RU2745312C1 - Exhaust gas torch with low steam consumption and high smoke capabilities - Google Patents
Exhaust gas torch with low steam consumption and high smoke capabilities Download PDFInfo
- Publication number
- RU2745312C1 RU2745312C1 RU2020110721A RU2020110721A RU2745312C1 RU 2745312 C1 RU2745312 C1 RU 2745312C1 RU 2020110721 A RU2020110721 A RU 2020110721A RU 2020110721 A RU2020110721 A RU 2020110721A RU 2745312 C1 RU2745312 C1 RU 2745312C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steam
- flare
- gas
- exhaust gas
- flow
- 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
- F23G7/08—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases using flares, e.g. in stacks
- F23G7/085—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases using flares, e.g. in stacks in stacks
-
- 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
- F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
- F23G5/50—Control or safety arrangements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
- F23L5/00—Blast-producing apparatus before the fire
- F23L5/04—Blast-producing apparatus before the fire by induction of air for combustion, e.g. using steam jet
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
- F23L7/00—Supplying non-combustible liquids or gases, other than air, to the fire, e.g. oxygen, steam
- F23L7/002—Supplying water
- F23L7/005—Evaporated water; Steam
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G2209/00—Specific waste
- F23G2209/14—Gaseous waste or fumes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
- F23L2900/00—Special arrangements for supplying or treating air or oxidant for combustion; Injecting inert gas, water or steam into the combustion chamber
- F23L2900/07009—Injection of steam into the combustion chamber
Abstract
Description
Декларация приоритетаPriority declaration
Настоящая заявка испрашивает приоритет по предварительной заявке на патент США № 62/559,318, поданной 15 сентября 2017 г., содержание которой полностью включено в настоящий документ путем ссылки.This application claims priority over US Provisional Patent Application No. 62 / 559,318, filed September 15, 2017, the entire contents of which are incorporated herein by reference.
Предпосылки создания изобретенияBackground of the invention
Настоящее изобретение относится к улучшенному факельному устройству, и, в частности, к эффективному факельному устройству с использованием пара.The present invention relates to an improved flare device, and in particular to an efficient steam flare device.
Паровые факельные устройства используют на нефтеперегонных и нефтехимических установках для сжигания больших объемов образующихся отработанных газов во время перерывов в нормальной работе завода. Чрезвычайно важным рабочим параметром является возможность «бездымной» работы. Для подачи атмосферного воздуха и принудительного смешивания воздуха с отработанными газами используют большие количества пара под высоким давлением. Чем больше количество смешиваемого воздуха на фунт пара, впрыскиваемого в отработанный газ, тем выше достигаемая возможность бездымной работы.Steam flare devices are used in refineries and petrochemical plants to burn large volumes of generated waste gases during interruptions in normal plant operation. An extremely important operating parameter is the possibility of "smoke-free" operation. Large quantities of high pressure steam are used to supply ambient air and forcibly mix the air with the exhaust gases. The greater the amount of mixed air per pound of steam injected into the exhaust gas, the higher the achievable smokeless capability.
Хорошо известно факельное устройство для сжигания и утилизации горючих газов. Факельные устройства обычно устанавливают на факельных стволах и их размещают на добывающих, перегонных, перерабатывающих предприятиях и т.п., для утилизации легковоспламеняющихся отработанных газов или других легковоспламеняющихся газовых потоков, которые отводят по любой причине, включая, без ограничений, вентиляцию, прекращение работы, сбой оборудования и/или чрезвычайные ситуации. Факельное устройство крайне важно при чрезвычайных ситуациях, таких как пожар или сбой электропитания, а надлежащим образом функционирующая факельная система представляет собой существенный компонент для предотвращения разрушения установки в любой из вышеупомянутых или других ситуаций.A flare device for the combustion and disposal of combustible gases is well known. Flare devices are usually installed on flare stacks and located in mining, distillation, processing plants, etc., to recover flammable waste gases or other flammable gas streams that are diverted for any reason, including, but not limited to, ventilation, shutdown, equipment failure and / or emergencies. A flare device is essential in emergencies such as fire or power failure, and a properly functioning flare system is an essential component to prevent destruction of the installation in any of the above or other situations.
В одном иллюстративном примере «традиционной» конструкции высокопроизводительного парового факела предшествующего уровня техники поток отработанного газа входит в нижнюю часть факельного наконечника через соединитель (канал) для отработанного газа диаметром 60 дюймов. Факельный наконечник имеет диаметр от 9 до 10 футов. Предусмотрено множество сопел диаметром 8 дюймов, которые проходят через стенку факельного наконечника рядом с основанием, а затем вертикально к выпускному концу наконечника. Ко впускному штуцеру присоединен «смеситель Вентури». Сопла для впрыска пара расположены на впускном конце смесителя Вентури. Благодаря впрыску пара под высоким давлением происходит подача атмосферного воздуха, который проходит через сопло и впрыскивается в отработанный газ, который перемещается от впускного отверстия для отработанного газа в нижней части наконечника через пространство вокруг воздушного штуцера к выходному концу наконечника. Через сопла проходит только небольшая часть требуемого воздуха для сжигания. Оставшаяся часть требуемого воздуха для сжигания течет вверх вокруг внешней поверхности факельного наконечника. На выпускном конце факельного наконечника находится второй набор паровых штуцеров, используемых для нагнетания воздуха в поток отработанного газа.In one illustrative example of a "conventional" prior art high performance steam torch design, the flue gas stream enters the bottom of the flare tip through a 60 inch diameter flue gas connector (conduit). The flare tip is 9 to 10 feet in diameter. A plurality of 8 inch diameter nozzles are provided that extend through the wall of the flare tip near the base and then vertically to the outlet end of the tip. A “venturi mixer” is connected to the inlet. Steam injection nozzles are located at the inlet end of the Venturi mixer. The high pressure steam injection delivers atmospheric air that passes through the nozzle and is injected into the exhaust gas, which travels from the exhaust gas inlet at the bottom of the tip through the space around the air fitting to the outlet end of the tip. Only a small portion of the required combustion air passes through the nozzles. The remainder of the required combustion air flows upward around the outer surface of the flare tip. At the outlet end of the flare tip is a second set of steam fittings used to force air into the flue gas stream.
У этой конструкции есть несколько недостатков. Во-первых, относительно маленькие штуцеры диаметром 8 дюймов существенно ограничивают количество воздуха, которое может быть подано с паром. Во-вторых, поток пара и поток отработанного газа по существу параллельны, а значит, эффективность смешивания снижается. И, наконец, отработанный газ, как правило, протекает через центр наконечника, а не равномерно распределяется по диаметру наконечника. Из-за этого в центре наконечника скапливаются более высокие концентрации отработанного газа, вследствие чего происходит неполное сгорание и образование дыма.This design has several disadvantages. First, the relatively small 8-inch fittings severely limit the amount of air that can be supplied with steam. Second, the steam flow and the waste gas flow are substantially parallel, which means the mixing efficiency is reduced. Finally, the waste gas tends to flow through the center of the tip rather than being evenly distributed over the diameter of the tip. As a result, higher concentrations of exhaust gas accumulate in the center of the tip, resulting in incomplete combustion and the formation of smoke.
