UA44229C2 - Пристрій для спалювання та спосіб спалювання текучого вуглецевого викопного пального - Google Patents

Abstract

Пристрій для спалювання сирої нафти містить трубку 12, без насадки для обмеження потоку газу, в який надходить нафта для спалювання. Трубка 12 містить декілька похилих каліброваних отворів 28, розташованих відносно поздовжньої осьової лінії розточки 30 таким чином, що вони є по суті дотичними до внутрішньої поверхні розточки. Через вхідний патрубок 32 подають повітря з великою швидкістю, яке надходить всередину кожуха 18, що охоплює трубку 12 у зоні розташування каліброваних отворів 28. Потім повітря надходить в розточку 30 трубки 12 через калібровані отвори 28. Потік повітря з великою швидкістю забезпечує розпилення палива на частки і спричиняє обертання потоку часток з такою кутовою швидкістю, яка достатня для завихрення або обертання часток, у результаті чого утворюється туманоподібна суміш дрібних часток палива і повітря, потік якої спрямований від вхідного патрубка 16 вздовж поздовжньої осі трубки 12.

Description

Настоящее изобретение оотносится ок способу и устройству, предназначенньх в частности, но не исключительно, для сжигания сьрфрой нефти на платформах для разведки и добьчи нефти. В частности, изобретение относится к мазутной горелке для сжигания сьь)рой нефти, полученной во время операции по опробованию углеродистого ископаемого горючего в жидкой или порошкообразной форме, например, угольной пьІЛИ.

Известное устройство для сжигания содержит трубопровод для приема текучего углеродистого ископаемого горючего для его сжигания и способ в соответствии с которьм осуществляют сжигание текущего углеродистого горючего в топливной горелке.

Недостатком ИЗВестного способа для сжигания сьрой нефти и устройства для его является то, что используют традиционную печную технологию. Она заключается в том, что сначала, путем создания перепада давления, нефть распьляют через сопло и затем распьиленную нефть смешивают с распьляющим веществом, например воздухом или газом. Затем смесь впрьиіскивают через другое сопло и воспламеняют. Такое сжигание является незффективнь!м и неполньїм, в результате образуется чрезмерное количество сажи, которая не только опасна, но также наносит вред окружающей среде. Кроме того, если сьтрая нефть является вязкой или содержит большое количество твердьх частиц, то сопла могут полностью или частично забиваться, таким образом, сжигание будет неполньм.

Задачей настоящего изобретения является создание улучшенного способа и устройства для сжигания, которне обеспечили бьї смешивание текучего углеродистого ископаемого горючего с газообразньмм распьіляющим веществом и удержание смеси в зоне горения значительно дольше для зффективного его сгорания.

Поставленная задача решаеєтся за счет того, что предложенное устройство для сжигания содержит трубопровод для приєма текучего углеродистого ископаемого горючего для его сжигания, которое в соответствий с изобретением имеет канал, вход, вьіїход и продольную ось, корпус, окружающий трубопровод и образующий полость между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью трубопровода, причем трубопровод имеет множество отверстий в нем, соединяющих канал трубопровода с полостью, отверстия расположеньі под углом или наклоненьї к продольной оси трубопровода, направлень в сторону вьхода трубопровода и расположень! так, что сопла имеют вьїход в канал по существу по касательной к внутренней поверхности трубопровода, причем корпус приспособлен для подсоединения к источнику газообразного вещества таким образом, что во время использования, когда топливо проходит по трубопроводу к его вьіходу, газ под вьісоким давлением нагнетаєтся вокруг упомянутой полости и через наклоннье отверстия для образования вращающейся смеси частиц нефти для их сжигания на вьходе из трубопровода.

Предпочтительно упомянутьй ряд отверстий расположен в плоскости по существу перпендикулярно к продольной оси трубопровода.

Кроме того, предусмотрено, что трубопровод и корпус могут бьіть вьіполненьї! цилиндрическими, а полость - кольцеобразной.

