RU2604245C1 - Flare pipe head - Google Patents
Flare pipe head Download PDFInfo
- Publication number
- RU2604245C1 RU2604245C1 RU2015143832/03A RU2015143832A RU2604245C1 RU 2604245 C1 RU2604245 C1 RU 2604245C1 RU 2015143832/03 A RU2015143832/03 A RU 2015143832/03A RU 2015143832 A RU2015143832 A RU 2015143832A RU 2604245 C1 RU2604245 C1 RU 2604245C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas supply
- supply pipe
- barrel
- flame stabilizer
- upper edge
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
- F23G7/06—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам для сжигания аварийных, постоянных и периодических выбросов горючего газа и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности.The invention relates to a device for burning emergency, constant and periodic emissions of combustible gas and can be used in the oil and gas industry.
Известен оголовок факельной трубы (патент RU №2285863, МПК F23G 7/06, опубл. 20.10.2006 г. в бюл. №29), содержащий газоподающую трубу с газовым затвором и защитный экран, установленный снаружи и коаксиально на верхнем конце газоподающей трубы, при этом защитный экран выполнен из двух перегородок в виде двух усеченных конусов, установленных друг на друга соосно и неподвижно, верхняя из которых обращена большим основанием вниз, нижняя - большим основанием вверх, а малым основанием соединена с газоподающей трубой, при этом боковая поверхность нижней перегородки выполнена из уголков, установленных по образующей конуса с зазором относительно друг друга и обращенных вершинами уголков наружу, при этом линия соединения больших оснований перегородок, верхней и нижней, расположена на уровне среза газоподающей трубы.Known the tip of the flare pipe (patent RU No. 2285863, IPC
Недостатками конструкции данного устройства являются:The disadvantages of the design of this device are:
- во-первых, сложность конструкции устройства, связанная с наличием двух перегородок в виде двух усеченных конусов, установленных друг на друга соосно и неподвижно, кроме того, эти перегородки технически трудоемки в изготовлении, и, как следствие, высокая себестоимость изготовления устройства;- firstly, the complexity of the design of the device associated with the presence of two partitions in the form of two truncated cones mounted on top of each other coaxially and motionless, in addition, these partitions are technically laborious to manufacture, and, as a result, the high cost of manufacturing the device;
- во-вторых, низкая надежность, обусловлена нестабильным горением факела. Это связано с тем, что при прямоточном истечении из круглой полой трубы (диффузионное горение) частицы газа, двигаясь под действием сил инерции, по выходу из оголовка почти не меняют своего направления. Подсос кислорода из окружающей среды происходит за счет диффузии в малых объемах и фронт горения получается растянутым. Известно, что скорость горения для углеводородных газов при коэффициенте избытка воздуха α=1 составляет от 0,67 м/с до 0,85 м/с, поэтому при скорости горения меньше от 0,67 м/с происходит «затягивание пламени» (иногда называют подсосом пламени) и факел тухнет;- secondly, low reliability due to unstable burning of the torch. This is due to the fact that in the case of direct-flow outflow from a round hollow pipe (diffusion combustion), gas particles moving under the action of inertia forces almost do not change their direction at the exit from the head. The intake of oxygen from the environment occurs due to diffusion in small volumes and the combustion front is extended. It is known that the burning rate for hydrocarbon gases with an excess air coefficient α = 1 is from 0.67 m / s to 0.85 m / s, therefore, “burning of the flame” takes place at a burning speed of less than 0.67 m / s (sometimes called the suction of the flame) and the torch goes out;