Как правило, желательно сжигать воспламеняющийся газ без образования дыма, и такое бездымное или по существу бездымное сжигание обычно обязательно. Один способ обеспечения бездымного сжигания представляет собой подачу воздуха для сжигания с помощью пароструйного насоса, который иногда называют эжектором. Благодаря воздуху для сжигания происходит полное окисление воспламеняющегося газа, а значит, предотвращается образование дыма. Таким образом, пар обычно применяют в качестве движущей силы для перемещения воздуха в факельном устройстве. При подаче достаточного количества воздуха для сжигания и хорошем перемешивании поступающего воздуха со сжигаемым газом паровоздушная смесь и сжигаемый газ могут быть сожжены без образования дыма. В обычном факельном устройстве только часть необходимого воздуха для сжигания подается с использованием движущей силы, такой как воздуходувка, пароструйный насос, сжатый воздух или иной газ. Большую часть требуемого воздуха для сжигания получают из окружающей атмосферы по всей длине пламени.It is generally desirable to burn the flammable gas without generating smoke, and such smokeless or substantially smokeless combustion is usually required. One way to achieve smokeless combustion is by supplying combustion air with a steam jet pump, sometimes referred to as an ejector. Thanks to the combustion air, the flammable gas is completely oxidized, which means that the formation of smoke is prevented. Thus, steam is usually used as a driving force to move air in a flare device. By supplying a sufficient amount of combustion air and good mixing of the incoming air with the combustion gas, the vapor-air mixture and the combustion gas can be combusted without the formation of smoke. In a conventional flare device, only a portion of the required combustion air is supplied using a motive force such as a blower, steam jet pump, compressed air or other gas. Most of the required combustion air is obtained from the surrounding atmosphere along the entire length of the flame.
Один известный тип парового факельного устройства содержит по существу цилиндрическую газовую трубу, в которую подается горючий газ. Нижний поток пара подается через множество паровых труб у входного отверстия и принудительно проходит через изгиб в трубе для пара, из-за чего происходит падение давления. За счет изгиба трубы для пара меняют направление таким образом, чтобы быть параллельными внешнему цилиндру. Центральный поток пара впрыскивается в центр газовой трубы с обеспечением прохождения горючего газа и пара вверх через внешнюю трубу и смешивания с паром, выходящим из нижних труб для пара. На верхнем конце или выходе газовой трубы паровые инжекторы направляют пар радиально внутрь для регулирования периферической части смеси, выходящей из газовой трубы, при этом происходит поджигание паровоздушной смеси и газовой смеси. Центральный поток пара предусмотрен для предотвращения горения внутри газовой трубы. Внутреннее горение, как правило, наблюдается при низких скоростях расхода газа, таких как скорости продувки, и усугубляется поперечным ветром, эффектом закупоривания, вызванным верхним потоком пара, и, если продувочный газ имеет более низкую молекулярную массу, чем воздух. Скорость продувки, как правило, представляет собой минимальную скорость потока газа, непрерывно подаваемого в факел для предотвращения взрыва в факельном стволе.One known type of steam flare device comprises a substantially cylindrical gas tube into which a combustible gas is supplied. The bottom steam stream is fed through a plurality of steam pipes at the inlet and is forced through a bend in the steam pipe, causing a pressure drop. The bending causes the steam pipes to change direction so as to be parallel to the outer cylinder. A central stream of steam is injected into the center of the gas pipe to allow the combustible gas and steam to flow upward through the outer pipe and mix with the steam exiting the downstream steam pipes. At the upper end or outlet of the gas pipe, steam injectors direct the steam radially inward to control the peripheral portion of the mixture exiting the gas pipe, thereby igniting the air-vapor mixture and the gas mixture. A central steam flow is provided to prevent combustion inside the gas pipe. Internal combustion is typically observed at low gas flow rates such as purge rates and is exacerbated by crosswind, plugging effects caused by overhead steam flow, and if the purge gas has a lower molecular weight than air. The purge rate is typically the minimum flow rate of gas that is continuously fed into the flare to prevent an explosion in the flare stack.
В другом типе парового факела используют только центральные и верхние паровые инжекторы, и они работают сходным образом. С помощью паровых факелов, описанных в настоящем документе, можно проводить бездымное сжигание. Однако для такого факельного устройства может потребоваться больше пара в расчете на отработанный газ, чем в других типах паровых факелов, особенно при больших размерах; кроме того, они могут производить слишком много шума. Шум от нижнего потока пара можно заглушать, тогда как шум от верхнего потока пара сложно или невозможно заглушить из-за его близости к пламени факела. Из-за глушителя для нижнего потока пара не только возникают дополнительные затраты, но и возрастает ветровая нагрузка в стволе факела, а значит увеличиваются расходы на ствол факела. Вследствие высокой стоимости пара, трубопроводов и конструкции факельного ствола желательно использовать меньше пара для обеспечения бездымного горения. Таким образом, существует потребность в усовершенствованном факельном устройстве и способах бездымного сжигания горючих газов в воздухе с уменьшением шума и повышением эффективности для сжигания большего количества топлива без увеличения количества пара.Another type of steam torch uses only center and top steam injectors and works in a similar manner. The steam torches described in this document can be used for smokeless combustion. However, such a flare device may require more steam per flue gas than other types of steam flares, especially at larger sizes; in addition, they can make too much noise. The noise from the bottom steam stream can be damped, while the noise from the top steam stream is difficult or impossible to drown out due to its proximity to the flame. Due to the muffler for the bottom steam flow, not only additional costs arise, but also the wind load in the flare barrel increases, which means that the costs for the flare barrel increase. Due to the high cost of steam, piping and flare stack design, it is desirable to use less steam to achieve smokeless combustion. Thus, there is a need for improved flare apparatus and methods for smokeless combustion of combustible gases in air with reduced noise and increased efficiency to burn more fuel without increasing the amount of steam.
