RU60681U1

RU60681U1 - TORCH ELECTRIC HEATER

Info

Publication number: RU60681U1
Application number: RU2006126372/22U
Authority: RU
Inventors: Николай Иванович Никуличев; Рустем Фаритович Нигматьянов; Александр Федорович Супицкий; Раиль Камилович Ханов
Original assignee: Николай Иванович Никуличев
Priority date: 2006-07-11
Filing date: 2006-07-11
Publication date: 2007-01-27

Abstract

Электрозапальник факельный ЭЗФ относится к области нефтегазодобычи, химической и нефтехимической промышленности, в частности, к устройствам электрического зажигания газа горелок факельных установок. Сущность полезной модели заключается в том, что электрозапальник факельный, содержащий источник высокого напряжения ИВН, корпус ИВН, разъемный токовод, полый трубчатый корпус электрозапальника, защитную решетку, накидную гайку защитной рещетки, центральный электрод электрозапальника, разрядный промежуток между центральным электродом и защитной решеткой, токоподвод, присоединенный через электрические контакты одним концом к центральному электроду, а другим - к выходу ИВН, присоединительную гайку ИВН, изолятор центрального электрода, закрепленный в металлической втулке, отличающийся тем, что с целью повышения эффективности розжига топливной смеси горелок факельных установок, надежности системы электрического розжига, а также термостойкости электрозапальника, корпус электрозапальника выполнен в виде последовательно соединенных между собой секций, которые выполнены унифицированными и взаимозаменяемыми, каждая из которых содержит нижнюю и верхнюю втулки, верхний и нижний изоляторы, верхний и нижний контакты, между которыми натянута струна токоподвода, причем диаметр струны намного меньше диаметра внутренней полости корпуса электрозапальника, а секции соединены между собой при помощи муфты, причем нижняя секция соединена с корпусом ИВН с помощью накидной гайки, а нижний контакт струны соединен с выходом ИВН при помощи разъемного токовода, центральный электрод соединен с верхним контактом верхней секции, металлическая втулка изолятора центрального электрода закреплена в верхней секции, причем величина искрового зазора разрядного промежутка меньше любого минимального расстояния между поверхностью токоподвода и внутренней поверхностью полости корпуса электрозапальника. При этом общее количество секций выбирается соответственно высоте факельного ствола, а EZF flare electric igniter belongs to the field of oil and gas production, chemical and petrochemical industry, in particular, to devices for electric ignition of gas of torch burner plants. The essence of the utility model lies in the fact that the electric igniter is flare, containing a high-voltage source of IVN, the housing of the IVN, a detachable current lead, a hollow tubular case of an electric igniter, a protective grid, a union nut of a protective lattice, a central electrode of an electric igniter, a discharge gap between the central electrode and the protective grid, a current lead connected through electrical contacts at one end to a central electrode and at the other end to an IVN output, an IVN connecting nut, a central electrode insulator, fastened in a metal sleeve, characterized in that in order to increase the efficiency of ignition of the fuel mixture of torch burner burners, the reliability of the electric ignition system, as well as the heat resistance of the electric igniter, the electric igniter body is made in the form of sections connected in series that are interconnected and interchangeable, each of which contains the lower and upper bushings, the upper and lower insulators, the upper and lower contacts, between which the current lead string is stretched, and the diameter tr strings are much smaller than the diameter of the inner cavity of the electric igniter body, and the sections are connected to each other by means of a coupling, the lower section being connected to the IVN body using a union nut, and the lower contact of the string connected to the IVN output using a detachable current lead, the central electrode is connected to the upper contact the upper section, the metal sleeve of the insulator of the central electrode is fixed in the upper section, and the size of the spark gap of the discharge gap is less than any minimum distance between the surface Tew current supply and the inner surface of the cavity of the electric igniter. In this case, the total number of sections is selected according to the height of the flare barrel, and

каждая секция или их совокупность имеет длину не более высоты факельного ствола, в повышении эффективности и надежности применения системы электрического розжига горелок факельных установок за счет повышения температуры применения, повышения энергии розжига между электродами разрядного устройства, возможности непосредственного (прямого) розжига попутных и природных газов факела без применения промежуточного запальника, упрощения использования ЭЗФ в эксплуатации.each section or their combination has a length of not more than the height of the flare barrel, in increasing the efficiency and reliability of using the electric ignition system of torch burner burners by increasing the application temperature, increasing the ignition energy between the electrodes of the discharge device, and the possibility of direct (direct) ignition of associated and natural torch gases without the use of an intermediate pilot light, simplifying the use of ezf in operation.

