Оголовок факельной установки

Изобретение относится к устройствам для сжигания аварийных выбросов газа в различных отраслях промышленности, например в нефтегазодобывающей промышленности. Технический результат: повышение надежности и долговечности защитного экрана и оголовка в целом за счет исключения заваливания пламени на защитный экран и срыва пламени при боковом ветре. Оголовок факельной установки содержит газоподающую трубу с газовым затвором и защитный экран, установленный снаружи и коаксиально на верхнем конце газоподающей трубы, причем защитный экран выполнен из двух перегородок в виде двух полых усеченных конусов, установленных друг на друга соосно и неподвижно, верхняя из которых обращена большим основанием вниз, нижняя - большим основанием вверх, а малым основанием соединена с газоподающей трубой, при этом боковая поверхность нижней перегородки выполнена из уголков, установленных по образующей конуса с зазором относительно друг друга и обращенных вершинами уголков наружу. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для сжигания аварийных выбросов газа в различных отраслях промышленности, например в нефтегазодобывающей промышленности.

Известен оголовок факельной установки, содержащий газоподающую трубу, на конфузорном конце которой выполнены вертикальные вырезы с установленными в них секторами, образующими радиально расходящиеся газоподающие каналы, и стабилизатор пламени в виде открытого сверху геометрического тела, установленного внутри верхней части газоподающей трубы соосно и с зазором к конфузору с подведенными к нему радиальными патрубками, периферийные концы которых сообщены с атмосферой (см. Патент №1626048, МКИ F 23 G 7/06, F 23 B 5/00; Б.И. №5, 1991 г.).

Стабилизатор пламени в указанном оголовке факельной установки выполнен в виде чаши и имеет форму полутора, а радиальные патрубки выполнены с уменьшающимся от периферии к центру поперечным сечением, при этом их периферийные концы расположены на образующей поверхности конфузора газоподающей трубы между вертикальными вырезами. Стабилизатор такой конструкции позволяет эжектировать воздух в приосевую зону воспламенения, что интенсифицирует смесеобразование сбросного газа с воздухом и процесс горения смеси.

Недостатком указанного оголовка являются прогар газоподающей трубы вследствие задувания пламени в ствол этой трубы и прогар оголовка из-за заваливания пламени снаружи оголовка ниже его среза с подветренной стороны.

Наиболее близким по технической сущности является оголовок факельной установки, содержащий газоподающую трубу с газовым затвором и конический защитный экран, установленный снаружи и коаксиально на верхнем конце газоподающей трубы (см. Струйные факелы типа Fluidic Flares фирмы NaO, США).

Благодаря установке на газоподающей трубе указанного оголовка конического защитного экрана между стенками трубы и экрана образуется пространство, исключающее заваливание пламени на ствол газоподающей трубы при сильном боковом ветре.

Недостатками известного оголовка являются большое аэродинамическое сопротивление воздушным потокам защитного экрана, требующее повышенной жесткости конструкции оголовка, и прогар конического защитного экрана вследствие заваливания пламени за оголовок и обволакивания им защитного экрана с подветренной стороны, а также срыв пламени при сильных порывах ветра.

Задачей изобретения является повышение надежности и долговечности защитного экрана и оголовка в целом за счет исключения заваливания пламени на защитный экран и срыва пламени при боковом ветре.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном оголовке факельной установки, содержащем газоподающую трубу с газовым затвором и защитный экран, установленный снаружи и коаксиально на верхнем конце газоподающей трубы; защитный экран выполнен из двух перегородок в виде двух полых усеченных конусов, установленных друг на друга соосно и неподвижно, верхняя из которых обращена большим основанием вниз, нижняя - большим основанием вверх, а малым основанием соединена с газоподающей трубой, при этом средняя часть боковой поверхности нижней перегородки выполнена из уголков, установленных по образующей конуса с зазором относительно друг друга и обращенных вершинами наружу.

Кроме того, линия соединения больших оснований перегородок расположена на уровне среза газоподающей трубы.

На фиг.1 изображен оголовок факельной установки, продольный разрез; на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1.