Обьічно упомянутье сопла размещают по спирали вокруг трубопровода. Преимущественно, горючим является нефть, например сьірая нефть. Либо горючим является угольная пьІль.

Предлагаемое устройство для сжигания, зффективно смешиваеєт текучее углеродистое ископаемое горючее с газом под вьісоким давлением и удерживаєт смесь в зоне горения значительно дольше для обеспечения более зффективного ее сжигания. В варианте устройства зто достигается посредством направления потока воздуха с вьісокой скоростью в головку горелки, действующую подобно пистолету для распьіления краски или азрозоли.

В конкретном исполнении изобретения зто достигаєтся посредством создания устройства для сжигания в форме головки горелки, в которой нефть проходит по трубопроводу без сопла, для ограничения потока. Вблизи конца трубопровода расположено множество отверстий, каждое из которьїх наклонено в сторону вьіходного отверстия трубопровода и которье проходят через трубопровод так, что они расположеньй по существу по касательной к поверхности трубопровода, причем трубопровод вблизи наклонньїх отверстий окружен кольцевьм пространством, через которое проходит воздух с вьсокой скоростью через наклоннье отверстия внутрь трубопровода для смешения с нефтью. Воздух разделяєт нефть на частицьй и сообщает частицам угловую скорость, заставляя их вращаться или крутиться в одном направлений. Зта вращающаяся смесь остаєтся в пламени, которое становится все горячее по мере расходования частиц, в результате горение улучшается.

Перемешивание нефти образует легкгую дьімку с небольшим завихрением на вьіїходе из горла горелки; испьтания потока на зтой горелке, проведеннье в сравнениий с обьічной головкой горелки, били успешньми, поскольку фактически отсутствовали видимье вьібрось.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения, разработано устройство для сжигания, предназначенное для смешения текучего углеродистого ископаемого горючего с газообразньм распьляющим веществом, причем устройство содержит головку горелки, имеющую трубопровод для приема подаваємого горючего для сжигания, которьій не содержит сопло для ограничения потока и которьій имеет вход, вьїход, канал и продольную ось, причем трубопровод также имеет множество сопел, расположенньїх вблизи его вьіходного отверстия, для прохождения газообразного распьляющего вещества с вьісокой скоростью в канал трубопровода для смешения с находящимся в нем горючим, корпус, окружающий упомянутьй трубопровод и образующий полость с наружной поверхностью трубопровода для направления газообразного распьіляющего вещества с вьісокой скоростью вокруг наружной поверхности трубопровода, трубопровод для вьпуска газообразного распьляющего вещества, соединенньй с корпусом, для подачи газообразного распьіляющего вещества в корпус, причем сопла в упомянутом трубопроводе проходят через трубопровод для соединения полости между корпусом и полостью трубопровода с отверстием топливного трубопровода, сопла наклоненьй к продольной оси топливного трубопровода в направлений потока и расположень! так, что каждое сопло проходит через трубопровод так, что сопла вьіходят в канал по существу по касательной к поверхности канала, причем сопла разнесень! по периферий топливного трубопровода, таким образом, во время использования горючее, которое подается через отверстие топливного трубопровода, подвергаєтся действию газообразного вещества с вьсокой скоростью, которое разбивает горючее на частицьй и сообщаеєт частицам угловую скорость, заставляя частиць! кружиться или вращаться для образования легкого вращающегося тумана на виходе из горла горелки.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения, предложен способ сжигания текучего углеродистого ископаєемого горючего в топливной горелке, которьйй заключается в следующих стадиях: передают сжигаеємое горючее по трубопроводу без сопла, ограничивающего поток, причем трубопровод имеет входное и вьіходное отверстия, канал и продольную ось; направляют газообразное распьіляющее вещество через множество сопел в канал трубопровода вблизи вьїхода трубопровода, причем сопла в канале наклонень! к продольной оси трубопровода и проходят через канал так, что каждое сопло вьїходит в канал в точке, расположенной по существу по касательной к внутренней поверхности трубопровода; смешивают газообразное распьляющее вещество с сгорючим ов трубопроводе таким образом, что газообразное распьіляющее вещество разбиваєт на частицьії, имеющие угловую скорость, в результате частиць! кружатся и вращаются в тумане вокруг продольной оси трубопровода в одном направлений на вьіходе из трубопровода и смесь воспламеняется на вьіходе из трубопровода.