- в-третьих, невозможность регулирования пропускной способности устройства при изменении объема подачи газа в газоотводную трубу, т.е. конструкция оголовка факельной трубы рассчитана строго на определенное количество газа, сжигаемого на единицу времени.- thirdly, the inability to control the throughput of the device when changing the volume of gas supply to the gas pipe, i.e. the design of the head of the flare pipe is designed strictly for a certain amount of gas burned per unit time.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является оголовок факельной трубы (патент RU №2371637, МПК F23G 7/06, опубл. 27.10.2009 г. в бюл. №30), включающий газоподающую трубу и стабилизатор пламени в виде пустотелого геометрического тела, установленного на верхнем конце газоподающей трубы, при этом стабилизатор расположен коаксиально снаружи газоподающей трубы, под стабилизатором соосно и с зазором установлен стакан с центральным и периферийным отверстиями в донышке, причем центральным отверстием стакан укреплен на газоподающей трубе, а в периферийное отверстие вмонтирован поршневой акустический нагнетатель воздуха, при этом стабилизатор выполнен в виде цилиндра, при этом нижняя кромка стабилизатора расположена ниже, а верхняя его кромка - выше верхней кромки газоподающей трубы, диаметр стабилизатора больше диаметра стакана.The closest in technical essence and the achieved result is the tip of the flare pipe (patent RU No. 2371637, IPC F23G 7/06, published on 10/27/2009 in bull. No. 30), including a gas supply pipe and a flame stabilizer in the form of a hollow geometric body, mounted on the upper end of the gas supply pipe, while the stabilizer is located coaxially outside the gas supply pipe, a cup with a central and peripheral holes in the bottom is installed coaxially and with a gap under the stabilizer, and the glass is mounted on the gas pipe with a central hole the guide tube and into the peripheral opening is mounted an acoustic piston blower, wherein the stabilizer is made as a cylinder, the lower edge of the stabilizer is lower and its upper edge - above the upper edge of the gas supply pipe, the stabilizer diameter is greater than the diameter of the cup.
Недостатками конструкции данного устройства являются:The disadvantages of the design of this device are:
- во-первых, низкая надежность работы, обусловлена нестабильным горением факела. Это связано с тем, что при прямоточном истечении из круглой полой трубы (диффузионное горение) частицы газа, двигаясь под действием сил инерции, по выходу из оголовка почти не меняют своего направления. Подсос кислорода из окружающей среды происходит за счет диффузии в малых объемах, и фронт горения получается растянутым. Известно, что скорость горения для углеводородных газов при коэффициенте избытка воздуха α=1 составляет от 0,67 м/с до 0,85 м/с, поэтому при скорости горения меньше от 0,67 м/с происходит «затягивание пламени» (иногда называют подсосом пламени) и факел тухнет;- firstly, low reliability, due to unstable burning of the torch. This is due to the fact that in the case of direct-flow outflow from a round hollow pipe (diffusion combustion), gas particles moving under the action of inertia forces almost do not change their direction at the exit from the head. The intake of oxygen from the environment occurs due to diffusion in small volumes, and the combustion front is extended. It is known that the burning rate for hydrocarbon gases with an excess air coefficient α = 1 is from 0.67 m / s to 0.85 m / s, therefore, “burning of the flame” takes place at a burning speed of less than 0.67 m / s (sometimes called the suction of the flame) and the torch goes out;
- во-вторых, низкая эффективность работы, связана с неполным сжиганием газа и отсутствием дополнительного подсоса воздуха в процессе горения факела;- secondly, low efficiency associated with incomplete combustion of gas and the absence of additional air leaks during the combustion of the torch;
- в-третьих, невозможность регулирования пропускной способности устройства при изменении объема газа подаваемого для сжигания, т.е. конструкция устройства рассчитана строго на определенное количество газа, сжигаемого на единицу времени;- thirdly, the inability to control the throughput of the device when changing the volume of gas supplied for combustion, i.e. the design of the device is designed strictly for a certain amount of gas burned per unit time;
- в-четвертых, сложность конструкции устройства, связанная с наличием поршневого акустического нагнетателя воздуха технически трудоемкого в изготовлении, и, как следствие, высокая себестоимость изготовления устройства.- fourthly, the complexity of the design of the device associated with the presence of a piston acoustic air blower is technically laborious to manufacture, and, as a result, the high cost of manufacturing the device.
