RU2591759C1

RU2591759C1 - Heat generator

Info

Publication number: RU2591759C1
Application number: RU2015106712/06A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Витальевич Арсибеков; Владимир Владимирович Короткий
Original assignee: Дмитрий Витальевич Арсибеков; Владимир Владимирович Короткий
Priority date: 2015-02-26
Filing date: 2015-02-26
Publication date: 2016-07-20

Abstract

FIELD: oil industry.

SUBSTANCE: invention relates to heat exchange devices for heating liquid or gaseous media and can be used in oil and gas and other industries. Heat generator contains metal housing with air intakes and at least one inspection hole, coil for heat carrier, coil casing, as well as installed in housing almost coaxially to burner device, comprising fuel feed channel and head, to be connected to fuel supply system to burner device and heat carrier supply system to coil. At that, said coil is installed outside housing and closed said case coil, as burner device used diffusion-injection-type burner installed with possibility of movement along axis of housing by means of control mechanism, around head burner device casing is installed to make radial clearance with housing and burner device, wherein in said fuel feed channel almost coaxially spreader is arranged with multiple nozzle holes, and in housing there is at least one hole for flexible joint of burner device with fuel feed system.

EFFECT: heating of liquid or gaseous media.

10 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к теплообменным устройствам для подогрева жидких или газообразных сред и может быть использовано в нефтегазовой и других отраслях промышленности.The invention relates to heat exchange devices for heating liquid or gaseous media and can be used in oil and gas and other industries.

Известно устройство для подогрева воды в резервуаре (патент РФ №2520133, опубл. 20.06.2014, ОАО "Завод "Нефтегазмаш", г. Саратов), содержащее горелку, вентилятор, расположенную в подогреваемой среде U-образную жаровую трубу и дымовую трубу. Сложная конструкция устройства обусловлена необходимостью укрытия горелки, прочной фиксации жаровой трубы в пространстве резервуара. Недостатками являются также неравномерность нагрева жидкости в резервуаре и невозможность использования в горелке попутного нефтяного газа (ПНГ).A device for heating water in a tank is known (RF patent No. 2520133, publ. 06/20/2014, OJSC "Plant" Neftegazmash ", Saratov), containing a burner, fan, located in a heated environment U-shaped heat pipe and chimney. the design of the device is due to the need for shelter of the burner, strong fixation of the heat pipe in the space of the tank, etc. The disadvantages are the uneven heating of the liquid in the tank and the inability to use associated petroleum gas (APG) in the burner.

Известен блок утилизатор-рекуператор попутного нефтяного газа (патент на полезную модель №118400, 20.07.2012, Рыков О.В.), содержащий кожух (корпус по описанию), с установленными входными и выходными патрубками для нагреваемых агентов, шнековым завихрителем для более интенсивного теплообмена. В кожухе по типу «труба в трубе» размещен корпус топки открытого типа, в которой установлен факельный оголовок с возможностью подачи топлива. Блок позволяет одновременно нагревать два различных агента (например, жидкий и газообразный). Газообразный агент пропускают в межтрубном пространстве кожуха и топки. Недостатками являются:A known unit of associated petroleum gas recuperator-recuperator (utility model patent No. 118400, 07/20/2012, OV Rykov) containing a casing (housing as described), with installed inlet and outlet pipes for heated agents, a screw swirl for a more intense heat transfer. In the casing of the “pipe in pipe” type, an open type firebox housing is located, in which a flare head is installed with the possibility of supplying fuel. The unit allows you to simultaneously heat two different agents (for example, liquid and gaseous). A gaseous agent is passed in the annulus of the casing and the furnace. The disadvantages are:

- необходимость монтажа трубы для подачи агента и/или завихрителя на внутренней поверхности кожуха, что требует значительных материальных затрат при изготовлении,- the need to install pipes for supplying the agent and / or swirl on the inner surface of the casing, which requires significant material costs in the manufacture,

- неравномерность нагрева топки. При этом даже открытая топка не обеспечивает возможность сжигания ПНГ с высоким содержанием негорючих газов. Это ведет либо к необходимости дополнительных затрат на утилизацию такого ПНГ, либо к загрязняющим выбросам, значительно воздействующим на окружающую среду, что контролируется законодательно,- uneven heating of the furnace. Moreover, even an open firebox does not provide the possibility of burning APG with a high content of non-combustible gases. This leads either to the need for additional costs for the utilization of such APG, or to polluting emissions that significantly affect the environment, which is controlled by law,

- затрудненный контроль наличия пламени в оголовке, что снижает безопасное функционирование блока.- difficult control of the presence of flame in the head, which reduces the safe functioning of the unit.

Ближайшим аналогом предлагаемого технического решения является установка рекуператорная УР-10/1,4 (ООО НПФ «Нефтегазовые системы», Г. Казань), содержащая несущую трубу корпуса (кожуха внешнего) с воздухозаборниками, внутри которой расположены кожух внутренний, устройство горелочное, а также запальную горелку. Вокруг внутреннего кожуха навита труба в виде змеевика для принудительной циркуляции теплоносителя (нагреваемого агента). К недостаткам установки относятся: трудоемкость сборки (изготовление и установка внутреннего кожуха); наличие и необходимость постоянной работы дежурной горелки для поддержания пламени устройства горелочного; необходимость контроля давления на входе устройства горелочного для исключения отрыва/прроскока пламени и регулирования температуры нагреваемого агента; невозможность утилизации ПНГ с высоким содержанием азота (до 95%).The closest analogue of the proposed technical solution is the recuperator installation UR-10 / 1,4 (NPF Oil and Gas Systems LLC, Kazan), which contains the supporting pipe of the body (outer casing) with air intakes, inside of which there is an inner casing, a burner device, and pilot burner. A pipe in the form of a coil is wound around the inner casing for the forced circulation of the coolant (heated agent). The disadvantages of the installation include: the complexity of the assembly (manufacturing and installation of the inner casing); the presence and need for continuous operation of the standby burner to maintain the flame of the burner device; the need to control the pressure at the inlet of the burner device to prevent tearing / breakthrough of the flame and regulating the temperature of the heated agent; the inability to utilize APG with a high nitrogen content (up to 95%).