В условиях с низким потоком пар часто вводят для поддержания бездымного горения, и его количество увеличивается при более сильном ветре; однако в связи с нормативными требованиями, согласно которым комбинированная смесь пара и отработанного газа должна иметь теплоемкость выше 270 БТЕ/станд.куб.фут, и для поддержания бездымного сгорания необходимо дополнительно добавлять еще один вспомогательный газ, обычно метан. У многих паровых факелов пар и паровоздушная смесь вводятся в отработанный газ достаточно равномерно, тогда как отработанный газ может выходить из факела неравномерно при более сильном ветре, и для поддержания бездымного горения оборудование должно поддерживать более высокую подачу пара и/или вспомогательного газа. Таким образом, существует потребность в усовершенствованном факельном устройстве, способном использовать сниженную подачу пара и/или вспомогательного газа в условиях низкого потока, независимо от ветровых условий.In low flow conditions, steam is often introduced to maintain smokeless combustion, and the amount increases with stronger winds; however, due to regulatory requirements that the combined steam / flue gas mixture must have a heat capacity greater than 270 BTU / scf and additional auxiliary gas, usually methane, must be added to maintain smokeless combustion. With many steam flares, steam and air / vapor mixture is introduced into the flue gas fairly evenly, whereas the flue gas may exit the flare unevenly in stronger winds, and equipment must maintain a higher steam and / or auxiliary gas supply to maintain smokeless combustion. Thus, there is a need for an improved flare device capable of utilizing reduced steam and / or assist gas supply under low flow conditions, regardless of wind conditions.
Изложение сущности изобретенияSummary of the invention
В одном варианте осуществления в изобретении предложен паровой факел, содержащий цилиндр для отработанного газа, причем верхняя часть указанного цилиндра для отработанного газа соединена со множеством удлинений, отходящих от центра указанного цилиндра для отработанного газа, при этом каждое из удлинений содержит множество каналов для факельного газа, и в каждом из каналов для факельного газа находится труба для пара. Паровой факел может иметь кольцо в верхней части указанного канала для факельного газа и над верхней частью указанной трубы для пара. Паровой факел может дополнительно иметь один или множество ограничивающих поток конусов в какой-либо секции канала для факельного газа ниже выхода из канала. Канал для факельного газа может представлять собой трубу, имеющую цилиндрическую конфигурацию или иную конфигурацию, такую как квадратная, прямоугольная, овальная или сложная конфигурация. Труба для пара может представлять собой одну трубу, имеющую ответвления, которые проходят в каждый из указанных каналов для факельного газа. Выходное отверстие для пара может представлять собой единственное отверстие или множество отверстий, расположенных прямо вертикально или под углом. В кольце могут быть перфорации или другие поверхностные элементы. Переход от цилиндра для отработанного газа к оборудованию для отработанного газа может быть полностью горизонтальным, с определенным наклоном, с изгибом в каком-либо направлении или комбинацией двух или более из этих вариантов. Крышка цилиндра для отработанного газа может включать в себя плоскую пластину, конус, концентрический цилиндр меньшего размера или комбинацию из двух или более из этих элементов.In one embodiment, the invention provides a steam flare comprising a flue gas cylinder, the top of said flue gas cylinder being connected to a plurality of extensions extending from the center of said flue gas cylinder, each of the extensions comprising a plurality of flare gas ducts, and a steam pipe is provided in each of the flare gas ducts. The steam flare may have a ring at the top of said flare gas duct and above the top of said steam tube. The steam flare may further have one or more flow restricting cones in some section of the flare gas duct below the outlet from the duct. The flare gas duct can be a tube having a cylindrical configuration or other configuration such as a square, rectangular, oval, or complex configuration. The steam pipe can be a single pipe having branches that extend into each of said flare gas passages. The steam outlet can be a single orifice or a plurality of straight vertical or angled openings. The ring may have perforations or other surface features. The transition from the waste gas cylinder to the waste gas equipment can be completely horizontal, with a certain slope, with a bend in any direction, or a combination of two or more of these options. The waste gas cylinder head may include a flat plate, a cone, a smaller concentric cylinder, or a combination of two or more of these.
В другом варианте осуществления в изобретении представлен способ функционирования парового факела, включающий в себя подачу потока отработанного газа через цилиндр для отработанного газа во множество каналов для факельного газа с одновременной подачей потока пара через трубу, причем указанная труба проходит в указанный канал для факельного газа, со смешиванием указанного потока отработанного газа и указанного пара, с последующим поджиганием полученной смеси указанного потока отработанного газа, указанного пара и кислорода наружной воздушной среды. В верхней части наконечника для отработанного газа в канале для факельного газа может быть кольцо, в котором есть перфорации или иные элементы поверхности для направления смеси указанного пара и указанного отработанного газа. Паровой факел может иметь один или множество ограничителей скорости или ограничивающих поток конусов в какой-либо секции указанного канала для факельного газа ниже выхода из канала, для уменьшения обратного потока атмосферного воздуха в удлинения для факельного газа, из-за чего дополнительно уменьшается количество вспомогательного газа и/или пара, необходимого для поддержания бездымного сгорания при условии низкой скорости потока. Выход для пара может включать в себя отверстие, расположенное прямо вертикально, или множество отверстий под углом для увеличения смешивания пара, окружающего атмосферного воздуха и отработанного газа и дополнительного увеличения скорости потока отработанного газа при одновременном уменьшении обратного тока атмосферного воздуха при низких скоростях потока, благодаря частичному закрытию паром канала для факельного газа, из-за чего снижается количество вспомогательного газа и/или пара, необходимое для поддержания бездымного сгорания в условиях низкой скорости потока. Канал для факельного газа может иметь конфигурацию, выбранную из группы, состоящей из цилиндрической, квадратной, прямоугольной, овальной и сложных форм. Переход от цилиндра для отработанного газа к удлинению отработанного газа может быть полностью горизонтальным, с определенным наклоном, с изгибом в определенном направлении или комбинацией этих вариантов для уменьшения падения давления на наконечнике, для предотвращения потребности в увеличении номинального размера наконечника с более высокими требованиями к конструкции; кроме того, таким образом улучшается структурная целостность наконечника за счет снижения напряжения из-за теплового расширения при горении внутри наконечника. Крышка цилиндра для отработанного газа может включать в себя плоскую пластину, конус, концентрический цилиндр меньшего размера или комбинацию этих вариантов для уменьшения напряжений от теплового расширения, повышения структурной целостности устройства и обеспечения лучшего распределения потока внутри факельного устройства, благодаря