Зти и другие аспектьї настоящего изобретения станут очевидньіми из последующего описания со ссьілкой на приложенньсе чертежи, на которьх: фиг. 1 - вид в поперечном разрезе головки мазутной горелки в соответствий с исполнением настоящего изобретения; фиг. 2 - вид в поперечном разрезе в плоскости 2-2 на фиг. 1; фиг. З - вид с торца горелки в направлений стрелки А, показанной на фиг. 1, в плоскости 3-3; фиг. 4 - вид в перспективе и частично с вьірезом трубопровода, показанного на фиг. 1, 2 и 3, без корпуса; и фиг. 5 - вид трубопровода для применения с горелкой при другом расположений сопел, чем на фиг. 1 - 4.

Сначала рассмотрим фиг. 1, которая показьівает головку горелки, обьічно обозначенную в позиции 1, для сжигания сьтрой нефти в открьїтом море или на берегу. Хотя будет описана одна головка горелки, однако можно применять одну или множество таких головок горелки. Головка 1 горелки состоит из стального цилиндрического трубопровода 2, которьйй имеет вход З для подсоединения к источнику нефти из скважинь! (не показан в интересах ясности) и вьїход 4 горелки, где нефть, подаваемую в горелку, воспламеняют запальньм факелом (не показан) и сжигают, как будет описано подробно. Вокруг наружной поверхности цилиндрического трубопровода 2 расположен цилиндрический корпус 5 в уплотненной связи с ним благодаря кольцевьім уплотнениям б и 7. Корпус 5 удерживаєтся на месте разьемнь!м кольцом 8 и узким кольцом 9, которое соединено с корпусом 5 посредством резьбового соединения 10. Стенка 11 корпуса образует с наружной стенкой 12 цилиндрического трубопровода 2 кольцевую камеру 13. В стенке цилиндрического трубопровода расположено под углом множество сопел 14 для обеспечения сообщения между кольцевой камерой 13 и каналом 15 трубопровода. В показанной конструкции имеются 24 сопла, расположенньмх З группами из 8 сопел, разнесенньмх под углом 45" по периферии трубопровода 2, как лучше всего видно на фиг. 2, З и 4, хотя на фиг. 17 показано только б таких сопел. Каждое сопло 14 представляет собой просверленное отверстие диаметром 1/4 (б,4мм) и расположено под углом примерно 45" к оси скважинь! в направлений потока нефти, причем, как лучше всего показано на фиг. З и 4, сопла расположень так, что они проходят через трубопровод 2 не радиально с отверстиями, виходящими в канал 15 по существу по касательной к внутренней поверхности 16 канала. Такое расположение отверстий упрощаєт проход воздуха с вьісокой скоростью из кольцевой камерь 13 в канал 15 цилиндрического трубопровода для упрощения сжигания, как будет описано подробно. Цилиндрический корпус 5 соединен со входньім коллектором 17, которьй имеет, в свою очередь, впускное отверстие 18, соединенное с источником воздуха с вьісокой скоростью (не показан для ясности). Входной коллектор 17 может бьїть соединен с цилиндрическим корпусом 5 посредством резьбового соединения, разьемного защелкивающего соединения или любого другого соответствующего соединения для соединяемьіх узлов.

На фиг. 2 и 3 показано, что сопла 14 разнесеньі равномерно по периферии трубопровода 2 для упрощения равномерного потока воздуха в трубопровод для тщательного и равномерного смешения нефти для сжигания.