Задачей предлагаемого изобретения является исключение вышеуказанных недостатков в конструкции теплогенератора (ТГ), обеспечивающего регулируемый нагрев хотя бы одного вида теплоносителя, эффективную утилизацию ПНГ любого состава (в том числе забалластированного ПНГ I ступени сепарации с содержанием азота более 80%-98%), возможность минимального регулирования подачи топлива к горелочному устройству ТГ. Конструкция должна обеспечивать удобство при монтаже и обслуживании, снижающее стоимость самого устройства и затраты при его эксплуатации, а также расширить диапазон использования энергии от утилизации ПНГ на месторождениях, экономить топливо высокого качества в процессе переработки добываемого сырья.The objective of the invention is to eliminate the above drawbacks in the design of a heat generator (TG), providing controlled heating of at least one type of coolant, efficient utilization of APG of any composition (including ballasted APG of the 1st separation stage with a nitrogen content of more than 80% -98%), the possibility of a minimum regulation of fuel supply to the TG burner. The design should provide ease of installation and maintenance, reducing the cost of the device itself and the cost of its operation, as well as expand the range of energy use from the utilization of associated gas in the fields, save high-quality fuel in the processing of extracted raw materials.

Заявленный технический результат достигается в теплогенераторе (ТГ), содержащем металлические корпус с воздухозаборниками и хотя бы одним смотровым отверстием, хотя бы один закрепленный на корпусе змеевик для теплоносителя, закрытый кожухом змеевика, а также установленное в корпусе практически соосно с ним устройство горелочное (УГ), содержащее хотя бы один канал подачи топлива и оголовок. ТГ выполнен с возможностью подключения к регулируемым системе подачи топлива в УГ и системе подачи теплоносителя в змеевик. При этом УГ является устройством диффузионно-инжекционного типа, установлено с возможностью перемещения вдоль оси корпуса посредством регулирующего механизма (любого из известных) и подключено к внешней системе подачи топлива посредством гибкого соединения - гибкой подводки, проходящей через хотя бы одно отверстие в корпусе УГ. Кроме того, упомянутый канал подачи топлива снабжен рассекателем, а вокруг оголовка УГ с радиальными зазорами с корпусом и оголовком УГ установлен кожух устройства горелочного.The claimed technical result is achieved in a heat generator (TG) containing a metal casing with air intakes and at least one inspection hole, at least one heat-transfer coil mounted on the casing, closed by the casing of the coil, and also a burner device (UG) installed practically in alignment with it containing at least one fuel supply channel and tip. TG is made with the possibility of connecting to an adjustable fuel supply system in the UG and the coolant supply system to the coil. At the same time, the UG is a diffusion-injection type device, it is installed with the possibility of moving along the axis of the housing by means of a regulating mechanism (any of the known ones) and is connected to an external fuel supply system by means of a flexible connection - a flexible connection passing through at least one hole in the UG housing. In addition, the aforementioned fuel supply channel is equipped with a divider, and around the head of the UG with radial gaps with the body and head of the UG there is a casing of the burner device.

Диффузионно-инжекционное УГ позволяет максимально эффективно утилизировать ПНГ любого качества даже при существенных перепадах давления в системе подачи топлива, а регулирование положения УГ вдоль оси корпуса ТГ - менять степень нагрева теплоносителя как при стабильном, так и при меняющемся давлении в системе подачи топлива без регулирования подачи топлива и самого теплоносителя. Кожух УГ, установленный с образованием сквозных (открытых снизу и сверху) кольцевых объемов между корпусом, кожухом и УГ, обеспечивает постоянный естественный приток воздуха для поддержания пламени, поступающий через воздухозаборники, выполняет теплозащитную функцию, долго сохраняя высокую температуру разогретого пламенем оголовка (для лучшего сгорания ПНГ и в случае понижения давления). Тепло оголовка передается через кожух УГ к корпусу и теплоносителю.Diffusion-injection gas makes it possible to utilize APG of any quality as efficiently as possible even with significant pressure drops in the fuel supply system, and adjusting the position of gas along the axis of the TG housing allows you to change the degree of heating of the coolant both at a stable and changing pressure in the fuel supply system without regulating the flow fuel and coolant itself. The UG casing, installed with the formation of through (open bottom and top) annular volumes between the casing, the casing and the UG, provides a constant natural air flow to maintain the flame, coming through the air intakes, performs a heat-shielding function, while maintaining the high temperature of the head heated by the flame for a long time (for better combustion APG in the event of a decrease in pressure). The heat of the tip is transferred through the UG casing to the body and the coolant.