чему обеспечен приемлемый перепад давления. Изобретение также относится к ситуации, в которой атмосферный воздух, проникающий в наконечник, смешивается с отработанным газом и вспомогательным газом и сгорает внутри наконечника, тем самым нагревая наконечник и уменьшая срок службы оборудования; следовательно, снижение уровня проникновения воздуха важно для максимального увеличения срока службы оборудования в условиях низкой скорости потока. Кроме того, изобретение обеспечивает преимущества при малом необходимом количестве пара, менее 0,20 фунта пара на фунт отработанного газа пропана. Весь пар впрыскивается внутрь отработанного газа до воздействия окружающего атмосферного воздуха. Благодаря пару происходит перемешивание и передача импульса указанному отработанному газу и указанному окружающему атмосферному воздуху. Изобретение также обеспечивает преимущества при низких скоростях потока, при этом требуется меньше пара и/или вспомогательного газа для поддержания бездымного сгорания и увеличения срока службы оборудования.In another embodiment, the invention provides a method for operating a steam flare comprising feeding an exhaust gas stream through an exhaust gas cylinder into a plurality of flare gas passages while simultaneously supplying a steam flow through a pipe, said pipe extending into said flare gas passage, with mixing the specified flow of waste gas and specified steam, followed by igniting the resulting mixture of the specified flow of exhaust gas, specified steam and oxygen of the external air. At the top of the waste gas tip in the flare gas duct, there may be a ring containing perforations or other surface features for guiding a mixture of said vapor and said waste gas. The steam flare may have one or more speed limiters or flow restricting cones in some section of said flare gas duct below the outlet from the duct to reduce backflow of atmospheric air to the flare extensions, thereby further reducing the amount of auxiliary gas and / or steam required to maintain smokeless combustion at low flow rates. The steam outlet may include a straight vertical orifice or a plurality of angled orifices to increase mixing of the steam, ambient ambient air and flue gas and further increase the exhaust gas flow rate while reducing backflow of ambient air at low flow rates due to partial closure of the flare gas duct by steam, thereby reducing the amount of auxiliary gas and / or steam required to maintain smokeless combustion under low flow rate conditions. The flare gas duct may have a configuration selected from the group consisting of cylindrical, square, rectangular, oval, and complex shapes. The transition from flue gas cylinder to flue gas extension can be completely horizontal, tilted, bent in a certain direction, or a combination of these options to reduce the pressure drop across the tip, to avoid the need for an increase in the nominal tip size with higher design requirements; in addition, this improves the structural integrity of the ferrule by reducing stress due to thermal expansion during combustion within the ferrule. The waste gas cylinder head may include a flat plate, cone, smaller concentric cylinder, or a combination of these to reduce thermal expansion stresses, increase structural integrity of the device, and provide better flow distribution within the flare device, thereby providing an acceptable pressure drop. The invention also relates to a situation in which atmospheric air entering the handpiece mixes with the waste gas and auxiliary gas and burns inside the handpiece, thereby heating the handpiece and reducing the life of the equipment; therefore, reducing air intrusion is important to maximize equipment life under low flow rate conditions. In addition, the invention provides advantages with a small amount of steam required, less than 0.20 pounds of steam per pound of propane waste gas. All steam is injected into the exhaust gas prior to exposure to ambient atmospheric air. The steam mixes and impulses the specified exhaust gas and the specified ambient atmospheric air. The invention also provides advantages at low flow rates where less steam and / or assist gas is required to maintain smokeless combustion and increase equipment life.
Краткое описание графических материаловBrief description of graphic materials
На фиг. 1 представлено изометрическое изображение верхней части парового факела в перспективе.FIG. 1 is an isometric perspective view of the top of a steam torch.
На фиг. 2 представлен вид парового факела, включающего в себя цилиндр для отработанного газа и трубу для пара.FIG. 2 is a view of a steam torch including an exhaust gas cylinder and a steam pipe.
На фиг. 3 представлен вид в разрезе верхней части парового факела.FIG. 3 is a cross-sectional view of the upper part of the steam torch.
На фиг. 4 показан изометрический вид двух огражденных каналов факела.FIG. 4 shows an isometric view of two enclosed flame channels.
Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention
Настоящее изобретение обеспечивает бездымное сжигание при использовании менее 0,20 фунта пара на фунт потока отработанного газа пропана, при этом не требуется пара для охлаждения и требуется минимальное количество пара для нагревания (менее 0,0006 фунта пара на максимальный поток вентиляционного газа).The present invention achieves smokeless combustion using less than 0.20 pounds of steam per pound of propane waste gas stream, requiring no steam for cooling and requiring a minimum amount of steam for heating (less than 0.0006 pounds of steam per maximum vent gas flow).
В изобретении используют исключительно внутренний пар, т.е. пар, впрыскиваемый исключительно внутрь вентиляционного факельного газа без воздействия окружающего атмосферного воздуха, при этом на окружающую воздушную среду оказывается существенный эффект перемешивания и передачи импульса. В других факелах используют поток, который впрыскивается в воздух вблизи и непосредственно вокруг периферии наконечника факела, и направлен с возможностью приведения в движение пара и воздуха вблизи и непосредственно вокруг периферии наконечника факела и направлен с возможностью направления пара и воздуха внутрь отработанного газа или выходящего потока отработанного газа. Такие факелы называют «паровые факелы внешнего потока». Существуют и другие факелы, которые могут называться «паровыми факелами внутреннего потока», в которых используется впрыскивание пара через каналы, проходы или трубки Вентури из окружающей воздушной атмосферы, за счет чего происходит впрыск воздуха и пара через удерживающую стенку или оболочку потока отработанного газа в сердцевину потока отработанного газа.The invention uses exclusively internal steam, i.e. steam injected exclusively into the vent flare gas without exposure to ambient atmospheric air, with a significant agitation and momentum transfer effect on the ambient air. Other flares use a flow that is injected into the air in the vicinity of and immediately around the periphery of the flare tip and is directed so as to propel steam and air in the vicinity of and immediately around the periphery of the flare tip and directed so as to direct the steam and air into the interior of the exhaust gas or exhaust stream. gas. Such flares are called "external flow steam flares". There are other flares, which may be referred to as "internal flow steam flares", which inject steam through ducts, passages or venturi tubes from the surrounding air atmosphere, thereby injecting air and steam through the containment wall or enclosure of the exhaust gas flow into the core. waste gas flow.