Description

Полезная модель относится к области нефтегазодобычи, химической и нефтехимической промышленности, в частности, к устройствам электрического зажигания газа горелок факельных установок.The utility model relates to the field of oil and gas production, chemical and petrochemical industry, in particular, to devices for electric ignition of gas of torch burner burners.

Известны устройства электрического дистанционного розжига горелок факельных установок, позволяющие обеспечить розжиг факелов для утилизации газов, например, запальное устройство ЗУ-1 [1], система дистанционного розжига факельных установок [2]; устройство дистанционного электроподжига [3].Known devices for electric remote ignition of torch burners, allowing to provide ignition of flares for gas utilization, for example, an ignition device ZU-1 [1], a system for remote ignition of flare installations [2]; remote electric ignition device [3].

Запальное устройство [1] содержит электрический газовый запальник (ЗЭГ), электроды для искрового воспламенения топлива, блок электрического поджига (БЭП), высоковольтный провод для соединения ЗЭГ с БЭП.The ignition device [1] contains an electric gas ignitor (ZEG), electrodes for spark ignition of the fuel, an electric ignition unit (BEP), a high-voltage wire for connecting the ZEG to the BEP.

Недостатками устройства [1] являются низкая термостойкость из-за ограниченной температуры применения кабеля (до +100°С), сниженный КПД из-за электрических потерь в высоковольтном кабеле и, соответственно, сниженная надежность.The disadvantages of the device [1] are low heat resistance due to the limited temperature of the cable (up to + 100 ° C), reduced efficiency due to electrical losses in the high-voltage cable and, accordingly, reduced reliability.

Система [2] содержит электрическую газовую дистанционную систему розжига, содержащую блок электроподжига, кабель высоковольтный, электрогазовый запальник и систему трубопроводов «пламепереброса».System [2] contains an electric gas remote ignition system containing an electric ignition unit, a high-voltage cable, an electric-gas ignitor, and a flame retardant piping system.

Недостатками системы [2] при использовании неотсепарированного или неочищенного газа являются ограниченная термостойкость электрической системы розжига из-за применения высоковольтного кабеля (до +100°С), соответственно, невозможность подведения электрического разряда непосредственно в зону розжига факельного оголовка, сложность и дороговизна установки, отсутствие возможности работы системы «переброса» пламени (до 25-40 м в системе «бегущего огня») и низкая надежность. Таким образом, отсутствует возможность прямого (непосредственного) розжига запальной или основной горелки факельной установки.The disadvantages of the system [2] when using unseparated or untreated gas are the limited heat resistance of the electric ignition system due to the use of a high-voltage cable (up to + 100 ° C), respectively, the impossibility of supplying an electric discharge directly to the ignition zone of the flare tip, the complexity and high cost of installation, the absence the capabilities of the system of "transfer" of the flame (up to 25-40 m in the system of "running fire") and low reliability. Thus, there is no possibility of direct (direct) ignition of the pilot or main torch burner.

Наиболее близким по технической сущности решением является система [3], которая содержит коммутатор (источник высокого напряжения - ИВН), разъемный The closest solution in technical essence is the system [3], which contains a switch (high voltage source - IVN), detachable

токовод, кабельную магистраль и высоковольтный токосъемник, трубку с закрепленным в ее полости на гибкой связи высоковольтным термостойким проводом, с герметичной термостойкой изоляцией с обоих концов трубки, разъемы на входе и выходе кабеля, поджигающий узел, состоящий из основного и дополнительного электродов, причем основной электрод изолирован и соединен с коммутатором.a current lead, a cable trunking and a high-voltage current collector, a tube with a high-voltage heat-resistant wire fixed in its cavity on flexible connection, with hermetic heat-resistant insulation on both ends of the tube, connectors on the input and output of the cable, an ignition unit consisting of the main and additional electrodes, the main electrode being isolated and connected to the switch.