Расположение змеевиков для теплоносителя снаружи корпуса обуславливает удобство их установки и последующего монтажа теплоизоляционного кожуха, возможность обслуживания, съема и замены змеевиков без остановки УГ и ТГ в целом, что существенно сокращает затраты на техническое обслуживание. Кроме того, возможно использование более экономичных материалов для этих элементов, так как обеспечивается значительно более мягкий температурный режим, нежели при расположении змеевика между корпусом и ГУ.The location of the coils for the coolant outside the housing determines the convenience of their installation and subsequent installation of the insulating casing, the possibility of servicing, removing and replacing the coils without stopping the exhaust gas and heat generator as a whole, which significantly reduces maintenance costs. In addition, it is possible to use more economical materials for these elements, since a much milder temperature regime is ensured than when the coil is located between the housing and the control unit.

Целесообразно, чтобы воздухозаборники были выполнены регулируемыми.It is advisable that the air intakes be made adjustable.

Целесообразно, чтобы в кожухе змеевика были выполнены вентиляционные отверстия, а в местах примыкания кожуха змеевика к корпусу был установлен теплоизоляционный материал (теплоизоляция), что предохраняет кожух от перегрева.It is advisable that ventilation holes were made in the coil cover, and in the places where the coil cover adjoins the case, heat-insulating material (thermal insulation) was installed, which protects the cover from overheating.

Целесообразно, чтобы корпус был снабжен хотя бы одним датчиком температуры.It is advisable that the housing was equipped with at least one temperature sensor.

Целесообразно, чтобы в кожухе оголовка были выполнены хотя бы два отверстия, расположенные по окружности кожуха, предпочтительно на разной высоте для охлаждения кожуха при работе на максимальных нагрузках.It is advisable that in the casing of the head were made at least two holes located around the circumference of the casing, preferably at different heights for cooling the casing when operating at maximum loads.

В качестве УГ может быть использовано любое из известных устройств диффузионно-инжекционного типа, обладающих свойством безаварийной устойчивой работы даже при больших перепадах давления топлива. В том числе устройство горелки по патенту РФ на изобретение №2079049 (опубл. 10.05.1997), горелка универсальная по патенту РФ на изобретение №2522341 (06.03.2013), горелочные устройства по патенту РФ на полезную модель №134288 (06.05.2013), горелка для сжигания газообразного и/или жидкого топлива по заявке на выдачу патента РФ на изобретение №2013150460 (12.11.2013). Использование таких УГ позволяет избежать необходимости затрат на работу дежурной горелки, необходимой для безаварийной работы обычных УГ.As UG, any of the known diffusion-injection type devices can be used, which have the property of trouble-free stable operation even at large differences in fuel pressure. Including the burner device according to the RF patent for the invention No. 2079049 (publ. 05/10/1997), the universal burner according to the RF patent for the invention No. 2522341 (03/06/2013), burner devices according to the RF patent for the utility model No. 134288 (05/06/2013) , burner for burning gaseous and / or liquid fuel according to the application for the grant of a patent of the Russian Federation for invention No. 20133150460 (12.11.2013). The use of such exhaust gas avoids the need for the costs of the duty burner, necessary for the trouble-free operation of conventional exhaust gas.

В данной реализации ТГ устройство горелочное (УГ) содержит металлические расположенные практически соосно трубопровод и практически цилиндрическую вставку с первым (центральным) каналом подачи топлива, образующую в трубопроводе расширяющийся второй (кольцевой) канал подачи топлива. Деталь трубопровода содержит расположенные последовательно основание, диффузор и оголовок с множеством форсуночных отверстий (боковые струйные выходы кольцевого канала) на его боковой поверхности. При этом на торцевой поверхности оголовка (торец оголовка) выполнены хотя бы пять форсуночных отверстий (торцевых струйных выходов кольцевого канала), а на выступающей за оголовок выпуклой части вставки выполнено множество форсуночных отверстий (струйных выходов центрального канала).In this TG implementation, a burner (UG) device contains metal pipes arranged almost coaxially and an almost cylindrical insert with a first (central) fuel supply channel, forming an expanding second (ring) fuel supply channel in the pipeline. The pipeline detail contains a sequentially located base, diffuser and head with many nozzle openings (lateral jet exits of the annular channel) on its lateral surface. At the same time, at least five nozzle openings (end jet exits of the annular channel) are made on the end surface of the head (end face of the head), and a lot of nozzle openings (jet exits of the central channel) protruding beyond the head of the insert.

Внутренний диаметр оголовка больше внутреннего диаметра основания. Во вставке и в диффузоре трубопровода установлены практически соосно с трубопроводом соответственно первый и второй рассекатели с множеством форсуночных отверстий. Рассекатели при падении давления топлива являются огнепреградителями, предотвращающими проскок пламени в систему подачи топлива.The inner diameter of the head is greater than the inner diameter of the base. In the insert and in the diffuser of the pipeline, the first and second dividers with a plurality of nozzle openings are installed practically coaxially with the pipeline, respectively. Dividers with a drop in fuel pressure are flame arresters that prevent the passage of flame into the fuel supply system.

Предлагаемое техническое решение УГ позволяет минимизировать расход топлива высокого качества и исключить выброс вредных веществ в атмосферу при безопасном сжигании забалластированного ПНГ, обладает простотой и экономичностью при изготовлении и обслуживании. Конструкция УГ является универсальной, может использоваться 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.. Кроме того, УГ с кожухом может использоваться как автономная факельная установка для утилизации ПНГ. Размеры УГ определяются из его назначения.The proposed technical solution of the exhaust gas allows minimizing high-quality fuel consumption and eliminating the emission of harmful substances into the atmosphere during the safe combustion of ballasted APG; it is simple and economical to manufacture and maintain. The UG design is universal, it can be used to burn gaseous fuels of various saturations in the content of nitrogen and other non-combustible gases in the furnaces of oil heating furnaces, track heaters, steam and hot water boilers, etc. In addition, UG with a casing can be used as an autonomous flare APG utilization unit. The dimensions of the gas are determined from its purpose.