Технической задачей изобретения является повышение надежности и эффективности работы устройства с возможностью регулирования пропускной способности устройства по газу, а также упрощение конструкции устройства и снижение себестоимости его изготовления.An object of the invention is to increase the reliability and efficiency of the device with the ability to control the device throughput on gas, as well as simplifying the design of the device and reducing the cost of its manufacture.
Поставленная техническая задача решается оголовком факельной трубы, включающим газоподающую трубу и стабилизатор пламени, выполненный в виде цилиндра и установленный снаружи на верхнем конце газоподающей трубы, стакан, установленный под стабилизатором соосно и с зазором, а диаметр стабилизатора пламени больше диаметра стакана.The stated technical problem is solved by the tip of the flare pipe, including a gas supply pipe and a flame stabilizer, made in the form of a cylinder and mounted externally at the upper end of the gas supply pipe, a cup mounted under the stabilizer coaxially and with a gap, and the diameter of the flame stabilizer is larger than the diameter of the cup.
Новым является то, что нижняя кромка стакана расположена ниже верхней кромки газоподающей трубы, а верхняя кромка стакана расположена выше верхней кромки газоподающей трубы, причем нижняя кромка стабилизатора пламени расположена ниже верхней кромки стакана, но выше нижней кромки стакана, при этом соотношение площади поперечного сечения газоподающей трубы к площади кольцевого пространства между стаканом и газоподающей трубой составляет 1:4, при этом в верхней кромке стакана жестко установлена крышка с центральным отверстием, а в центральном отверстии крышки концентрично размещено сопло со сменной насадкой, причем площадь проходного сечения кольцевого пространства между стаканом и стабилизатором пламени составляет от 30 до 70% площади кольцевого пространства между стаканом и газоподающей трубой, при этом стабилизатор пламени сверху над сменной насадкой оснащен кольцевыми лопатками с углом наклона 70-75°.New is that the lower edge of the glass is located below the upper edge of the gas supply pipe, and the upper edge of the glass is located above the upper edge of the gas supply pipe, and the lower edge of the flame stabilizer is located below the upper edge of the glass, but above the lower edge of the glass, while the ratio of the cross-sectional area of the gas supply pipes to the area of the annular space between the glass and the gas supply pipe is 1: 4, while in the upper edge of the glass a lid with a central hole is rigidly installed, and in the center The nozzle with a replaceable nozzle is concentrically placed in the opening hole of the lid, the passage area of the annular space between the nozzle and the flame stabilizer being 30 to 70% of the annular space between the nozzle and the gas supply pipe, and the flame stabilizer is equipped with annular blades with an angle of inclination on top of the replaceable nozzle 70-75 °.
На фигуре 1 схематично в продольном разрезе изображен предлагаемый оголовок факельной трубы.The figure 1 schematically in longitudinal section shows the proposed tip of the flare pipe.
На фигуре 2 изображено поперечное сечение А-А предлагаемого оголовка факельной трубы.The figure 2 shows a cross section aa of the proposed head of the flare pipe.