Недостатки известной системы [3] заключаются в следующем.The disadvantages of the known system [3] are as follows.

Ограничена термостойкость из-за применения высоковольтной кабельной магистрали с высоковольтным проводом поджигающего узла, токосъемников и разъемов (так как диапазоны температуры в зоне оголовка факела достигают 850-1000°С), соответственно, невозможно подведение электрического разряда непосредственно в зону пламени факельного оголовка. Применение в трубке поджигающего узла высоковольтного провода с электродом увеличивает электрическую емкость и электрические потери в электродуговом разряде. Одновременно, это ограничивает практически необходимую длину поджигающего узла для размещения электродугового разряда в зоне оголовка факела.Temperature resistance is limited due to the use of a high-voltage cable line with a high-voltage wire of the ignition unit, current collectors and connectors (since the temperature ranges in the area of the torch head reach 850-1000 ° С), accordingly, it is impossible to bring an electric discharge directly into the flame zone of the torch head. The use of a high-voltage wire with an electrode in an ignition unit increases the electric capacity and electrical losses in an electric arc discharge. At the same time, this limits the practically necessary length of the ignition unit for placing an electric arc discharge in the zone of the torch tip.

В целом, удаление системы электрического розжига от очага воспламенения требует усложнения системы за счет применения «бегущего огня», увеличения электрической энергии на розжиг, использования для «бегущего огня» легковоспламеняющихся топлив типа пропан или очищенный природный газ, в то время как на объекте в наличии может быть только попутный газ, применения многоступенчатой системы пуска (до 3-х ступеней).In general, the removal of the electric ignition system from the ignition site requires complicating the system through the use of “running fire”, increasing electric energy for ignition, using flammable fuels such as propane or purified natural gas for “running fire”, while on site there can only be associated gas, the use of a multi-stage launch system (up to 3 steps).

Перечисленные недостатки приводят к усложнению всей системы запуска факела в целом, существенному снижению надежности запуска, увеличению стоимости установки.These shortcomings lead to a complication of the entire torch start-up system as a whole, a significant decrease in the reliability of launch, and an increase in the cost of installation.

Кроме того, указанные недостатки ограничивают применение систем запуска факелов, имеющих сложные эксплуатационные условия, это - увеличенные габаритные размеры (высота факельного ствола до 20-30 м и выше), большие расходы утилизируемого компонента (при диаметрах до 400 мм) и, соответственно, мощное ядро пламени (диаметром до нескольких метров) с высокими температурами горения, полный спектр сложных климатических условий открытых In addition, these drawbacks limit the use of torch launch systems having difficult operating conditions, such as increased overall dimensions (flare shaft height up to 20-30 m and above), high costs of the utilized component (with diameters up to 400 mm) and, accordingly, powerful flame core (up to several meters in diameter) with high combustion temperatures, a full range of difficult climatic conditions open

полевых площадок с перепадами температур от -60 - +55°С до 800-1000°С пламени факела и др.field sites with temperature differences from -60 - + 55 ° C to 800-1000 ° C of the flame of the torch, etc.

По этим же причинам, использование подобных систем неприемлемо в системах «очага внутреннего горения» нефтяного пласта.For the same reasons, the use of such systems is unacceptable in the systems of the "center of internal combustion" of the oil reservoir.

Техническая задача предлагаемой конструкции состоит в повышении эффективности и надежности системы электрического розжига горелок факельных установок за счет увеличения температуры, повышения энергии розжига между электродами разрядного устройства, возможности непосредственного (прямого) розжига попутных и природных газов факела без применения промежуточного запальника, упрощения использования ЭЗФ.The technical task of the proposed design is to increase the efficiency and reliability of the electric ignition system of torch burner burners by increasing the temperature, increasing the ignition energy between the electrodes of the discharge device, the possibility of direct (direct) ignition of associated and natural torch gases without the use of an intermediate igniter, simplifying the use of EZF.