Целесообразно, чтобы выпуклая часть вставки была выполнена в виде стакана, а на его дне (образует торец вставки) было выполнено хотя бы пять из множества форсуночных отверстий.It is advisable that the convex part of the insert was made in the form of a glass, and at least five of the plurality of nozzle openings were made at its bottom (forms the end face of the insert).

Целесообразно, чтобы первый рассекатель был установлен в диффузоре.It is advisable that the first divider was installed in the diffuser.

Целесообразно, чтобы диффузор был выполнен конусообразным.It is advisable that the diffuser was made conical.

Целесообразно, чтобы кожух УГ выступал за выпуклую часть вставки, играя роль топки для УГ. УГ и кожух составляют факельную установку.It is advisable that the UG casing protrude beyond the convex part of the insert, playing the role of a furnace for UG. HS and casing make up the flare unit.

Предложенные теплогенератор и устройство горелочное диффузионно-инжекционного типа имеют надежную конструкцию, не требующую существенных материальных затрат при изготовлении и эксплуатации.The proposed heat generator and burner device diffusion-injection type have a reliable design that does not require significant material costs in the manufacture and operation.

Далее осуществление и работа ТГ с входящим в его состав УГ будут показаны в одном из их предпочтительных вариантов исполнений.Further, the implementation and operation of the TG with its constituent UG will be shown in one of their preferred versions.

Фиг. 1 - схематический чертеж теплогенератора в предпочтительном варианте. Фиг. 2 - схематический чертеж устройства горелочного в одном из предпочтительных вариантов исполнения (с цилиндрическим диффузором).FIG. 1 is a schematic drawing of a heat generator in a preferred embodiment. FIG. 2 is a schematic drawing of a burner device in one of the preferred embodiments (with a cylindrical diffuser).

Теплогенератор (ТГ), представленный на фиг. 1, содержит корпус 1, установленные на его внешней поверхности два змеевика 2, каждый из которых закрыт кожухом змеевика 3, и устройство горелочное 4 (УГ), установленное с радиальным зазором внутри корпуса на регулирующем механизме 5 (РМ) и подключенное к внешней системе подачи топлива (не показана) посредством гибкой подводки 6. В корпусе выполнены отверстия различного размера, формы и назначения: в нижней части корпуса - регулируемые воздухозаборники 7 с шиберами, хотя бы одно отверстие для гибкой подводки (два в данной реализации), хотя бы одно отверстие для установки РМ (два в данной реализации), на разной высоте корпуса - два смотровых отверстия 8, которые могут использовать и как запальные для розжига УГ; в верхней части корпуса отверстие для установки датчика температуры дымовых газов 9. Отверстия могут быть снабжены направляющими патрубками, в некоторых дополнительно установлена теплоизоляция (например, в отверстиях для гибкой подводки, для датчика).The heat generator (TG) shown in FIG. 1 contains a housing 1, two coils 2 installed on its outer surface, each of which is closed by a casing of the coil 3, and a burner device 4 (UG) installed with a radial clearance inside the housing on a regulating mechanism 5 (PM) and connected to an external supply system fuel (not shown) by means of flexible eyeliner 6. Holes of various sizes, shapes and purposes are made in the housing: in the lower part of the housing are adjustable air intakes 7 with gates, at least one hole for flexible hoses (two in this implementation), at least one a hole for installing a PM (two in this implementation), at different heights of the case - two inspection holes 8, which can also be used as ignition plugs for ignition of a UG; in the upper part of the casing there is an opening for installing a flue gas temperature sensor 9. The holes can be provided with guide pipes, some additionally have thermal insulation (for example, in the holes for flexible wiring, for the sensor).

Кожухи змеевиков могут быть выполнены и закреплены на корпусе любыми известными способами. В данной реализации коробчатые кожухи установлены на кронштейнах. В кожухах выполнены вентиляционные отверстия 10, в местах примыкания кожуха змеевика к корпусу установлена теплоизоляция 11. При вертикальном расположении змеевиков соединение с системами подачи/отвода теплоносителей может осуществляться снизу через вырезы в кожухах. В других вариантах исполнения может быть предусмотрен общий кожух для обоих змеевиков.The casing of the coils can be made and mounted on the housing by any known means. In this implementation, the box casings are mounted on brackets. Ventilation openings 10 are made in the casings, thermal insulation 11 is installed at the junctions of the coil casing to the casing 11. With a vertical arrangement of the coils, connection to the coolant supply / removal systems can be carried out from below through cutouts in the casings. In other embodiments, a common casing may be provided for both coils.

Вокруг УГ закреплен кожух устройства горелочного 12 с образованием между ним, УГ и корпусом радиальных зазоров. В кожухе 12 выполнены хотя бы два вентиляционных отверстия 13. В данной реализации отверстия 13 выполнены по окружности кожуха двумя группами (по два вертикально расположенных отверстия в группе) напротив друг друга для охлаждения кожуха на максимальных нагрузках и закручивания потока воздуха для лучшего горения при минимальных нагрузках.Around the UG, the casing of the burner device 12 is fixed with the formation of radial gaps between it, the UG and the housing. At least two ventilation openings 13 are made in the casing 12. In this embodiment, the openings 13 are made around the circumference of the casing in two groups (two vertically arranged openings in the group) opposite each other to cool the casing at maximum loads and swirl the air flow for better combustion at minimum loads .