В настоящем изобретении, как показано на фиг. 1, поток отработанного газа проходит вверх через цилиндр 12. Пар 2 впрыскивается в поток 1 отработанного газа в одном или более местоположениях 4, в результате чего полученная ускоренная смесь пара и отработанного газа при воздействии окружающего воздуха затягивает окружающий воздух в смесь отработанного газа (топлива) и пара. Не происходит смешивания окружающего воздуха 3 с потоком 1 отработанного газа, вплоть до выхода из верхней части огражденных каналов факела. Пар и отработанный газ 5 частично смешиваются перед смешиванием с окружающей воздушной средой 6, но выбрасываются из ограничителей кожуха факела или канала для отработанного газа с объединенной скоростью и импульсом, достаточными для обеспечения эффективного перемешивания топлива и пара с окружающим воздухом для улучшения сгорания и эффективного разрушения сжигаемого отработанного газа. Относительно высокоскоростной пар 2 передает импульс относительно низкоскоростному отработанному газу 1, и из-за этого происходит некоторое смешивание пара и отработанного газа 5 перед выходом в окружающий воздух 3. Полученный частично смешанный поток пара и отработанного газа затем придает импульс окружающей воздушной среде 6, втягивает его и смешивается с ним по мере выброса пара и отработанного газа из огражденных каналов 7 факела. На фиг. 1 показаны четыре набора по четыре огражденных канала 7, канальные штуцеры 8 для впрыска пара, кольца 9, ограничители 10 скорости и сопла 16 со втулкой для впрыска пара. Кроме того, показаны переходные пластины 11, изогнутые для обеспечения достаточного распределения потока в стаканы при минимальной подверженности поверхности ветровой нагрузке, и расширительный цилиндр со втулкой и пластина 13 для подавления расширения при термических нагрузках.In the present invention, as shown in FIG. 1, the exhaust gas flow passes upward through the
На фиг. 2 представлен вид, который включает в себя нижнюю часть факела в сборе с цилиндром 12, в который проходит отработанный газ 1, и с трубой, по которой пар 2 подается в верхнюю часть, содержащую указанные выше элементы. Показаны сопла 16 со втулкой для впрыска пара, с помощью которых получается поток, отделяющий горючую смесь отработанного газа от металла центральной втулки.FIG. 2 is a view that includes the lower part of the torch assembly with the
На фиг. 3 представлено детальное изображение огражденных каналов факела. Пар 2 входит в каналы 7 факела, а затем в окружающий воздух 3 для эффективного сжигания. Кольца 9 и ограничители скорости или ограничивающие поток конусы 10 показаны в каждом огражденном канале 7.FIG. 3 shows a detailed view of the enclosed torch channels.
На фиг. 4 представлен вид, на котором более подробно показаны два отдельных огражденных канала 7 факела с вхождением пара 2 через трубу 14, которая доходит почти до верхней части канала факела, в то время как отработанный газ проходит вверх и смешивается с наружной воздушной средой для обеспечения эффективного горения.FIG. 4 is a view showing in more detail two separate
В других вариантах осуществления изобретения пар внутреннего впрыска используют для поддержания нагретого состояния пара. Этот пар полностью впрыскивается внутрь корпуса наконечника канала факела на достаточном удалении и не доходя до выходящего в атмосферу отверстия наконечника факела так, что этот пар полностью смешивается с отработанным газом и придает небольшой, но в основном незначительный моментный компонент потоку отработанного газа, и в достаточной мере не доходит до выхода из факела, чтобы не оказывать существенного влияния на обеспечение или улучшение смешивания полученной смеси отработанного газа и пара с окружающим атмосферным воздухом. В этой конструкции используют внутренний пар, впрыскиваемый через канал или трубку Вентури, засасывающую окружающий воздух, как описано выше. Внешний пар применяют для втягивания окружающего воздуха с периферии выходящего потока отработанного газа, а пар для поддержания тепла впрыскивают исключительно внутрь канала для потока отработанного газа в факеле. В настоящем изобретении используют новый отдельный и отличающийся способ смешивания с частичным перемешиванием пара с отработанным газом в месте, в котором он затем может смешиваться с окружающим атмосферным воздухом и придавать ему импульс.In other embodiments, the internal injection steam is used to keep the steam hot. This vapor is completely injected into the flare tip housing at a sufficient distance and before reaching the outlet of the flare tip to the atmosphere, so that this vapor is completely mixed with the exhaust gas and imparts a small but mostly negligible torque component to the exhaust gas flow, and sufficiently does not reach the exit from the flame, so as not to have a significant effect on ensuring or improving the mixing of the resulting mixture of waste gas and steam with the ambient atmospheric air. This design uses internal steam injected through a venturi or venturi to suck in ambient air as described above. External steam is used to draw in ambient air from the periphery of the exhaust gas outlet stream, and steam is injected exclusively into the exhaust gas flow path in the flare to maintain heat. The present invention employs a novel separate and distinct mixing method with partial mixing of steam with exhaust gas at a location where it can then mix with ambient atmospheric air and impart impulse to it.
В изображенном варианте осуществления показаны двадцать четыре канала 7 для отработанного газа, по четыре на каждую из шести переходных секций на двадцатичетырехдюймовый вертикальный цилиндр 12. В другом варианте осуществления количество и размер каналов для отработанного газа, а также количество и размер переходных секций могут варьироваться в большей или меньшей степени.In the depicted embodiment, twenty-four
В одном варианте осуществления (показан на рисунке) сопло для впрыска пара расположено не доходя до плоскости выхода из канала отработанного газа. В другом варианте осуществления (не показан) подающий пар наконечник проходит через и за пределы плоскости выхода из канала отработанного газа, при этом он все еще полностью находится в потоке отработанного газа.In one embodiment (shown in the figure), the steam injection nozzle is located short of the exit plane from the exhaust gas duct. In another embodiment (not shown), the steam supply tip extends through and out of the exit plane of the flue gas duct while still being completely in the flue gas stream.
В показанном варианте осуществления наконечник для отработанного газа имеет кольцо 9, расположенное рядом с местом выхода отработанного газа, но немного не доходя до него. Это кольцо не является необходимым, но может служить 1) для улучшения смешивания отработанного газа, пара и воздуха, 2) для стабилизации или создания устойчивого плохообтекаемого тела для стабилизации пламени и 3) в качестве местоположения тонкой регулировки, причем путем регулировки размера канала (-ов) в кольце можно регулировать пропускную способность для удовлетворения специфических требований к пропускной способности в конкретном варианте применения или режима функционирования факела. Преимущества регулирования пропускной способности факела для соответствия требованиям к потоку и пропускной способности конкретного применения или режима функционирования факела включают в себя более полное использование доступного перепада давления в системе потока отработанного газа, в результате чего улучшается смешивание отработанного газа, пара и воздуха. За счет улучшения или усиления смешивания отработанного газа, пара и воздуха не только улучшается сгорание, а значит возрастает возможность бездымной работы факельной горелки, но и дополнительно снижается расход пара в системе факела до значений намного меньше 0,20 фунта пара на фунт отработанного газа пропана, или меньше 0,10 фунта пара на фунт отработанного газа пропана. Это кольцо или кольца могут быть расположены, как показано, не доходя до выхода, на выходе, или могут быть закреплены на конструкции и удерживаться за пределами выхода. Эти кольца могут также располагаться по одному или во множестве на внешней стороне канала для отработанного газа. Показанный канал 7 для отработанного газа имеет цилиндрическую форму, но на практике он может иметь различные формы, включая квадратную, прямоугольную, овальную или сложную форму. Учитывая множество возможных форм, «кольцо (-а)» могут иметь различные формы и размеры и могут содержать перфорации или другие элементы поверхности, которые могут рассекать, направлять или проводить поток пара, отработанного газа или воздуха для воздействия на смешивание трех потоков компонентов.In the embodiment shown, the flue gas nozzle has a
В показанном варианте осуществления наконечник для отработанного газа имеет три ограничителя скорости или отграничивающих поток конуса 10 на канал 7 для потока отработанного газа. Эти конусы не обязательны, но служат 1) для предотвращения попадания воздуха в переходные секции факела или входной цилиндр 12 в условиях низкой скорости потока, 2) для поддержания горения в каналах 7 и 3) для уменьшения горения во входном цилиндре 12 для ввода потока отработанного газа. Кроме того, количество этих конусов в канале для отработанного газа может быть увеличено или уменьшено или поток по мере необходимости может быть отведен от них.In the embodiment shown, the flue gas nozzle has three speed limiters or
В показанном варианте осуществления показана изогнутая переходная пластина 11, но эта пластина может быть плоской, наклонной или изогнутой в направлении, противоположном изображенному на фигуре. Изогнутую форму используют для оптимизации распределения потока при сведении к минимуму падения давления. Центральный цилиндр и плоская пластина 13 не обязательны, но в показанном варианте использованы для максимального увеличения срока службы оборудования. Другие не показанные варианты осуществления включают в себя конус с плоской пластиной или простую плоскую пластину.In the embodiment shown, a
Вход пара 2 в зону смешивания с потоком 5 отработанного газа показан с девятью отверстиями 15 под углом сорок градусов от вертикали. Другие варианты осуществления включают в себя большее или меньшее количество отверстий, вплоть до одного отверстия в диапазоне от угла до пятидесяти градусов от вертикали и до вертикали.The entry of
В изображенном варианте осуществления показаны сопла со втулкой для впрыска пара, которые не являются обязательными, но которые увеличивают срок службы оборудования за счет предотвращения сгорания металла центральной втулки при помощи охлаждающего пара.In the depicted embodiment, sleeve nozzles for steam injection are shown, which are optional but which increase the life of the equipment by preventing the metal of the central sleeve from being burned by the cooling steam.