Оголовок факельной трубы включает газоподающую трубу 1 (см. фиг. 1) и стабилизатор пламени 2, выполненный в виде цилиндра и установленный коаксиально снаружи на верхнем конце газоподающей трубы 1. Стакан 3 установлен под стабилизатором пламени 2 соосно и с зазором, а диаметр - D1 стабилизатора пламени 2 больше диаметра - D2 стакана 3. Нижняя кромка 4 стакана 3 расположена ниже верхней кромки 5 газоподающей трубы, а верхняя кромка 6 стакана 3 расположена выше верхней кромки 5 газоподающей трубы 1.The tip of the flare pipe includes a gas supply pipe 1 (see Fig. 1) and a
Нижняя кромка 7 стабилизатора пламени 2 расположена ниже верхней кромки 5 стакана 3, но выше нижней кромки 4 стакана 3. Соотношение площади поперечного сечения - S1 газоподающей трубы 1 к площади кольцевого пространства - S2 между стаканом 3 и газоподающей трубой 1 составляет 1:4. Это условие установлено опытным путем и обеспечивает полное сгорание 1 м3 газа.The
Например, проходной диаметр - dт газоподающей трубы 1 составляет 100 мм = 0,1 м, т.е. dт=0,1 м. Тогда S1=π·(dт)2/4=3,14·(0,1 м)2/4=7,85·10-3 м2.For example, the passage diameter - d m a
Тогда с учетом соотношения (1:4) площади поперечного сечения - S1 газоподающей трубы 1 к площади кольцевого пространства - S2 между стаканом 3 и газоподающей трубой 1, площадь кольцевого пространства - S2 составит: S2=4·7,85·10-3 м2=31,4·10-3 м2.Then, taking into account the ratio (1: 4) of the cross-sectional area - S 1 of the
В верхней кромке 6 стакана 3 жестко установлена крышка 8 с центральным отверстием 9. В центральном отверстии 9 крышки 8 концентрично размещено сопло 10 со сменной насадкой 11, причем площадь проходного сечения кольцевого пространства - S3 между стаканом и стабилизатором пламени составляет от 30 до 70% площади кольцевого пространства - S2 между стаканом 3 и газоподающей трубой 1, т.е. S3=(0,3-0,7)·S2. Например, как отмечено выше, при площади кольцевого пространства - S2 между стаканом 3 и газоподающей трубой 1, равной 31,4·10-3 м2, площадь проходного сечения кольцевого пространства - S3=(0,3-0,7)·S2=(0,3-0,7)·31,4·10-3 м2=9,42·10-3 м2-21,98·10-3 м2. Примем S3=15,0·10-3 м2.A
Стабилизатор пламени 2 сверху над сменной насадкой 11 оснащен кольцевыми лопатками 12′; 12′′; 12′′′ (см. фиг. 1 и 2) с углом наклона 70-75°.The
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Перед запуском устройства в работу в сопло 10 (см. фиг. 1) устанавливают сменную насадку с проходным каналом диаметром dн. Диаметр dн подбирается опытным путем в зависимости от суточного объема подачи газа в оголовок факельной трубы через газоподающую трубу 1. Например, при суточном объеме подачи газа Q=2300 м3/сут по газоподающей трубке в сопло 10 устанавливают и фиксируют, например, с помощью резьбового соединения (на фиг. 1 и 2 не показано) сменную насадку 11 (см. фиг. 1) с проходным каналом диаметром dн=2 см=20 мм=0,02 м.Before starting the device into operation, a replaceable nozzle with a through passage with a diameter of d n is installed in the nozzle 10 (see Fig. 1). The diameter d n is selected empirically depending on the daily volume of gas supply to the tip of the flare pipe through the
Сжигаемый газ подается по газоподающей трубе 1 и на выходе из сменной насадки 11 поджигается дежурной горелкой. Газ, поступающий в оголовок факельной трубы через газоподающую трубу 1, при попадании в сменную насадку 11 сопла 10 инжектирует в необходимом количестве воздух для сжигания газа через кольцевое пространство - S2 между стаканом 3 и газоподающей трубой 1.The gas to be burned is supplied through the