Технический результат достигается тем, что электрозапальник факельный, содержит источник высокого напряжения (ИВН), корпус ИВН, разъемный токовод, полый трубчатый корпус, защитную решетку, накидную гайку защитной решетки, центральный электрод, разрядный промежуток между центральным электродом и защитной решеткой, токоподвод, присоединенный через электрические контакты одним концом к центральному электроду, а другим - к выходу ИВН, присоединительную гайку ИВН, изолятор центрального электрода, закрепленный в металлической втулке. В отличии от прототипа предлагаемый электрозапальник отличается тем, что корпус электрозапальника выполнен в виде последовательно соединенных между собой унифицированных взаимозаменяемых секций, причем каждая из них содержит нижнюю и верхнюю втулки, верхний и нижний изоляторы, верхний и нижний контакты, между которыми натянута струна токоподвода. Секции соединены между собой при помощи муфты, причем нижняя секция соединена с корпусом ИВН с помощью накидной гайки, а нижний контакт струны соединен с выходом ИВН при помощи разъемного токовода, центральный электрод соединен с верхним контактом верхней секции, металлическая втулка изолятора центрального электрода закреплена в верхней секции. Величина искрового зазора разрядного промежутка меньше любого минимального расстояния между поверхностью токоподвода и внутренней поверхностью полости корпуса электрозапальника.The technical result is achieved by the fact that the electric igniter is flare, contains a high voltage source (IVN), an IVN case, a detachable current lead, a hollow tubular body, a protective grid, a flare nut of the protective grid, a central electrode, a discharge gap between the central electrode and the protective grid, a current lead connected through electrical contacts, one end to the central electrode, and the other to the output of the IVN, the connecting nut of the IVN, the insulator of the central electrode, mounted in a metal sleeve. Unlike the prototype, the proposed electric igniter is characterized in that the electric igniter body is made in the form of unified interchangeable sections connected in series, each of which contains lower and upper bushings, upper and lower insulators, upper and lower contacts, between which a current supply string is stretched. The sections are interconnected by means of a coupling, the lower section being connected to the IVN body using a union nut, and the lower contact of the string connected to the IVN output using a detachable current lead, the central electrode is connected to the upper contact of the upper section, and the metal sleeve of the central electrode insulator is fixed in the upper sections. The size of the spark gap of the discharge gap is less than any minimum distance between the surface of the current lead and the inner surface of the cavity of the electric igniter body.

Общее количество секций выбирается соответственно высоте факельного ствола а каждая секция или их совокупность имеет длину, не более высоты факельного ствола.The total number of sections is selected according to the height of the flare barrel, and each section or their combination has a length not exceeding the height of the flare barrel.

Конструктивные особенности «Электрозапальника Факельного» ЭЗФ заключается в следующем.Design features of the "Torch Electrozapalnik" ESF is as follows.

На Фиг.1 изображен общий вид устройства, на Фиг.2 - общий вид одной унифицированной секции, а на Фиг.3 - принципиальная схема ЭЗФ.Figure 1 shows a General view of the device, Figure 2 is a General view of one unified section, and Figure 3 is a schematic diagram of an EZF.