Диффузионно-инжекционное УГ 4, изображенное на фиг. 2, содержит цилиндрические основание 21, диффузор 22, оголовок 23, образующие деталь трубопровода, и выступающую за торец оголовка своей выпуклой частью вставку 24. Посредством форсуночных отверстий выполнены:The diffusion injection UG 4 depicted in FIG. 2, contains a cylindrical base 21, a diffuser 22, a head 23, forming a piping part, and an insert 24. protruding beyond the end face of the head with its convex part. By means of nozzle openings, the following are made:

- в центральном канале 26 на выступающей стаканообразной части вставки множество струйных выходов центрального канала 27. При этом на дне стакана (на торце вставки) выполнено в данной реализации пять струйных выходов - один в центре и четыре разнесены равномерно, а остальные расположены на боковой поверхности стакана;- in the central channel 26, on the protruding glass-like part of the insert, there are many jet exits of the central channel 27. At the same time, five jet exits are made in the given embodiment at the bottom of the glass (at the end of the insert) - one in the center and four are spaced evenly, and the rest are located on the side surface of the glass ;

- в расширяющемся кольцевом канале 28 на боковой поверхности оголовка - множество боковых струйных выходов кольцевого канала 29, а на кольцевой детали торца трубопровода - более четырех (шестнадцать в данной реализации) торцевых струйных выходов кольцевого канала 30.- in the expanding annular channel 28 on the side surface of the head - a lot of lateral jet exits of the annular channel 29, and on the annular part of the pipe end - more than four (sixteen in this implementation) end jet exits of the annular channel 30.

Входные торцы каналов, противоположные торцам со струйными выходами, заглушены. Кольцевые детали на торцах трубопровода позволяют также закрепить вставку. В центральном канале вставки установлен первый рассекатель 31, в диффузоре кольцевого канала трубопровода - второй рассекатель 32 с множествами форсуночных отверстий 33. Первый рассекатель установлен ниже второго. Оба рассекателя установлены в каналах соосно, выполнены пластинчатыми (могут быть конусообразной, сферической формы и т.п.).The input ends of the channels, opposite the ends with the jet outputs, are muffled. Ring parts at the ends of the pipeline also allow you to fix the insert. A first divider 31 is installed in the central channel of the insert, a second divider 32 with multiple nozzle openings 33 in the diffuser of the annular channel of the pipeline. The first divider is installed below the second. Both dividers are installed coaxially in the channels, are made lamellar (can be conical, spherical, etc.).

Цилиндрические оголовок и диффузор имеют большие диаметры, чем основание, упрощая установку ступенчатой детали трубопровода УГ на РМ 5. УГ могут устанавливать другими способами в зависимости от выбранного РМ (например, на специально предусмотренных гнездах, упорах, кольцах основания или диффузора УГ, в направляющих желобах на основании УГ и т.п.).The cylindrical head and diffuser have larger diameters than the base, simplifying the installation of the stepped part of the UG pipeline on the PM 5. UG can be installed in other ways depending on the selected RM (for example, on specially provided sockets, stops, rings of the UG base or diffuser, in the guide channels based on UG, etc.).

В качестве РМ могут быть использованы широко известные механизмы различного типа, например рычажный, блочный либо винтовой (передача винт-гайка). РМ содержит регулятор (например, одна, две, три детали, выведенные наружу через специальные отверстия в корпусе) и выполнен с возможностью установки УГ на держателе РМ (в зависимости от типа РМ - одна кольцевая деталь, две дугообразные детали, кольца и т.п.). Отверстия в корпусе также могут иметь разную форму в зависимости от типа РМ. РМ может перемещатьAs RM, widely known mechanisms of various types can be used, for example, lever, block or screw (screw-nut transmission). The PM contains a regulator (for example, one, two, three parts brought out through special openings in the housing) and is made with the possibility of installing a carbon monoxide on the PM holder (depending on the type of PM - one ring part, two arched parts, rings, etc. .). The holes in the housing can also have a different shape depending on the type of PM. PM can move

Привод РМ также может быть различным - механическим, пневматическим, гидравлическим, электрическим.The PM drive can also be different - mechanical, pneumatic, hydraulic, electric.

Системы подачи топлива (газообразного или легких фракций нефти) в каждый из каналов УГ, теплоносителей в каждый из змеевиков, а также воздухозаборники являются регулируемыми. Подачу топлива и теплоносителей, степень подъема шиберов воздухозаборников регулируют по необходимости, в том числе исходя из показаний датчиков температуры теплоносителей, дымовых газов, - вручную либо посредством автоматизированных систем управления. УГ подключено к системе подачи топлива посредством патрубков и фланцевых соединений с помощью гибкой подводки 6 (например, газовые металлорукава), выполненной из жаропрочного материала.The systems for supplying fuel (gaseous or light oil fractions) to each of the channels of the exhaust gas, coolants to each of the coils, as well as the air intakes are adjustable. The supply of fuel and coolants, the degree of rise of the air intake gates are regulated as necessary, including on the basis of the readings of the temperature sensors of the coolants, flue gases - manually or through automated control systems. The UG is connected to the fuel supply system by means of nozzles and flange connections using flexible eyeliner 6 (for example, gas hoses) made of heat-resistant material.