Оголовок содержит газоподающую трубу 1 с газовым затвором 2 и защитный экран 3, установленный снаружи и коаксиально на верхнем конце газоподающей трубы 1. Защитный экран 3 выполнен из двух перегородок - верхней 4 и нижней 5 в виде двух полых усеченных конусов, установленных друг на друга соосно и неподвижно. Верхняя перегородка 4 обращена большим основанием вниз, нижняя перегородка 5 - большим основанием вверх, а малым основанием соединена с газоподающей трубой 1. Средняя часть боковой поверхности нижней перегородки 5 выполнена из уголков 6, установленных по образующей конуса с зазором относительно друг друга и обращенных вершинами наружу. Уголки 6 с углом между полками 45°, установленные под углом 22,5° к оси трубы, играют роль стабилизатора пламени в процессе горения горючей смеси.

Линия соединения больших оснований верхней 4 и нижней 5 перегородок расположена на уровне среза газоподающей трубы 1.

Оголовок работает следующим образом.

Сбросной газ поступает в газоподающую трубу 1 снизу, проходит в этой трубе газовый затвор 2, выпрямляется и выбрасывается в атмосферу. Выброшенный из газоподающей трубы 1 сбросной газ вовлекает в совместное восходящее движение воздух как из окружающего пространства над оголовком, так и из пространства между защитным экраном 3 и газоподающей трубой 1. В результате интенсивного перемешивания сбросного газа с воздухом над срезом газоподающей трубы 1 образуется горючая смесь, которая воспламеняется от пламени дежурной горелки.

При появлении бокового ветра воздух с наветренной стороны нижней перегородки 5 устремляется через зазоры между уголками 6 в пространство между газоподающей трубой и защитным экраном 3. Сопротивление нижней перегородки 5 входу воздушного потока с наветренной стороны в зазоры между уголками 6 мало вследствие облегченного обтекания потоком воздуха уголков 6, расположенных вершинами навстречу потоку. Сопротивление нижней перегородки 5 выходу воздушного потока с подветренной стороны через зазоры между уголками 6 большое из-за затрудненного обтекания потоком воздуха уголков 6, расположенных вершинами по ходу движения потока. Таким образом, при боковых ветрах нижняя перегородка 5 защитного экрана 3 работает как аэродинамический диод, пропуская воздушный поток с наветренной стороны и задерживая его с подветренной стороны оголовка. В такой аэродинамической обстановке происходит выравнивание давлений в пространстве между нижней перегородкой 5 и газоподающей трубой 1 с наветренной и подветренной сторон оголовка. В результате выравнивания давлений в пространстве между защитным экраном 3 и газоподающей трубой 1 выбрасываемый из этого пространства вверх воздух проталкивает заваливаемое от бокового ветра пламя вверх, выпрямляя его.

При появлении бокового ветра поток воздуха при встрече с верхней перегородкой 4 изменяет направление своего движения, перемещаясь по боковой стенке верхней перегородки 4 с наветренной стороны вверх. Достигнув верхней кромки верхней перегородки 4, поток воздуха срывается и увлекается потоком горючей смеси вверх. В результате в полости верхней перегородки 4 создается пониженное давление, способствующее подсосу воздуха из окружающего пространства через зазоры между уголками 6 в пространство между газоподающей трубой 1 и верхней перегородкой 4.

Выполнение нижней перегородки 5 в виде усеченного конуса, обращенного большим основанием вверх, а средней части боковой поверхности этой перегородки из расположенных относительно друг друга с зазором уголков 6, обращенных вершинами наружу, снижает аэродинамическое сопротивление защитного экрана 3 и его массу по сравнению с прототипом.

Предлагаемая конструкция оголовка исключает прогар защитного экрана благодаря выпрямлению пламени при его заваливании в результате воздействия бокового ветра, что повышает надежность и долговечность защитного экрана и оголовка в целом. Благодаря этому снижаются эксплуатационные затраты.

1. Оголовок факельной установки, содержащий газоподающую трубу с газовым затвором и защитный экран, установленный снаружи и коаксиально на верхнем конце газоподающей трубы, отличающийся тем, что защитный экран выполнен из двух перегородок в виде двух полых усеченных конусов, установленных друг на друга соосно и неподвижно, верхняя из которых обращена большим основанием вниз, нижняя - большим основанием вверх, а малым основанием соединена с газоподающей трубой, при этом боковая поверхность нижней перегородки выполнена из уголков, установленных по образующей конуса с зазором относительно друг друга и обращенных вершинами уголков наружу.

2. Оголовок по п.1, отличающийся тем, что линия соединения больших оснований перегородок верхней и нижней расположена на уровне среза газоподающей трубы.