Конкретные варианты осуществленияSpecific embodiments
Хотя приведенное ниже описание относится к конкретным вариантам осуществления, следует понимать, что настоящее описание предназначено для иллюстрации, а не ограничения объема предшествующего описания и прилагаемой формулы изобретения.While the following description is specific to specific embodiments, it should be understood that the present description is intended to be illustrative and not to limit the scope of the foregoing description and the appended claims.
Первый вариант осуществления изобретения представляет собой паровой факел, содержащий цилиндр для отработанного газа, причем верхняя часть цилиндра для отработанного газа соединена со множеством удлинений, отходящих от центра цилиндра для отработанного газа, при этом каждое из удлинений содержит множество каналов для факельного газа, и причем в каждом из каналов для факельного газа находится труба для пара. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, причем паровой факел дополнительно содержит кольцо в верхней части канала для факельного газа и над верхней частью трубы для пара. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем канал для факельного газа представляет собой трубу, имеющую цилиндрическую конфигурацию. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем канал для факельного газа представляет собой трубу, имеющую квадратную, прямоугольную, овальную или сложную конфигурацию. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем труба для пара содержит одну трубу, имеющую разветвления, которые проходят в каждый из каналов для факельного газа. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем в кольце есть перфорации или иные элементы на поверхности. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, причем паровой факел дополнительно содержит множество ограничивающих поток конусов в канале для факельного газа и ниже верхней части трубы для пара. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, причем паровой факел дополнительно содержит один ограничивающий поток конус в каждом из каналов для факельного газа и ниже верхней части трубы для пара. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем паровой факел содержит изогнутый переходный элемент от цилиндра для отработанного газа до каналов для факельного газа. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем паровой факел содержит прямой переходный элемент от цилиндра для отработанного газа до каналов для факельного газа. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем паровой факел имеет наклонный переходный элемент от цилиндра для отработанного газа до каналов для факельного газа. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем имеется плоская пластина, закрывающая цилиндр для отработанного газа. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем имеется конус и плоская пластина, закрывающие цилиндр для отработанного газа. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем в паровом факеле есть цилиндр и плоская пластина, закрывающие больший концентрический цилиндр для отработанного газа. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем паровой факел имеет трубу для пара с единственным отверстием, направленным вертикально. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем паровой факел имеет трубу для пара с 2–20 отверстиями, расположенными под углом от нуля до пятидесяти градусов от вертикали. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем паровой факел имеет внешние трубы для пара, впрыскивающие пар между металлом втулки и сжигаемым потоком.A first embodiment of the invention is a steam flare comprising a flue gas cylinder, the top of the flue gas cylinder being connected to a plurality of extensions extending from the center of the flue gas cylinder, each of the extensions comprising a plurality of flare gas ducts, and wherein in each of the flare gas ducts contains a steam pipe. An embodiment of the invention is one, any or all of the preceding embodiments presented in this section, wherein the steam torch further comprises a ring at the top of the flare gas duct and above the top of the steam tube. An embodiment of the invention is one, any or all of the preceding embodiments presented in this section up to the first embodiment presented in this section, wherein the flare gas duct is a tube having a cylindrical configuration. An embodiment of the invention is one, any or all of the preceding embodiments presented in this section up to the first embodiment presented in this section, wherein the flare gas duct is a pipe having a square, rectangular, oval, or complex configuration. An embodiment of the invention is one, any or all of the preceding embodiments presented in this section up to the first embodiment presented in this section, wherein the steam pipe comprises a single pipe having branches that extend into each of the flare ducts. gas. An embodiment of the invention is one, any or all of the preceding embodiments presented in this section up to the first embodiment presented in this section, wherein the ring has perforations or other features on the surface. An embodiment of the invention is one, any or all of the preceding embodiments presented in this section, wherein the steam torch further comprises a plurality of flow restricting cones in the flare gas duct and below the top of the steam tube. An embodiment of the invention is one, any or all of the preceding embodiments presented in this section, wherein the steam torch further comprises one flow restricting cone in each of the flare gas passages and below the top of the steam tube. An embodiment of the invention is one, any or all of the preceding embodiments presented in this section up to the first embodiment presented in this section, wherein the steam torch comprises a curved adapter from the flue gas cylinder to the flare gas ducts. An embodiment of the invention is one, any or all of the preceding embodiments presented in this section up to the first embodiment presented in this section, wherein the steam torch comprises a straight adapter from the exhaust gas cylinder to the flare gas ducts. An embodiment of the invention is one, any or all of the preceding embodiments presented in this section up to the first embodiment presented in this section, the steam torch having an inclined transition from the exhaust gas cylinder to the flare gas ducts. An embodiment of the invention is one, any or all of the preceding embodiments presented in this section up to the first embodiment presented in this section, wherein there is a flat plate covering the waste gas cylinder. An embodiment of the invention is one, any or all of the preceding embodiments presented in this section up to the first embodiment presented in this section, with a cone and a flat plate covering the waste gas cylinder. An embodiment of the invention is one, any or all of the preceding embodiments presented in this section up to the first embodiment presented in this section, wherein the steam torch has a cylinder and a flat plate covering a larger concentric waste gas cylinder. An embodiment of the invention is one, any or all of the preceding embodiments presented in this section up to the first embodiment presented in this section, wherein the steam torch has a steam pipe with a single vertical opening. An embodiment of the invention is one, any or all of the preceding embodiments presented in this section up to the first embodiment presented in this section, wherein the steam torch has a steam tube with 2-20 holes located at an angle from zero to fifty degrees from vertical. An embodiment of the invention is one, any or all of the preceding embodiments presented in this section up to the first embodiment presented in this section, wherein the steam torch has external steam tubes injecting steam between the bushing metal and the combustion stream.