Детали и комплектующие ТГ являются в основном металлическими (кроме изолирующих материалов). Детали изготавливают (резаньем, сваркой, сгибанием, сверлением - перфорация для струйных выходов) из листового материала и труб различного диаметра. Варианты исполнения могут быть различными. Например, цилиндрический корпус может иметь дно, кожух 3 может быть выполнен из одной или нескольких деталей, может быть съемным, открывающимся и т.д. Выполнение кожухов 3 съемными существенно упрощает сборку, обслуживание и ремонт установки.TG parts and components are mainly metal (except for insulating materials). Parts are made (by cutting, welding, bending, drilling - perforation for jet exits) from sheet material and pipes of various diameters. Options may vary. For example, a cylindrical body may have a bottom, the casing 3 may be made of one or more parts, it may be removable, opening, etc. The execution of the covers 3 removable significantly simplifies the assembly, maintenance and repair of the installation.

Тип, размеры, толщина материалов, разница диаметров заготовок для изготовления РМ, корпуса, деталей УГ - оголовка, основания, кожуха, может быть различной в разных устройствах, и определяется с учетом получения конкретных параметров ТГ и УГ, максимальной суммарной мощности системы, к которой подключают УГ, и т.п.The type, dimensions, thickness of materials, the difference in the diameters of the blanks for the manufacture of RM, the case, the parts of the exhaust gas - head, base, casing, can be different in different devices, and is determined taking into account the receipt of specific parameters of thermal insulation and gas pressure, the maximum total capacity of the system to which connect UG, etc.

Например, при плановом расходе газа от 35000 до 50000 м³/сут цилиндр корпуса выполняют из жаропрочной или нержавеющей стали толщиной 10-12 мм диаметром не менее 2 м, высотой от 8 до 10 м, УГ - из жаропрочной стали диаметром 200 мм, змеевик - из обычной стали диаметром от 50 до 150 мм, дно может быть выполнено из обычной стали Ст20, ВСт3сп2.For example, with a planned gas flow rate of 35,000 to 50,000 m ³ / day, the cylinder of the body is made of heat-resistant or stainless steel with a thickness of 10-12 mm and a diameter of at least 2 m, a height of 8 to 10 m, UG is made of heat-resistant steel with a diameter of 200 mm, a coil - from ordinary steel with a diameter of 50 to 150 mm, the bottom can be made of ordinary steel St20, VSt3sp2.

Корпус (топку ТГ) устанавливают на железобетонный фундамент, заземляют. С наружной стороны корпуса приваривают кронштейны, на которые навешивают вертикально, наклонно или горизонтально два продуктовых змеевика. Снаружи змеевики закрывают коробчатыми теплоизоляционными кожухами 3 (внешний диаметр до 2,8 м), прокладывая теплоизоляцию в местах примыкания кожухов к корпусу. Кожухи защищают змеевики также от внешних воздействий. Змеевик не примыкает вплотную ни к корпусу, ни к кожуху.The case (TG firebox) is installed on a reinforced concrete foundation, grounded. Brackets are welded from the outside of the casing, onto which two food coils are hung vertically, obliquely or horizontally. Outside, the coils are closed with box-shaped heat-insulating casings 3 (external diameter up to 2.8 m), laying thermal insulation at the places where the casings adjoin the housing. Enclosures protect the coils also from external influences. The coil does not adjoin either the case or the casing.

В корпусе ТГ устанавливают РМ 5, выводя регулятор РМ наружу через специальные отверстия в нижней части корпуса. На держатель РМ внутри корпуса устанавливают УГ 4 с жестко закрепленным (например, посредством штыревых соединителей) кожухом 12. Оптимально, чтобы оголовок УГ был установлен на одном уровне со змеевиками. Кожух 12 установлен так, что образует сквозные кольцевые объемы с оголовком УГ и корпусом ТГ. Это, с одной стороны, обеспечивает постоянный естественный приток воздуха для поддержания и направления пламени, с другой - позволяет сохранять и передавать накопленную тепловую энергию оголовку (для поддержания пламени на низких нагрузках и саморозжига после временного прекращения подачи топлива на УГ) и корпусу (для равномерного нагрева теплоносителя).PM 5 is installed in the TG case, bringing the RM regulator out through special openings in the lower part of the case. On the PM holder inside the casing UG 4 is installed with a casing 12 rigidly fixed (for example, by means of pin connectors). It is optimal that the head of the UG be installed at the same level with the coils. The casing 12 is installed so that it forms a through annular volume with a head UG and a housing TG. This, on the one hand, provides a constant natural air flow for maintaining and directing the flame, on the other hand, it allows you to save and transfer the stored thermal energy to the head (to maintain the flame at low loads and self-ignition after temporarily stopping the supply of fuel to the exhaust gas) and the body (for uniform heating medium).

РМ позволяет при необходимости перемещать УГ с кожухом вертикально вдоль оси корпуса (плавно либо дискретно).RM allows, if necessary, to move the UG with the casing vertically along the axis of the body (smoothly or discontinuously).