Во время применения нефть проходит через канал 15 трубопровода 2. Когда нефть приближаєтся к вьшускному отверстию 4, она смешиваєется с воздухом, имеющим вьсокую скорость, которьій проходит через входной коллектор 17 вокруг кольцевой камерь 13 и через сопла 14, где он смешиваєтся с нефтью, образуя смесь нефти/воздуха подобно вращающемуся вихрю в виде тумана в одном направлений, как показьвают стрелки на фиг. З и 4. Вращающийся туман смеси обеспечиваєт зффективное смешение, таким образом, смесь, когда ее воспламеняют, остается в пламени дольше, становится более горячей и обеспечиваеєт тщательное и зффективное сжигание сьірой нефти, таким образом, фактически отсутствуют видимьсе вьібрось в атмосферу.

Зто устройство позволяет получить зффект, значительно превосходящий зффект существующих головок горелок, причем, как можно увидеть, такие головки горелки можно обьединить, получив составную головку горелки для обработки большого количества потоков сьірой нефти. Расположение сопел группами имеет прейимущество в том, что они образуют туман смеси нефти/воздуха с завихрением, которьій является очень равномерньм и зффективньм, в результате смесь остается в пламени дольше, таким образом, температура пламени увеличивается. Со временем зто приводит к полному и зффективному сжиганию сьтрой нефти, причем до такой степени, что, когда сьірая нефть полностью сгорает, то по существу исключаются вьібросьі в атмосферу сажистого или черного дьма.

В обьеме изобретения возможнь! различнье модификации в описанной конструкции. Например, в головке горелки можно разместить любое, но достаточное количество сопел для обеспечения достаточного потока воздуха для достижения соответствующего смешивания и необходимого зффекта, подобного крутящему вихрю.

Размер и угол сопла не являются критическими, и они могут изменяться от тех, которье показань! на чертеже.

Однако размер и угол сопла должнь! бьїть достаточньмми, чтобьї воздух мог смешиваться с нефтью, как бьло описано, и обеспечивать получение вращающейся смеси. Сопла могут бьіть установлень! группами в плоскости, расположенньюе перпендикулярно к продольной оси, или могут бьть установленьй в виде сплошной или прерьівистой спирали вокруг трубопровода, как показано на фиг. 5, для упрощения образования винтообразно завихряющегося тумана смеси. Также должно бьть ясно, что вместо воздуха можно применять другие газообразнье распьиляющие средства, например пар и углеводородьі, поскольку они обеспечивают достижение необходимого смешения с нефтью для упрощения еє сжигания, как бьіло описано. Понятно, что сопла 14 не они должнь! входить в него под достаточньм углом так, чтобьі во время применения, когда газообразное распьиляющее вещество проходит с вьісокой скоростью через сопла, образовьувался завихряющийся туман смеси частиц нефти или угольной пьіли, как показано на фиг. 4. Горелку можно применять с сььрой нефтью с более вьісоким содержанием водной фракции и тяжельх фракций. Топливом может бьть также порошкообразное сьшучее ископаемое горючее, например угольная пьіль, которую можно смешивать с газообразньм распьілительньмм веществом, имеющим вьісокую скорость, для образования завихряющегося тумана из частиц угольной пьіли для сжигания в горелке.

Основньїм преимуществом настоящего изобретения является то, что сжигание сьірой нефти достигается без образования покрьтого сажей черного дьма; причем горение происходит очень зффективно и фактически отсутствуют видимье вьбрось в атмосферу от сжигания нефти, таким образом, меньше вреда приносится окружающей среде. Дросселирование потока нефти в горелку не требуется, таким образом, уменьшается риск забивания сььрой нефтью даже при вьісоком содержаниий твердьх частиц или порошкообразньм топливом, например угольной пьІілью.