Второй вариант осуществления изобретения представляет собой способ функционирования парового факела, включающий в себя подачу потока отработанного газа через цилиндр для отработанного газа во множество каналов для факельного газа с одновременной подачей потока пара через трубу, причем труба проходит в канал для факельного газа, при этом происходит смешивание потока отработанного газа и пара с последующим поджиганием полученной смеси потока отработанного газа, пара и кислорода наружной воздушной среды. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем кольцо в верхней части наконечника для отработанного газа в канале для факельного газа содержит перфорации или иные элементы поверхности для направления смеси пара и отработанного газа. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем канал для факельного газа имеет конфигурацию, выбранную из группы, состоящей из цилиндрической, квадратной, прямоугольной, овальной и сложной форм. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем используют менее 0,09 кг (0,20 фунта) пара на фунт отработанного газа пропана. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем кольцо в верхней части наконечника для отработанного газа в канале для факельного газа содержит перфорацию или иные поверхностные элементы подходящего размера в пропорции к потоку отработанного газа и таким образом используют значения, приближающиеся к 0,05 кг (0,10 фунта) пара на фунт отработанного газа пропана, или меньше. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем весь пар впрыскивается внутрь отработанного газа до воздействия окружающего атмосферного воздуха. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем большая часть пара впрыскивается внутрь отработанного газа до воздействия окружающего атмосферного воздуха, а часть пара выпрыскивается наружу, для отделения сжигаемого потока от металла втулки. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем пар обеспечивает перемешивание и передачу импульса отработанному газу и окружающему атмосферному воздуху. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, причем единственный или множество ограничивающих поток конусов в канале для факельного газа уменьшают количество воздуха, протекающего внутрь канала для факельного газа. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем уменьшение потока пара и/или вспомогательного газа требуется для поддержания бездымной работы в условиях низкого потока. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предыдущих вариантов осуществления в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления в данном разделе, причем благодаря изогнутым переходным элементам между цилиндром для отработанного газа и каналами для факельного газа улучшается распределение потока, выходящего из каналов для факельного газа, и уменьшается падение давления в системе отработанного газа. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем единственное вертикальное отверстие или множество отверстий под углом используют для улучшения смешивания пара окружающего атмосферного воздуха и отработанного газа. Вариант осуществления изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, причем отверстия увеличивают скорость потока отработанного газа, при этом благодаря частичному закрытию паром канала для факельного газа уменьшается уровень обратного потока атмосферного воздуха при низких скоростях потока.A second embodiment of the invention is a method of operating a steam flare, including feeding an exhaust gas stream through an exhaust gas cylinder into a plurality of flare gas passages while simultaneously supplying a steam flow through a pipe, the pipe extending into the flare gas passage while mixing the flow of waste gas and steam, followed by ignition of the resulting mixture of the flow of waste gas, steam and oxygen of the external air environment. An embodiment of the invention is one, any or all of the preceding embodiments presented in this section up to the first embodiment presented in this section, wherein the ring at the top of the exhaust gas tip in the flare gas duct contains perforations or other features surfaces for guiding the mixture of steam and waste gas. An embodiment of the invention is one, any or all of the preceding embodiments presented in this section up to the first embodiment presented in this section, wherein the flare gas duct has a configuration selected from the group consisting of cylindrical, square, rectangular , oval and complex shapes. An embodiment of the invention is one, any or all of the preceding embodiments presented in this section up to the first embodiment presented in this section, using less than 0.09 kg (0.20 lb) steam per pound of propane flue gas ... An embodiment of the invention is one, any or all of the preceding embodiments presented in this section up to the first embodiment presented in this section, wherein the ring at the top of the flue gas tip in the flare gas duct comprises perforations or other surface the elements are suitably sized in proportion to the flue gas flow and thus use values approaching 0.05 kg (0.10 lb) steam per lb of propane flue gas, or less. An embodiment of the invention is one, any or all of the preceding embodiments presented in this section up to the first embodiment presented in this section, with all of the steam injected into the exhaust gas prior to exposure to ambient atmospheric air. An embodiment of the invention is one, any or all of the preceding embodiments presented in this section up to the first embodiment presented in this section, where most of the steam is injected into the exhaust gas prior to exposure to ambient atmospheric air, and a portion of the steam is injected outside. , to separate the burnt stream from the metal of the sleeve. An embodiment of the invention is one, any or all of the preceding embodiments presented in this section up to the first embodiment presented in this section, with the steam mixing and impulsing the exhaust gas and ambient atmospheric air. An embodiment of the invention is one, any or all of the preceding embodiments presented in this section, wherein a single or multiple flow restricting cones in the flare gas duct reduce the amount of air flowing into the flare gas duct. An embodiment of the invention is one, any or all of the preceding embodiments presented in this section up to the first embodiment presented in this section, with a reduction in steam and / or auxiliary gas flow required to maintain smokeless operation under low flow conditions. An embodiment of the invention is one, any or all of the previous embodiments in this section, up to the first embodiment in this section, whereby due to the curved transitions between the exhaust gas cylinder and the flare gas passages, the distribution of the flow exiting from the passages is improved. flare gas, and the pressure drop in the flue gas system is reduced. An embodiment of the invention is one, any or all of the preceding embodiments presented in this section up to the first embodiment presented in this section, wherein a single vertical hole or a plurality of angled holes is used to improve mixing of ambient atmospheric air vapor and exhaust gas. An embodiment of the invention is one, any or all of the preceding embodiments presented in this section up to the first embodiment presented in this section, wherein the openings increase the flow rate of the exhaust gas, while due to the partial closure of the flare gas duct by steam ambient air return flow rate at low flow rates.