Далее производят нижнее подключение змеевиков к автономным системам подачи/отвода теплоносителей (возможна подача двух различных сред). Патрубки каналов УГ соединяют с системой подачи топлива гибкой подводкой. В данной реализации центральный канал подключают к трубопроводу с горючим ПНГ второй ступени сепарации, кольцевой - к трубопроводу с ПНГ первой ступени сепарации ПНГ (в том числе забалластированным). Могут быть другие известные варианты подачи топлива. Как правило, осуществляют подключение, при котором топливо в кольцевом канале имеет не лучшие характеристики горючести по отношению к топливу в центральном канале.Next, make the lower connection of the coils to autonomous systems of supply / removal of coolants (two different media can be supplied). The UG channel pipes are connected to the fuel supply system by flexible eyeliner. In this implementation, the central channel is connected to the pipeline with combustible APG of the second separation stage, the ring one - to the pipeline with APG of the first APG separation stage (including ballast). There may be other known fuel delivery options. As a rule, a connection is made in which the fuel in the annular channel has not the best combustibility characteristics with respect to the fuel in the central channel.

Перед УГ каждый из трубопроводов системы снабжен рабочим краном, свечой безопасности, клапаном безопасности. Перед клапаном безопасности на газопроводе устанавливают ручное запальное устройство. Конструкция УГ со встроенными рассекателями позволяет не устанавливать огнепреградители в трубопроводах.Before the exhaust gas, each of the pipelines of the system is equipped with a working valve, a safety candle, and a safety valve. A manual ignition device is installed in front of the safety valve in the gas pipeline. The UG design with integrated dividers eliminates the need for flame arresters in pipelines.

Заполняют змеевики теплоносителями, приводя системы подачи/отвода теплоносителей в рабочее состояние (в режим циркуляции либо подачи/отвода). Проводят контрольную опрессовку газопроводов системы подачи топлива и всего оборудования ТГ. Далее - подачей топлива - продувку газом обоих газопроводов и газооборудования ТГ для удаления воздуха. Проводят вентиляцию топки при открытых воздухозаборниках (возможно с принудительной подачей воздуха). Опускают шибера, практически перекрывая воздухозаборники.The coils are filled with coolants, bringing the supply / removal systems of coolants into working condition (in circulation or supply / exhaust mode). Test pressure testing of gas pipelines of the fuel supply system and all TG equipment is carried out. Further, by supplying fuel, a gas purge of both pipelines and TG gas equipment to remove air. Firebox ventilation is carried out with open air intakes (possibly with forced air supply). Lower the gate, almost blocking the air intakes.

Розжиг УГ производят в режиме работы на низких нагрузках. Первичный пуск УГ производят от разожженного ручного запального устройства (РЗУ) через верхнее смотровое отверстие 8. Для этого постепенно открывают доступ топлива в центральный канал, производят розжиг топлива, выходящего через множество струйных выходов центрального канала, с образованием центрального пламени. Постепенно открывают доступ топлива в кольцевой канал до розжига струй топлива из торцевых и боковых выходов кольцевого канала, которые воспламеняются центральным пламенем с образованием опоясывающего оголовок пламени. Расширение кольцевого канала и второй рассекатель в диффузоре, замедляя скорость газа, дают выход легким (без излишнего нагрева). Тяжелые составляющие ПНГ прогорают полностью. После установления устойчивого горения и прогрева УГ и кожуха 12 увеличивают нагрузку на УГ, постепенно открывая рабочие краны перед УГ. При необходимости регулируют размер вентиляционных отверстий воздухозаборников. При необходимости размер пламени УГ меняют регулированием рабочих кранов перед УГ. Поток воздуха в зазоре между оголовком и нагревающимся кожухом УГ направляет и ускоряет газы, создавая устойчивое (без отрыва) горение общего пламени. Проскоки пламени в систему подачи топлива при падении давления предупреждаются рассекателями. Они являются огнепреградителями втягивающегося внутрь пламени. При этом горение ПНГ в оголовке продолжается. За счет того, что первый рассекатель установлен ниже второго, скорость топлива в центральном канале увеличивается, позволяя экономить топливо более высокого качества, а также равномерно прогревать окружающий УГ объем (важно при установке УГ в топках нагрева нефти, путевых подогревателей, паровых и водогрейных котлов).Ignition of UG is carried out in the mode of operation at low loads. The initial start-up of the exhaust gas is carried out from the ignited manual ignition device (RPD) through the upper inspection hole 8. To do this, gradually open the access of fuel to the central channel, ignite the fuel exiting through the many jet outlets of the central channel, with the formation of a central flame. Gradually open the access of fuel to the annular channel to ignite the jets of fuel from the end and side exits of the annular channel, which are ignited by the central flame with the formation of the encircling flame head. The expansion of the annular channel and the second divider in the diffuser, slowing down the gas velocity, give an easy exit (without excessive heating). The heavy components of the APG burn out completely. After the establishment of stable combustion and heating of the UG and the casing 12 increase the load on the UG, gradually opening the working cranes in front of the UG. If necessary, adjust the size of the ventilation openings of the air intakes. If necessary, the size of the UG flame is changed by adjusting the working cranes in front of the UG. The air flow in the gap between the head and the heated casing of the exhaust gas directs and accelerates the gases, creating a stable (without interruption) combustion of the common flame. Flashes of the flame into the fuel supply system when pressure drops are prevented by dividers. They are fire barriers of a retracting flame. In this case, the combustion of APG in the head continues. Due to the fact that the first divider is installed lower than the second, the fuel speed in the central channel increases, allowing you to save higher quality fuel and evenly warm the surrounding gas volume (it is important when installing the gas in oil heating furnaces, rail heaters, steam and hot water boilers) .