Устройство содержит источник ИВН 1 с металлическим корпусом 4 и накидной гайкой 9 для присоединения ИВН к цилиндрическому полому трубчатому металлическому корпусу 3 запальника; корпус 3, состоящий из последовательно соединенных между собой унифицированных и взаимозаменяемых секций; центральный электрод 2; металлическую защитную решетку 5 разрядного промежутка 6 между электродом 2 и решеткой 5; токоподвод 7; изолятор 10 электрода 2, закрепленный в металлической втулке 11; электрический контакт 12 электрода 2; нижнюю и верхнюю металлические втулки 13 изоляторы 14 и электрические контакты 8 в каждой из секций корпуса 3; металлические муфты 15 для соединения секций между собой; электрический контакт 16 ИВН; накидную гайку 17 для присоединения решетки 5 к корпусу запальника; изолятор 18 ИВН; разъемный токовод 19.The device contains a source of IVN 1 with a metal casing 4 and a union nut 9 for connecting the IVN to a cylindrical hollow tubular metal casing 3 of the igniter; case 3, consisting of sequentially interconnected unified and interchangeable sections; central electrode 2; a metal protective grating 5 of the discharge gap 6 between the electrode 2 and the grating 5; current lead 7; the insulator 10 of the electrode 2, mounted in a metal sleeve 11; electrical contact 12 of the electrode 2; the lower and upper metal bushings 13 of the insulators 14 and electrical contacts 8 in each of the sections of the housing 3; metal couplings 15 for connecting sections to each other; electrical contact 16 IVN; union nut 17 for attaching the grill 5 to the igniter body; insulator 18; split current lead 19.

Технология использования и принцип действия устройства заключаются в следующем.The technology of use and the principle of operation of the device are as follows.

Каждая из унифицированных секций корпуса 3, источник 1 высокого напряжения и защитная решетка 5 с гайкой 17 проходят сборку в заводских условиях. Затем, изделие ЭЗФ транспортируется в поузловом виде на объект. На объекте производится сборка ЭЗФ в горизонтальном положении с использованием количества секций - в соответствии с высотой факельного ствола, навинчиваются источник 1 высокого напряжения и защитная решетка 5. Собранный ЭЗФ закрепляется с применением хомутов к горизонтально лежащему факельному стволу (не показан). При этом, искровой промежуток 6 размещается на уровне конуса распыла запальной или основной форсунки факела, а ИВН - на уровне основания факела. После чего, присоединяется кабель питания ЭЗФ (не показан).Each of the unified sections of the housing 3, the high voltage source 1 and the protective grill 5 with nut 17 are assembled in the factory. Then, the ESP product is transported in a knotted form to the object. The object is assembled at a horizontal position using the number of sections - in accordance with the height of the flare barrel, a high voltage source 1 and a protective grill are screwed 5. The assembled ESF is secured using clamps to a horizontally lying flare barrel (not shown). At the same time, the spark gap 6 is located at the level of the spray cone of the ignition or main nozzle of the torch, and IVN - at the base of the torch. After that, the EZF power cable (not shown) is connected.

Факельный ствол поднимается и закрепляется на основание. При необходимости, для защиты от аварийных обливов горящими жидкими продуктами (газолин, нефть и т.п.) могут быть применены защитные козырьки, закрепленные над ИВН на 1-й секции корпуса ЭЗФ.The flare barrel rises and secures to the base. If necessary, to protect against accidental spills with burning liquid products (gasoline, oil, etc.), protective visors can be applied mounted above the IVN on the 1st section of the EZF housing.

Для пуска факельной установки подается электропитание на источник высокого напряжения, в искровом промежутке возникает высоковольтный электрический разряд, включается подача газовой смеси, происходит розжиг.To start the flare installation, power is supplied to the high-voltage source, a high-voltage electric discharge occurs in the spark gap, the gas mixture is turned on, and ignition occurs.

За счет применения термостойких материалов в зоне оголовка факела и розжига - жаропрочных сталей для решетки 5, электрода 2, гайки 17, втулки 11, втулки 13, струны 7 и контактов, электротехнической керамики типа «синоксаль 49» для изоляторов, а также удаленности ИВН из зоны пламени факела, обеспечивается термостойкость в целом устройства ЭЗФ и возможность эксплуатации в составе факельной системы.Due to the use of heat-resistant materials in the area of the torch tip and ignition — heat-resistant steels for the grill 5, electrode 2, nut 17, sleeve 11, sleeve 13, string 7 and contacts, electrotechnical ceramics of the “sinoxal 49” type for insulators, as well as the distance of the IVN from zone of the flame of the torch, heat resistance is ensured as a whole of the EHF device and the possibility of operation as part of the flare system.

