Способ бездымного сжигания газа на факельной установке

Изобретение относится к способам сжигания газов на факельных и других установках и может быть использовано в нефтяной, газовой, нефтехимической, химической, коксохимической и в других отраслях промышленности, где происходит термическое обезвреживание газов при невозможности их утилизации в технологических процессах и(или) аварийном их выбросе в атмосферу. Способ бездымного сжигания газов на факельной установке заключается в подаче сжигаемых газов из оголовка горелки факельной установки в зону горения, причем сжигаемые газы подают переменного состава и расхода с регулируемыми расчетными скоростями от 1 м/сек до 3,5 скоростей звука за счет создания подвижным регулирующим устройством избыточного статического давления сжигаемого газа под ним от 0,00001 МПа/см² до 3,0 МПа/см² пропорционально скорости истечения газа, при этом струя (струи) газов имеет (имеют) форму ограниченной толщины турбулентного потока газов с углом от 2° до 155° от направления оси струи сжигаемых газов. Изобретение позволяет обеспечить бездымное сжигание газов на факельной установке, имеющих переменный состав и расход, без принудительной подачи водяного пара или(и) воздуха, или(и) воды. 1 ил.

 

Изобретение относится к способам сжигания газов на факельных и других установках и может быть использовано в нефтяной, газовой, нефтехимической, химической, коксохимической и других отраслях промышленности, где происходит термическое обезвреживание газов при невозможности их утилизации в технологических процессах и(или) аварийном их выбросе в атмосферу.

Нормативные документы по охране окружающей среды требуют, чтобы сжигание газов производилось бездымно (без образования сажи) и с минимальным содержанием окиси углерода (СО) в продуктах сгорания.

Известно, что бездымное сжигание газов на факельной установке возможно только в узком расчетном диапазоне расхода газа (как правило, минимального постоянного расхода). При расширении диапазона расхода газа (до определенного предела) бездымное сжигание газов обеспечивается принудительной подачей энергоресурсов (пара или(и) воздуха, или(и) воды). Пар подается для инжекции воздуха в зону горения газов и для увеличения турбулентности. Воздух обеспечивает полноту сгорания. Вода подается также для увеличения турбулентности газов образующимся паром, который дает увеличение объема испаряющейся воды почти в 1700 раз (Стрежевский И.И., Эльнатанов А.И. Факельные установки. - Москва: Химия. - 1989 г., стр.39, 40, 59).

Недостатком способа является то, что бездымное сжигание газов на факельной установке обеспечивается в узком расчетном диапазоне расхода и состава газов, а при переменном составе и расходе газа необходимо либо подавать пар для инжекции воздуха в оголовок факельной установки (КПД не более 6%), либо принудительно подавать воздух в оголовок и это также неэкономично, т.к. на один объем сжигаемого метана необходимы около 11 объемов воздуха, на один объем пропана нужно подать около 25 объемов воздуха и т.д., либо надо подавать и пар, и воздух, и воду.

Известен также способ бездымного сжигания газов на факельной установке, заключающийся в подаче сжигаемых газов из оголовка горелки факельной установки в зону горения (патент РФ №2003925, F 23 D 14/20, 1993).

Недостатком способа является то, что бездымное сжигание газов на факельной установке обеспечивается в узком расчетном диапазоне расхода и состава газов.

Задача изобретения - обеспечение бездымного сжигания газов на факельной установке, имеющих переменный состав и расход, без принудительной подачи водяного пара или(и) воздуха, или(и) воды.

Указанная задача достигается тем, что в известном способе бездымного сжигания газов на факельной установке, заключающемся в подаче сжигаемых газов из оголовка горелки факельной установки в зону горения, сжигаемые газы подают переменного состава и расхода с регулируемыми расчетными скоростями от 1 м/сек до 3,5 скоростей звука за счет создания подвижными регулирующим устройством избыточного статического давления сжигаемого газа под ним от 0,00001 МПа/см² до 3,0 МПа/см² пропорционально скорости истечения газа, при этом струя (струи) газов имеет (имеют) форму ограниченной толщины турбулентного потока газов с углом от 2° до 155° от направления оси струи сжигаемых газов.

На чертеже показана работа факельной установки, на которой осуществляется способ бездымного сжигания газа переменного состава и расхода без принудительной подачи пара и(или) воздуха, и(или) воды в зону сжигания газов.

В оголовок 1 горелки из ствола 2 факельной установки поступают сжигаемые газы 3. В верхней части оголовка 1 имеется насадок 4 (показан один из вариантов, когда он конической формы), направляющий и формирующий струю сжигаемых газов 5. Насадок 4 соприкасается (при отсутствии или минимальном протоке газов 3 из ствола факельной установки 2) по уплотняющей поверхности с подвижной частью регулирующего устройства 6. При увеличении расхода газов 3 давление под устройством 6 незначительно увеличивается и последнее приподнимается с увеличением зазора между насадком 4 и регулирующим устройством 6 (приподнятое положение показано пунктиром). Возникновение копоти или потемнения пламени означает недостаток кислорода для полного сжигания газов в зоне горения. Для полноты сжигания увеличивают скорость истечения струи газов 3 за счет повышения статического давления газов 3 в стволе факела, которое поднимается принудительно изменением зазора между насадком 4 и регулирующим устройством 6. Повышение давления газов 3 приводит к увеличению: скорости истечения газов из оголовка горелки, геометрических размеров газовой струи, поверхности соприкосновения факела пламени с окружающим воздухом и турбулентности струи газов 3. Регулирование величины зазора в месте выхода газов производится с помощью приводов 7 и тяги 8.

Применение вышеуказанного способа сжигания газов исключает энергозатраты в виде принудительной подачи пара и(или) воздуха, и(или) воды и улучшает экологические показатели регионов.

Способ бездымного сжигания газов на факельной установке, заключающийся в подаче сжигаемых газов из оголовка горелки факельной установки в зону горения, отличающийся тем, что сжигаемые газы подают переменного состава и расхода с регулируемыми расчетными скоростями от 1 м/с до 3,5 скоростей звука за счет создания подвижным регулирующим устройством избыточного статического давления сжигаемого газа под ним от 0,00001 до 3,0 МПа/см² пропорционально скорости истечения газа, при этом струя (струи) газов имеет (имеют) форму ограниченной толщины турбулентного потока газов с углом от 2 до 155° от направления оси струи сжигаемых газов.