Повторный розжиг УГ производят с помощью электрозапального устройства, установленного в корпусе. Кроме того, при возобновлении подачи топлива после небольших перерывов работы УГ может производиться саморозжиг УГ, пока кожух 12 сохраняет достаточное количество тепловой энергии для воспламенения, чему дополнительно способствует корпус. Увеличение длины кожуха 12 увеличивает теплоотдачу от кожуха к корпусу, а при автономном использовании факельной установки кожух 12 образует топку УГ для более эффективного сжигания ПНГ. Датчик 9 температуры дымовых газов позволяет оценивать эффективность работы УГ.Re-ignition of UG is carried out using an electro-firing device installed in the housing. In addition, when resuming the supply of fuel after short breaks in the operation of the gas, self-ignition of the gas can be performed while the casing 12 stores a sufficient amount of thermal energy for ignition, which is further facilitated by the housing. An increase in the length of the casing 12 increases the heat transfer from the casing to the casing, and when using the flare unit autonomously, the casing 12 forms a GF furnace for more efficient combustion of APG. The flue gas temperature sensor 9 allows you to evaluate the performance of the gas.

Принцип работы ТГ основан на передаче тепла лучистым теплообменом от пламени УГ через кожух УГ и корпус к продуктовым змеевикам с циркулирующим либо протекающим в них теплоносителем. При этом пламя УГ непосредственно нагревает только кожух 12, не перегревая корпус ТГ, змеевики и кожухи 3, что позволяет экономить на обслуживании и материалах.The principle of TG operation is based on the transfer of heat by radiant heat transfer from the UH flame through the UG casing and the casing to the product coils with a coolant circulating or flowing into them. In this case, the UH flame directly heats only the casing 12, without overheating the TG casing, coils and casings 3, which saves on maintenance and materials.

Температуру теплоносителя регулируют подъемом либо обратным спуском УГ вдоль оси корпуса посредством внешнего регулятора РМ 5, уменьшая либо увеличивая нагрев корпуса в области установки змеевиков. При перепадах давления в системе подачи топлива не требуется регулирование пламени и потока теплоносителей.The temperature of the coolant is controlled by raising or returning the exhaust gas along the axis of the housing by means of an external regulator PM 5, reducing or increasing the heating of the housing in the area of the coil installation. With pressure differences in the fuel supply system, flame and heat carrier flow control are not required.

При остановке теплогенератора постепенно уменьшают нагрузку в кольцевом канале УГ, затем в центральном. Для полной остановки закрывают оба крана, открывают краны на свечах безопасности.When the heat generator stops, the load in the annular UG channel is gradually reduced, then in the central one. To stop completely, close both taps, open taps on safety candles.

Предлагаемые конструкции ТГ и УГ позволяют работать без проскоков и отрывов пламени на газе любого качества (в том числе природном, I, II, III ступеней сепарации) без применения газорегуляторных устройств даже при резких перепадах давления в системе подачи топлива (от 0,01 до 4 кгс/см²). ТГ и УГ различных габаритных размеров могут применяться на нефтяных и газовых месторождениях с различными объемами добычи ПНГ (от 120 м³/сут и более) для нагрева различных видов теплоносителей (в том числе для жизнеобеспечения месторождений).The proposed TG and UG designs allow operation without breakthroughs and flame outs on gas of any quality (including natural, I, II, III separation stages) without the use of gas control devices even with sharp pressure drops in the fuel supply system (from 0.01 to 4 kgf / cm ² ). TG and UG of various overall dimensions can be used in oil and gas fields with different volumes of associated gas production (from 120 m ³ / day or more) for heating various types of coolants (including for the life support of fields).

Claims

1. A heat generator comprising a metal casing with air intakes and an inspection hole, at least one coil for the coolant, at least one casing of the coil, and also a burner device (UG) installed in the housing that contains at least one fuel supply channel and a head made with the ability to connect to an adjustable fuel supply system in the UG and a coolant supply system to the coil, characterized in that said coil is installed outside the housing and closed with said coil cover, as D used a diffusion-injection type exhaust gas installed with the possibility of moving along the body axis by means of a regulating mechanism; an exhaust gas cover is installed around the head with the formation of radial gaps with the housing and the exhaust gas; in this case, a divider with many nozzle openings is almost coaxially mounted The UG is connected to the fuel supply system through a flexible connection.

2. The heat generator according to claim 1, characterized in that the air intakes are adjustable.

3. The heat generator according to claim 1, characterized in that in the said casing of the coil ventilation holes are made, and in places where it adjoins the casing, heat-insulating material is installed.

4. The heat generator according to claim 1, characterized in that at least one temperature sensor is installed on the housing.

5. The heat generator according to claim 1, characterized in that at least two openings located around the circumference of the casing, preferably at different heights, were made in the UG casing.

6. The heat generator according to claim 1, characterized in that the UG comprises a substantially parallel coaxial pipeline of consecutively arranged bases, a diffuser and an UG head and a substantially cylindrical insert with a central fuel supply channel forming an expanding annular fuel supply channel in the pipeline, and is configured to controlled supply of fuel to each of the channels, and the head of the UG has many lateral jet and at least five end jet exits of the annular channel, which protrudes beyond the head of the convex h For the insert, a plurality of jet exits of the central channel are made, and in the insert and in the pipe diffuser, the first and second dividers with a plurality of nozzle openings are practically coaxially mounted.

7. The heat generator according to claim 6, characterized in that the UG casing protrudes beyond the convex part of the insert.

8. The heat generator according to claim 6, characterized in that the convex part of the insert is made in the form of a glass, at the bottom of which at least five of the plurality of jet exits of the central channel are made.

9. The heat generator according to claim 6, characterized in that the first divider is installed in the diffuser.

10. The heat generator according to claim 6, characterized in that the diffuser is conical.