расположенных на одной оси, в которых установлены соединяющие их пневматические форсунки, при этом один коллектор соединен с системой подачи сжатого воздуха или пара, а другой коллектор соединен с системой подачи углеводородного флюида.The solution to this problem is achieved by the fact that the proposed device for burning a hydrocarbon fluid according to the invention contains at least a shell with a profiled inlet and outlet mounted on the frame, a standby burner located inside the shell, a mixing head, which is two toroidal collectors located on one the axes in which the pneumatic nozzles connecting them are installed, while one collector is connected to the compressed air or steam supply system, and the other collector is connected to the system hydrocarbon fluid delivery topic.

В варианте исполнения в смесительную головку для распыления углеводородного флюида подается пар.In an embodiment, steam is supplied to the mixing head for spraying the hydrocarbon fluid.

Предлагаемая конструкция устройства для сжигания углеводородного флюида за счет своих отличительных признаков обеспечивает решение поставленной технической задачи - снижение уровня загрязнения окружавшей среды за счет повышения эффективности и полноты процесса сжигания углеводородного флюида.The proposed design of a device for burning hydrocarbon fluid due to its distinctive features provides a solution to the technical problem - reducing the level of environmental pollution by increasing the efficiency and completeness of the process of burning hydrocarbon fluid.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан вид спереди устройства для сжигания углеводородного флюида, на фиг. 2 - вид сверху устройства для сжигания углеводородного флюида, на фиг. 3 - вид справа устройства для сжигания углеводородного флюида, на фиг. 4 - разрез А-А - продольный разрез смесительной головки.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a front view of a device for burning a hydrocarbon fluid; FIG. 2 is a plan view of a device for burning a hydrocarbon fluid; FIG. 3 is a right side view of a device for burning hydrocarbon fluid; FIG. 4 - section AA - longitudinal section of the mixing head.

Предложенное устройство содержит корпус 1, отражатель 2, установленный в выходной части корпуса 1, дежурную горелку 3, расположенную внутри корпуса 1, смесительную головку 4, расположенную в выходной части отражателя 2 и состоящую из торообразного коллектора подачи углеводородного флюида 5, торообразного коллектора подачи сжатого воздуха или пара 6, подсоединенных к пневматическим форсункам 7, расположенных равномерно по окружности, трубопровода подачи сжатого воздуха 8, трубопровода подачи углеводородного флюида 9, закрепленных на корпусе 1 и соединенных со смесительной головкой 4.The proposed device comprises a housing 1, a reflector 2 installed in the output part of the housing 1, a standby burner 3 located inside the housing 1, a mixing head 4 located in the output of the reflector 2 and consisting of a toroidal collector for the supply of hydrocarbon fluid 5, toroidal collector for supplying compressed air or a pair of 6 connected to pneumatic nozzles 7 arranged uniformly around the circumference of the compressed air supply pipe 8, the hydrocarbon fluid supply pipe 9, mounted on the housing 1 and connected to the mixing head 4.

Пневматическая форсунка 7 смесительной головки 4 включает в себя внутреннюю трубку 10, приваренную к торообразному коллектору подачи сжатого воздуха или пара 6, проходящую сквозь торообразный коллектор подачи углеводородного флюида 5 и оканчивающуюся резьбой, на которую навинчено сопло 11, и наружную трубку 12, приваренную к торообразному коллектору подачи углеводородного флюида 5 и оканчивающуюся резьбой, на которую навинчен диффузор 13.The pneumatic nozzle 7 of the mixing head 4 includes an inner tube 10 welded to a toroidal manifold for supplying compressed air or steam 6, passing through a toroidal manifold for supplying hydrocarbon fluid 5 and ending with a thread on which the nozzle 11 is screwed, and an outer tube 12 welded to the toroid a hydrocarbon fluid supply manifold 5 and ending with a thread onto which a diffuser 13 is screwed.

В варианте исполнения в смесительную головку 4 для распыления углеводородного флюида подается пар.In an embodiment, steam is supplied to the mixing head 4 for spraying the hydrocarbon fluid.

Предложенное устройство для сжигания углеводородного флюида работает следующим образом.The proposed device for burning hydrocarbon fluid works as follows.

На дежурную горелку 3 подается топливный газ. Из системы управления подается команда на розжиг дежурной горелки.Fuel gas is supplied to the standby burner 3. A command is issued from the control system to ignite the standby burner.

После розжига дежурной горелки 3 в сопло 11, пневматические форсунки 7 смесительной головки 4 через трубопровод подачи сжатого воздуха 8, торообразный коллектор подачи сжатого воздуха или пара 6, внутреннюю трубку 10 подается сжатый воздух.After firing up the pilot burner 3 into the nozzle 11, the pneumatic nozzles 7 of the mixing head 4 through the compressed air supply pipe 8, a toroidal compressed air or steam manifold 6, the compressed air is supplied to the inner tube 10.

Углеводородный флюид через трубопровод подачи углеводородного флюида 9, торообразный коллектор подачи углеводородного флюида 5, поступают в диффузор 13 пневматической форсунки 7 смесительной головки 4.The hydrocarbon fluid through the hydrocarbon fluid supply pipe 9, a toroidal hydrocarbon fluid supply manifold 5, enters the diffuser 13 of the pneumatic nozzle 7 of the mixing head 4.

В пневматических форсунках 7 смесительной головки 4 углеводородный флюид дробится на мельчайшие частицы и смешивается с воздухом. При выходе из диффузоров 13 с высокой скоростью газожидкостная смесь смешивается с воздухом, образуя горючую смесь. Полученная горючая смесь сгорает, при этом вода, содержащаяся в углеводородном флюиде, испаряется в образовавшемся факеле, а несгораемые вещества под действием высокой температуры расщепляются на безвредные составляющие.In the pneumatic nozzles 7 of the mixing head 4, the hydrocarbon fluid is crushed into the smallest particles and mixed with air. When exiting the diffusers 13 at a high speed, the gas-liquid mixture is mixed with air, forming a combustible mixture. The resulting combustible mixture burns, while the water contained in the hydrocarbon fluid evaporates in the formed flare, and non-combustible substances are split into harmless components under the influence of high temperature.

В варианте исполнения углеводородный флюид распыляются паром. Подача пара в смесительную головку 4 обеспечивает бездымное сжигание углеводородного флюида.In an embodiment, the hydrocarbon fluid is sprayed with steam. The supply of steam to the mixing head 4 provides smokeless combustion of hydrocarbon fluid.

Использование предложенного технического решения позволит снизить уровень загрязнения окружавшей среды за счет повышения эффективности и полноты процесса сжигания углеводородного флюида.Using the proposed technical solution will reduce the level of environmental pollution by increasing the efficiency and completeness of the process of burning hydrocarbon fluid.

Claims

1. A device for burning hydrocarbon fluid, characterized in that it contains a shell with a profiled inlet and outlet mounted on the frame, a standby burner located inside the shell, a mixing head, which is two toroidal collectors located on the same axis, in which they are connected pneumatic nozzles, while one collector is connected to a compressed air or steam supply system, and the other collector is connected to a hydrocarbon fluid supply system.

2. A device for burning a hydrocarbon fluid according to claim 1, characterized in that steam is supplied to the mixing head for spraying the hydrocarbon fluid.