Устройство для розжига факела и контроля наличия пламени

Изобретение относится к области автоматического контроля наличия пламени при горении газообразного топлива, в частности для контроля наличия пламени поджигающих и горелочных устройств. Изобретение направлено на упрощение устройства и повышение его надежности. Устройство включает установленную на факельном оголовке дежурную инжекционную горелку с трубопроводом для подачи газа на дежурную горелку и трубопроводом для подачи запальной газовоздушной смеси и переброса пламени в дежурную горелку, на котором установлен эжектор для подготовки запальной смеси. Между эжектором и дежурной горелкой последовательно расположены акустический датчик контроля наличия пламени дежурной горелки и свеча зажигания. На входной части трубопровода установлен электромагнитный клапан для подачи или перекрытия газа на эжектор, связанный с акустическим датчиком. Целесообразно в дежурной горелке установить термодатчик и свечу зажигания. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области автоматического розжига и контроля наличия пламени при горении газообразного топлива, в частности для розжига и контроля наличия пламени поджигающих и горелочных устройств.

Известно устройство для розжига и контроля наличия пламени газовых горелок на факельной установке, содержащее два зонда, электронный генератор высокочастотных колебаний, усилитель и пороговый элемент. Зонды выполнены соответственно в виде излучающего и принимающего пьезокерамических элементов и каждый зонд снабжен звуководом, причем звуководы расположены между пьезокерамическими элементами и зоной пламени, а усилитель выполнен селективным, причем выход электронного генератора высокочастотных колебаний соединен с излучающим пьезокерамическим элементом, а приемный пьезокерамический элемент связан с входом селективного усилителя, выход селективного усилителя подключен к входу порогового элемента, выход которого является выходом устройства [Пат. RU №2132999, кл. F23N 5/24, опубл. 1999 г.].

Недостаток этого устройства заключается в том, что при его эксплуатации требуется периодическая поверка из-за нестабильности характеристик пьезоэлементов во времени, что усложняет использование устройства. Кроме того, размещение устройства в зоне горения факела подвергает пьезоэлементы мощному тепловому излучению, а при выбросах жидкой горящей фазы - сгоранию.

Известно также устройство для розжига и контроля наличия пламени на факельной установке, содержащее установленную на факельном оголовке дежурную горелку, трубопровод для подачи газа в дежурную горелку с эжектором для приготовления газовоздушной смеси, трубопровод с эжектором для приготовления запальной газовоздушной смеси и переброса пламени в дежурную горелку, а также блок управления подачи газа на эжекторы, блок управления розжигом газовоздушной смеси и контроля пламени, газодинамический датчик контроля наличия пламени в дежурной горелке. Такие устройства используются на факельных установках нефтегазовых месторождений в отечественной промышленности.

Недостатком данного устройства является низкая надежность. Это объясняется тем, что газодинамический датчик работает от перепада давления в факельном оголовке и атмосферой на достаточно большом расстоянии от горелки, при котором различные помехи (профиль прокладки трубопровода, по которому передается сигнал, нестабильный состав газа, переменные атмосферные условия) искажают и ослабляют сигнал на датчик.

Кроме того, при сжигании тяжелого газа из-за повышения статического давления столба газа при минимальных расходах перепад давления будет очень низким, в этом случае газ может не подняться до дежурной горелки и при розжиге от свечи в зоне эжектора может выхлопнуть пламя вниз, создавая аварийную ситуацию. Следует отметить, что низкие перепады давления не всегда отслеживаются датчиком и возможна ошибочная сигнализация аварийной ситуации.

Наиболее близким к заявляемому объекту является устройство для розжига факела и контроля наличия пламени дежурной горелки на факельной установке, включающее установленную на факельном оголовке дежурную горелку, трубопровод для подвода газа к дежурной горелке, который предварительно смешивают с воздухом перед дежурной горелкой при помощи смесителя, трубу с запорным вентилем и расходомером для дозированной подачи воздуха, соединенную с трубой, снабженной запорным вентилем и расходомером для дозированной подачи газа, с образованием трубопровода для приготовления запальной газовоздушной воздушной смеси и переброса пламени в дежурную горелку установлен эжектор, при этом дежурная горелка выполнена инжекционной.

Кроме того, устройство снабжено укрепленными на дежурной горелке термодатчиком и свечой зажигания.

В качестве механизма для подачи или перекрытия газа устройство содержит электромагнитный клапан.

На чертеже схематично изображено предлагаемое устройство для розжига факела и контроля пламени дежурной горелки на факельной установке.