Другим преиймуществом зтой системь! является то, что уменьшается противодавление, создаваемое соплами, которне применяются в обьічньїх горелках, таким образом скважиньі можно опробовать без помех. Зто значит, что рабочеєе давление для опробования скважин можно уменьшить, что позволит обеспечить безопасность, поскольку риск обратного потока нефти в систему распьіления воздухом уменьшается. ся 11 із у кв «І ї

КК сх ех А у 2 2 3 ЕЕ кит» жк т

Ки І шЕ

МІДІ ІЕЕ се с ------- д 8-й нти тин, ! т Ши бтнший заща | НИ - | | й : Ї

КД ІІІ І ІІ ная Я

ЕР о о до о хуй г сок

ЧУ по ; у ДА й й "ота 0 й 7 й

А ІВ

ФИГ. 1 2 дО

ДО

ГАЙ

Ж ; до о

ДА

15 о-Ф

Фиг.2 ж

М 2 хе сх

ФИГ. З лк сяяи тю Т -ей и ор с нин в еле во без ль и г о ! г

Фиг.4

ЕЕ сс

А

Мих те У я та 2 ке а Я ой ? "ВІЙ од 2 дор

З

3-77 У ФГ. 5

СІ

Claims (12)

1. Устройство для сжигания, содержащее трубопровод для приема текучего углеродистого ископаемого горючего для его сжигания, отличающееся тем, что трубопровод имеет канал, вход, вьіїход и продольную ось, корпус, окружающий трубопровод и образующий полость между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью трубопровода, причем трубопровод имеет множество отверстий в нем, соединяющих канал трубопровода с полостью, отверстия расположень! под углом или наклонень! к продольной оси трубопровода, направлень в сторону вьїхода трубопровода и расположень! так, что сопла имеют вьїход в канал по существу по касательной к внутренней поверхности трубопровода, причем корпус приспособлен для подсоединения к источнику газообразного вещества таким образом, что во время использования, когда топливо проходит по трубопроводу к его вьїходу, газ под вьісоким давлением нагнетаєтся вокруг упомянутой полости и через наклоннье отверстия для образования вращающейся смеси частиц нефти для их сжигания на вьіходе из трубопровода.

2. Устройство по п. 17, отличающееся тем, что группа отверстий расположена в плоскости, по существу перпендикулярной к продольной оси трубопровода.

3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что отверстия расположень! по спирали вокруг трубопровода.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что трубопровод вьіполнен цилиндрическим.

5. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что корпус виіполнен цилиндрическим.

б. Устройство по любому предшествующему пункту, отличающееся тем, что ополость вьполнена кольцеобразной.

7. Устройство по любому предшествующему пункту, отличающееся тем, что расположеннье под углом отверстия представляют собой сопла, установленнье равномерно по периферии цилиндрического трубопровода.

8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что пять групп сопел разнесень! вдоль продольной оси трубопровода.

9. Устройство по любому предшествующему пункту, отличающееся тем, что каждая группа состоит из восьми сопел.

10. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что газом под вьісоким давлением является воздух.

11. Устройство по п. 7 или 8, отличающееся тем, что сопла расположень! по спирали вокруг трубопровода.

12. Способ сжигания текучего углеродистого ископаемого горючего в топливной горелке, включающий подачу сжигаемого жидкого топлива и распьиляемого газообразного вещества, отличающийся тем, что направляют сжигаемое топливо по трубопроводу без сопла, ограничивающего поток, причем трубопровод имеет вход, вьїход, канал и продольную ось, направляют газообразное распьляющее вещество через множество сопел в канал трубопровода вблизи вьіпускного отверстия трубопровода, причем сопла в отверстии наклоненьі! к продольной оси трубопровода и проходят через отверстие так, что каждое сопло вьіходит в канал в точке, расположенной по существу по касательной к внутренней поверхности трубопровода, смешивают газообразное распьляющее вещество с топливом в трубопроводе таким образом, что газообразноеє распьляющее вещество разбивает топливо на частицьії, имеющие угловую скорость, в результате чего частицьі крутятся или вращаются в тумане вокруг продольной оси трубопровода в одном направлений на вьїходе из трубопровода, воспламеняют смесь на вьіходе из трубопровода.