Claims (9)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201762559318P | 2017-09-15 | 2017-09-15 | |
US62/559,318 | 2017-09-15 | ||
PCT/US2018/050171 WO2019055335A1 (en) | 2017-09-15 | 2018-09-10 | Low steam consumption high smokeless capacity waste gas flare |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2745312C1 true RU2745312C1 (en) | 2021-03-23 |
Family
ID=65719961
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020110721A RU2745312C1 (en) | 2017-09-15 | 2018-09-10 | Exhaust gas torch with low steam consumption and high smoke capabilities |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20190086079A1 (en) |
EP (1) | EP3682166B1 (en) |
KR (1) | KR102410184B1 (en) |
CN (1) | CN111094853B (en) |
CA (1) | CA3075057C (en) |
RU (1) | RU2745312C1 (en) |
WO (1) | WO2019055335A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2783585C1 (en) * | 2022-05-05 | 2022-11-14 | Акционерное общество "Белкамнефть" имени А.А. Волкова | Method for co-combustion of gaseous fuels |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20210048194A1 (en) * | 2019-08-14 | 2021-02-18 | Zeeco, Inc. | Low consumption assisted flare apparatus and method |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3539285A (en) * | 1969-03-20 | 1970-11-10 | Zink Co John | Flare stack burner assembly |
US4128389A (en) * | 1977-08-22 | 1978-12-05 | Combustion Unlimited Incorporated | Flare stack gas burner |
RU2203450C1 (en) * | 2001-12-06 | 2003-04-27 | ООО "Пермнефтегазпереработка" | Jumbo burner for dump hydrogen sulfide containing hydrocarbon gas |
US20070224564A1 (en) * | 2006-03-27 | 2007-09-27 | Jianhui Hong | Flare apparatus |
EP2256409A2 (en) * | 2004-12-02 | 2010-12-01 | Saudi Arabian Oil Company | Flare stack combustion method and apparatus having a Coanda-effect body |
US20140329185A1 (en) * | 2013-05-03 | 2014-11-06 | Uop Llc | Apparatus and method for minimizing smoke formation in a flaring stack |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2248465A1 (en) * | 1972-10-03 | 1974-04-11 | Combustion Unltd Inc | DEVICE FOR SEALING A CHIMNEY AGAINST A GAS FLOW |
GB1593391A (en) * | 1977-01-28 | 1981-07-15 | British Petroleum Co | Flare |
US5865613A (en) * | 1996-11-05 | 1999-02-02 | Rajewski; Robert Carl | Steam over air flare tip |
US6840760B1 (en) * | 2003-08-13 | 2005-01-11 | Michael R. Keller | Gas-assisted flare burner |
CN200996611Y (en) * | 2006-11-23 | 2007-12-26 | 中国船舶重工集团公司第七一一研究所 | Steam combustion-supporting torch burner |
CN102901098B (en) * | 2012-10-23 | 2015-10-07 | 江苏中圣高科技产业有限公司 | Ground flare multi-head high-efficiency premixed type combustion system |
CN204227434U (en) * | 2014-11-04 | 2015-03-25 | 中国石油化工股份有限公司 | Ground flare |
US9816705B2 (en) * | 2014-11-18 | 2017-11-14 | Honeywell International Inc. | Flare burner for a combustible gas |
CN205261590U (en) * | 2016-01-06 | 2016-05-25 | 山东恒能环保能源设备有限公司 | Ground torch |
-
2018
- 2018-08-30 US US16/117,969 patent/US20190086079A1/en not_active Abandoned
- 2018-09-10 KR KR1020207007558A patent/KR102410184B1/en active IP Right Grant
- 2018-09-10 WO PCT/US2018/050171 patent/WO2019055335A1/en unknown
- 2018-09-10 EP EP18857338.0A patent/EP3682166B1/en active Active
- 2018-09-10 CN CN201880059555.XA patent/CN111094853B/en active Active
- 2018-09-10 RU RU2020110721A patent/RU2745312C1/en active
- 2018-09-10 CA CA3075057A patent/CA3075057C/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3539285A (en) * | 1969-03-20 | 1970-11-10 | Zink Co John | Flare stack burner assembly |
US4128389A (en) * | 1977-08-22 | 1978-12-05 | Combustion Unlimited Incorporated | Flare stack gas burner |
RU2203450C1 (en) * | 2001-12-06 | 2003-04-27 | ООО "Пермнефтегазпереработка" | Jumbo burner for dump hydrogen sulfide containing hydrocarbon gas |
EP2256409A2 (en) * | 2004-12-02 | 2010-12-01 | Saudi Arabian Oil Company | Flare stack combustion method and apparatus having a Coanda-effect body |
US20070224564A1 (en) * | 2006-03-27 | 2007-09-27 | Jianhui Hong | Flare apparatus |
US20140329185A1 (en) * | 2013-05-03 | 2014-11-06 | Uop Llc | Apparatus and method for minimizing smoke formation in a flaring stack |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2783585C1 (en) * | 2022-05-05 | 2022-11-14 | Акционерное общество "Белкамнефть" имени А.А. Волкова | Method for co-combustion of gaseous fuels |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR102410184B1 (en) | 2022-06-22 |
WO2019055335A1 (en) | 2019-03-21 |
CA3075057A1 (en) | 2019-03-21 |
CA3075057C (en) | 2022-07-12 |
KR20200041940A (en) | 2020-04-22 |
EP3682166A4 (en) | 2021-05-19 |
EP3682166A1 (en) | 2020-07-22 |
EP3682166B1 (en) | 2023-06-21 |
CN111094853B (en) | 2022-04-05 |
US20190086079A1 (en) | 2019-03-21 |
CN111094853A (en) | 2020-05-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100926490B1 (en) | Flare structure, flare device and method of operation thereof for combustion of flammable gas | |
KR100234569B1 (en) | Burner arrangement especially for gas turbines for the low-pollutant combustion of coal gas and other fuels | |
US9097426B2 (en) | Burner and fuel lance for a gas turbine installation | |
EP2294336B1 (en) | Low nox burner | |
RU2419032C2 (en) | Device for modification of gaseous fuel composition | |
JPH0618011A (en) | Low nox forming burner device and method thereof | |
JPH01305206A (en) | Burner | |
US7430970B2 (en) | Burner with center air jet | |
KR20070119566A (en) | Coanda gas burner apparatus and methods | |
JP2008116195A (en) | Partial pre-mix flare burner and its method | |
US20050271990A1 (en) | Energy efficient low NOx burner and method of operating same | |
RU2745312C1 (en) | Exhaust gas torch with low steam consumption and high smoke capabilities | |
CZ417098A3 (en) | Method of controlling operation of core burner for making radially layered flame | |
US10612772B2 (en) | Incinerating system | |
KR20190109860A (en) | Low NOx combustion device through premixing and diffusion flame formation | |
RU2768639C2 (en) | Radiation wall burner | |
US20190360688A1 (en) | Staged steam waste gas flare | |
JPH0555763B2 (en) | ||
RU2777164C1 (en) | Method for reduction in nitrogen oxide emission and conversion of burner into low-toxic one, device for its implementation | |
EP4253838A1 (en) | Gas burner with low nox emission | |
Lifshits et al. | Low NO x burner | |
KR20020047323A (en) | High capacity/low NOx radiant wall burner | |
EP2051005A2 (en) | Burner with center air jet |