Устройство для розжига факела и контроля пламени дежурной горелки на факельной установке включает установленную на факельном оголовке 1 дежурную инжекционную горелку 2 с трубопроводом 3 для подачи газа на дежурную горелку и трубопроводом 4 для подачи запальной газовоздушной смеси и переброса пламени в дежурную горелку. На трубопроводе 4 установлен эжектор 5 для подготовки запальной смеси. Между эжектором 5 и дежурной горелкой 2 последовательно расположены акустический датчик 6 контроля наличия пламени дежурной горелки и свеча зажигания 7. На входной части трубопровода 4 установлен электромагнитный клапан 8 для подачи или перекрытия газа на эжектор, связанный посредством блока управления 9 с акустическим датчиком 6.

Для повышения надежности устройство снабжено термодатчиком 10 и свечой зажигания 11, установленными в дежурной горелке.

Устройство работает следующим образом.

При погасании пламени в дежурной горелке 2 акустический датчик 6 вырабатывает импульс погасания пламени и подает его на блок управления 9, который открывает электромагнитный клапан 8 и газ по трубопроводу 4 поступает в эжектор 5, после чего трубопровод 4 заполняется приготовленной эжектором запальной газовоздушной смесью. При этом смеси и переброса пламени в дежурную горелку, на котором установлена свеча зажигания и детектор звука в виде приемника акустических вибраций типа микрофона, пьезокристалла и т.п., который служит для преобразовывания подведенного к нему звука в электрический сигнал. Перед смешиванием с газом воздух должен быть осушен [пат. ЕР №0935098 А1, кл. F23N 5/16, F23G 7/08, опубл. 1999 г.].

Недостаток этого устройства заключается в сложности схемы приготовления запальной газовоздушной смеси, где избыток воздуха обеспечивается дозированной подачей газа и воздуха при помощи управляемого запорного клапана и манометра. При этом смешивание газа с воздухом происходит в трубопроводе, что не обеспечивает должное качество запальной смеси.

Смешивание газа, подаваемого на дежурную горелку, с воздухом в топливно-воздушном смесителе не обеспечивает устойчивость работы в постоянном режиме горения дежурной горелки при переменных климатических условиях и составах газа.

Схема приготовления запальной смеси усложняется необходимостью подачи предварительно осушенного воздуха под давлением по отдельному трубопроводу.

Изобретение направлено на упрощение схемы устройства для розжига факела и контроля наличия пламени с одновременным повышением его надежности.

Это достигается тем, в устройстве для розжига факела и контроля наличия пламени дежурной горелки на факельной установке, включающем установленную на факельном оголовке дежурную горелку, трубопровод подачи газа в дежурную горелку, трубопровод для подачи запальной газовоздушной смеси и переброса пламени в дежурную горелку, на котором последовательно установлены свеча зажигания и акустический датчик, механизм для подачи или перекрытия газа, согласно изобретению на трубопроводе для приготовления запальной газосвеча зажигания 7 автоматически подает электроискровой разряд для розжига подготовленной запальной смеси. Воспламеняясь, запальная смесь в виде «бегущего огня» попадает в дежурную инжекционную горелку 2 и поджигает подготовленную последней газовоздушную смесь. При этом акустический датчик 6 улавливает шум от горящей дежурной инжекционной горелки и подает сигнал на блок управления 9 и далее к электромагнитному клапану 8 для перекрытия газа в трубопроводе 4.

При погасании пламени, т.е. при отсутствии шума на дежурной горелке, цикл розжига факела на дежурной горелке повторяется.

В случае отказа акустического датчика 7 блок управления 9 открывает электромагнитный клапан 8 по сигналу термодатчика 10 и розжиг дежурной горелки в этом случае производится свечой зажигания 11.

Газ в дежурную инжекционную горелку 2 поступает по трубопроводу 3 в стационарном режиме.

Использование предлагаемого устройства для розжига факела и контроля пламени дежурной горелки факельной установки по сравнению с прототипом позволит упростить схему и процесс приготовления запальной газовоздушной смеси при помощи эжектора, который автоматически по команде блока управления подготавливает газовоздушную смесь в заданном соотношении, при этом эжектор всасывает воздух из атмосферы и нет необходимости в осушке воздуха.

Газ, подаваемый на дежурную горелку, смешивается с воздухом непосредственно в ней внутри факельного оголовка, что упрощает устройство и приготовление газа для сжигания в дежурной горелке, а также повышает надежность и безопасность устройства.

1. Устройство для розжига факела и контроля наличия пламени дежурной горелки на факельной установке, включающее установленную на факельном оголовке дежурную горелку, трубопровод подачи газа в дежурную горелку, трубопровод для подачи запальной газовоздушной смеси и переброса пламени в дежурную горелку, на котором последовательно установлены свеча зажигания и акустический датчик, механизм для подачи или перекрытия газа, причем на трубопроводе для подачи запальной газовоздушной смеси и переброса пламени в дежурную горелку установлен эжектор, а дежурная горелка выполнена инжекционной.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено укрепленными на дежурной горелке термодатчиком и свечой зажигания.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что в качестве механизма для подачи или перекрытия газа содержит электромагнитный клапан.