Разрежение, создаваемое при инжектировании воздуха на входе в сменную насадку 11, возрастает с увеличением давления газа, подаваемого в оголовок факельной трубы по газоподводящей трубе 1, что требует увеличения количества подсасываемого воздуха, необходимого для стабильного горения и полного сгорания газа, поэтому дополнительный подсос воздуха осуществляется через кольцевое пространство - S2 между стаканом 3 и газоподающей трубой 1, при этом кольцевые лопатки с углом наклона 70-75° (см. фиг. 1 и 2), установленные вверху стабилизатора пламени, максимально увеличивают турбулентность воздуха внутри стакана 3 (см. фиг. 1), что подобрано опытным путем.The rarefaction created by injecting air at the inlet to the
При инжектировании воздуха горючим газом в сменную насадку 11 происходит диффузный фронт горения, а при дополнительном подсосе воздуха в стакан 3 возникает кинетический фронт горения.When air is injected with combustible gas into the
Повышается надежность работы, так как предлагаемая конструкция устройства гарантирует стабильное горение факела. Это обеспечивается благодаря «смешанному горению», т.е. одновременному наличию кинетического и диффузионного фронтов горения, что делает эффективным применение стабилизатора горения при увеличении скорости истечения газа, также инжектирование воздуха в сочетании со стабилизатором пламени исключает «отрыв пламени».The reliability of the operation increases, since the proposed device design guarantees stable burning of the torch. This is ensured by "mixed combustion", i.e. the simultaneous presence of kinetic and diffusion combustion fronts, which makes the use of a combustion stabilizer effective when increasing the gas flow rate, and air injection in combination with a flame stabilizer eliminates “flame separation”.
Повышается эффективность работы устройства вследствие полного сгорания газа. Это обеспечивается тем, что конструктивно соотношение площади газоподающей трубы 1, т.е. подачи газа к площади кольцевого пространства - S2, между стаканом 3 и газоподающей трубой 1 для подачи воздуха, равно 1:4. Кроме того, конструктивное выполнение площади проходного сечения кольцевого пространства - S3, между стаканом и стабилизатором к площади кольцевого пространства S2, между стаканом и газоподающей трубой в отношении: S3=(0,3-0,7)·S2, в сочетании с тем, что стабилизатор пламени оснащен сверху лопатками с углом наклона 70-75° для увеличения турбулентности воздуха внутри стакана 3, позволяющего произвести дополнительный подсос воздуха при работе устройства, что также позволяет эффективно сжигать газ.Increases the efficiency of the device due to the complete combustion of gas. This is ensured by the fact that the structural ratio of the area of the
Возможность изменения проходного диаметра (пропускной способности) сменной насадки 11, устанавливаемой в сопло 10 по газу, делает предлагаемый оголовок факельной трубы универсальным для дожимных насосных станций с различными суточными объемами подачи газа, т.е. конструкция устройства позволяет быстро перенастроить сменную насадку 11 в сопле 10 при изменениях объема сжигаемого газа путем ее замены. Т.е. увеличивают проходной диаметр dн сменной насадки 11 при увеличении суточного объема подачи газа, и наоборот, уменьшают проходной диаметр dн сменной насадки при уменьшении суточного объема подачи газа.The ability to change the bore diameter (throughput) of the
Предлагаемый оголовок факельной трубы в отличие от прототипа имеет простую конструкцию, так как не имеет поршневого нагнетателя воздуха, а сам оголовок факельной трубы изготовляется из подручных материалов (трубного проката различных типоразмеров) и не требует высоких расходов на изготовление, и, как следствие, имеет низкую себестоимость изготовления.The proposed flare tube head, in contrast to the prototype, has a simple design, since it does not have a piston air blower, and the flare tube head itself is made from improvised materials (rolled pipe of various sizes) and does not require high manufacturing costs, and, as a result, has a low manufacturing cost.