Достоинства конструкции заявляемого технического решения:The design advantages of the proposed technical solution:

- применение единого конструктивного узла запальника,- the use of a single structural unit igniter,

- удобство компоновки и эксплуатации на объекте,- ease of layout and operation at the facility,

- безопасность в обслуживании из-за отсутствия высоковольтного кабеля, как источника опасного высокого напряжения,- safety in service due to the lack of a high-voltage cable as a source of dangerous high voltage,

- достижение требуемой термостойкости ЭЗФ,- achievement of the required heat resistance of the EZF,

- упрощение и удешевление конструкции в целом,- simplification and cheapening of the design as a whole,

- кроме того, данное устройство может быть использовано в системе «Очага внутреннего горения (ОВГ)» нефтяного пласта для последующего транспорта нефти из пласта на поверхность.- in addition, this device can be used in the system of the "Center of internal combustion (OVG)" of the oil reservoir for subsequent transport of oil from the reservoir to the surface.

Достоинства ЭЗФ подтверждены результатами испытаний заявляемой конструкции в натурных условиях с целью непосредственного розжига факела на попутном нефтяном газе, а именно: «Технический Акт» от «15» февраля 2006 г. по результатам предварительных испытаний системы электрического зажигания розжига факела на объекте филиала ОАО «АНК БАШНЕФТЬ» «Башнефть-Уфа» экспериментальной факельной линии на ЦДНГ №1.The advantages of the ESP are confirmed by the results of tests of the claimed design in natural conditions with the aim of direct ignition of the flare using associated petroleum gas, namely: “Technical Act” dated February 15, 2006 according to the results of preliminary tests of the electric ignition system of the flare ignition at the facility of ANK OJSC BASHNEFT "" Bashneft-Ufa "experimental flare line at Central Scientific Production Center No. 1.

Список использованных источников:List of sources used:

1. Запальное устройство ЗУ-1, НПП «ТЕПЛОГАЗАВТОМАТИКА», www.teplogaz.ru.1. The ignition device ZU-1, NPP TEPLOGAZAVTOMATIKA, www.teplogaz.ru.

2. Система дистанционного розжига факельных установок, ДЖГИ.421415.005, АО ТАТНИИНЕФТЕМАШ.2. The system of remote ignition of flare plants, DZHGI.421415.005, JSC TATNIINEFTEMASH.

3. Устройство дистанционного электроподжига, 2052727 патент RU 6 F 23 Q 21/00, 1993.07.06.3. Remote electric ignition device, 2052727 patent RU 6 F 23 Q 21/00, 1993.07.06.

Claims

1. Flare electric igniter containing a high voltage IVN source, IVN case, detachable current lead, hollow tubular electric igniter case, protective grill, protective nut flare nut, central electrode of the electric igniter, discharge gap between the central electrode and the protective grill, current lead connected via one electrical contact end to the central electrode, and the other to the output of the IVN, connecting nut of the IVN, the insulator of the central electrode fixed in a metal sleeve, distinguishing In order to increase the efficiency of ignition of the fuel mixture of torch burner burners, the reliability of the electric ignition system, as well as the heat resistance of the electric igniter, the electric igniter body is made in the form of sections connected in series that are unified and interchangeable, each of which contains the lower and upper bushings , the upper and lower insulators, the upper and lower contacts, between which the current lead string is stretched, and the sections are interconnected by means of a coupling, the lower the third section is connected to the IVN case using a union nut, and the lower contact of the string is connected to the IVN output using a detachable current lead, the central electrode is connected to the upper contact of the upper section, the metal sleeve of the central electrode insulator is fixed in the upper section, and the spark gap of the discharge gap is less any minimum distance between the surface of the current lead and the inner surface of the cavity of the electric igniter body.

2. Flare electric igniter according to claim 1, characterized in that the total number of sections is selected according to the height of the flare barrel.

3. The electric torch burner according to claim 1, characterized in that each section or a combination thereof has a length of not more than the height of the flare barrel.