Предлагаемый оголовок факельной трубы позволяет:The proposed flare tube head allows you to:
- повысить надежность и эффективность работы;- increase reliability and operational efficiency;
- регулировать работу устройства в зависимости от объем сжигаемого в нем газа;- regulate the operation of the device depending on the volume of gas burned in it;
- упростить конструкцию и снизить себестоимость изготовления.- simplify the design and reduce manufacturing costs.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015143832/03A RU2604245C1 (en) | 2015-10-13 | 2015-10-13 | Flare pipe head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015143832/03A RU2604245C1 (en) | 2015-10-13 | 2015-10-13 | Flare pipe head |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2604245C1 true RU2604245C1 (en) | 2016-12-10 |
Family
ID=57776983
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015143832/03A RU2604245C1 (en) | 2015-10-13 | 2015-10-13 | Flare pipe head |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2604245C1 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3547567A (en) * | 1968-07-25 | 1970-12-15 | Smoke Ban Mfg Inc | Flare stack combustion tip |
| SU1626048A1 (en) * | 1988-10-17 | 1991-02-07 | Предприятие П/Я М-5478 | Cap device for spray pipe |
| RU2244876C1 (en) * | 2004-03-11 | 2005-01-20 | ООО "Газ-Проект Инжиниринг" | Flame plant head |
| RU2285863C2 (en) * | 2005-01-24 | 2006-10-20 | Олег Николаевич Макаров | Head of torch plant |
| RU63499U1 (en) * | 2007-01-12 | 2007-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный технологический университет" | TORCH PIPE HEAD |
| RU2371637C2 (en) * | 2007-11-30 | 2009-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный технологический университет" | Portal of flare pipe |
-
2015
- 2015-10-13 RU RU2015143832/03A patent/RU2604245C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3547567A (en) * | 1968-07-25 | 1970-12-15 | Smoke Ban Mfg Inc | Flare stack combustion tip |
| SU1626048A1 (en) * | 1988-10-17 | 1991-02-07 | Предприятие П/Я М-5478 | Cap device for spray pipe |
| RU2244876C1 (en) * | 2004-03-11 | 2005-01-20 | ООО "Газ-Проект Инжиниринг" | Flame plant head |
| RU2285863C2 (en) * | 2005-01-24 | 2006-10-20 | Олег Николаевич Макаров | Head of torch plant |
| RU63499U1 (en) * | 2007-01-12 | 2007-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный технологический университет" | TORCH PIPE HEAD |
| RU2371637C2 (en) * | 2007-11-30 | 2009-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный технологический университет" | Portal of flare pipe |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103836624B (en) | High-effect combination type flare tip | |
| CN202884924U (en) | Ground torch premixing type burner | |
| CN102901098A (en) | Multi-head efficient pre-mixing type combustion system of ground flare | |
| CN106369603B (en) | Secondary upper air inlet burner | |
| RU2604245C1 (en) | Flare pipe head | |
| RU158820U1 (en) | Gas oil burner | |
| RU157492U1 (en) | TORCH INSTALLATION HEAD | |
| RU2578785C1 (en) | Double fuel atomiser "gas plus fuel oil" | |
| CN201100640Y (en) | A device for ensuring stable combustion of industrial combustor | |
| RU2664584C1 (en) | Afterburner for anode gases of aluminium electrolytic cell | |
| CN107084388B (en) | Mixed atomization cracking burner and mixed combustion method thereof | |
| JP5636335B2 (en) | Gas turbine combustor | |
| CN205842651U (en) | Short flame burner | |
| RU139002U1 (en) | TORCH INSTALLATION HEAD | |
| CN209639066U (en) | Household eco stove | |
| RU160445U1 (en) | TORCH INSTALLATION HEAD | |
| CN203880705U (en) | Efficient combined type torch head | |
| RU44369U1 (en) | GAS-BURNER | |
| RU114514U1 (en) | Gas oil burner | |
| RU77938U1 (en) | Gas oil burner | |
| CN117419348B (en) | Gas diffusion ignition torch | |
| RU139837U1 (en) | IGNITION DEVICE | |
| RU164940U1 (en) | BURNER OF ALUMINUM ELECTROLYZER WITH INTENSIVE MIXING OF COMPONENTS | |
| CN207688126U (en) | A kind of continuous ignition type flame spray head | |
| CN103836623B (en) | Energy-saving altar lamp |