Мобильная факельная установка
Владельцы патента RU 2720058:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) (RU)
Изобретение относится к области энергетики. Мобильная факельная установка состоит из опорной рамы 1, разборной конструкции, основания башни 2, прикрепленного к опорной раме 1 болтовыми соединениями, двух башенных сегментов 3, 4, прикрепленных друг к другу и к основанию башни 2 фланцевыми соединениями, оголовка 5, прикрепленного к верхнему башенному сегменту 3 фланцевыми соединениями, дежурной горелки 7 с датчиком пламени, прикрепленных к оголовку 5, канатов 9, обеспечивающих устойчивость башенных сегментов 3, 4 и оголовка 5, трубопровода 12, 13 для подвода горючего газа из ресивера-сепаратора 11 к оголовку 5, согласно изобретению, она снабжена подъемно-перегрузочным устройством 10 и винтовыми домкратами 15, при этом подъемно-перегрузочное устройство 10 смонтировано на основании башни 2, а винтовые домкраты 15 установлены по углам опорной рамы 1 для ее фиксации в горизонтальном положении. Технический результат - создание эффективной мобильной факельной установки с улучшенными эксплуатационными характеристиками за счет расширения ее функциональных возможностей путем автоматизированного подъема цельнособранной установки в вертикальное положение. 2 ил.
Изобретение относится к нефтяной, газовой, нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, химической и другим отраслям промышленности, в частности к факельным установкам для бездымного сжигания аварийных выбросов газа в полевых условиях в широком диапазоне расхода газа и может быть использовано там, где происходит термическое обезвреживание газов при невозможности их утилизации в технологических процессах и (или) аварийном их выбросе в атмосферу.
Известна «Факельная установка» (патент РФ №186013, МПК F23D 14/20, опубл. 26.12.2018 Бюл. №36), состоящая из патрубка высокого давления, патрубка низкого давления, эжектора, корпуса, устройства регулирования расхода газа, соплового аппарата, поворотных створок, неподвижных боковых пластин, зубчатых секторов, рычага со створкой, груза, защитного кожуха.
Недостатком аналога является то, что она стационарна и не пригодна к эксплуатации в аварийных ситуациях, за счет своих конструктивных особенностей, когда необходимо в кратчайшее время собрать установку, что снижает функциональные возможности установки.
Известна мобильная факельная установка производства «Prema-service» https://prema-service.com/ru/, содержащая опорную раму, основание башни, башенные сегменты, оголовок, канаты, трубопровод, ресивер-сепаратор, дежурную горелку, запальное устройство с датчиком пламени, бетонные противовесы.
Однако известная мобильная факельная установка имеет ряд недостатков, а именно из-за большого веса (2,5 т) каждого бетонного противовеса для транспортировки необходим подъемный кран, а также из-за больших габаритных размеров опорной рамы (10 на 10 м) необходимо наличие большой ровной, очищенной от кустарников и деревьев площадки, что снижает функциональные возможности установки и повышает трудозатраты при возведении ее, что в целом снижает эффективность, в результате чего и не может быть использована как мобильная факельная установка.
Решаемой задачей изобретения является создание легкой быстровозводимой мобильной факельной установки, с улучшенными эксплуатационными характеристиками, а именно с уменьшенными габаритными размерами и весом, благодаря наличию винтовых домкратов вместо бетонных противовесов и автоматизированному подъему цельной собранной установки в вертикальное положение.
Техническим результатом заявляемого изобретения является создание эффективной мобильной факельной установки с улучшенными эксплуатационными характеристиками за счет расширения ее функциональных возможностей путем автоматизированного подъема цельнособранной установки в вертикальное положение.
Технический результат достигается тем, что мобильная факельная установка, состоящая из опорной рамы, разборной конструкции, основания башни, прикрепленной к опорной раме болтовыми соединениями, двух башенных сегментов, прикрепленных друг к другу и к основанию башни фланцевыми соединениями, оголовка, прикрепленного к верхнему башенному сегменту фланцевыми соединениями, дежурной горелки с датчиком пламени, прикрепленными к оголовку, канатов, обеспечивающих устойчивость башенных сегментов и оголовка, трубопровода для подвода горючего газа из ресивера-сепаратора к оголовку, согласно которой, она снабжена подъемно-перегрузочным устройством и винтовыми домкратами, при этом подъемно-перегрузочное устройство смонтировано на основании башни, а винтовые домкраты установлены по углам опорной рамы для ее фиксации в горизонтальном положении.
Для пояснения технической сущности изобретения рассмотрим: фиг. 1 - мобильная факельная установка; фиг. 2 - пневматическая схема мобильной факельной установки, где:
1 - опорная рама,
2 - основание башни,
3, 4 - башенные сегменты,
5 - оголовок,
6 - фитинги,
7 - дежурная горелка,
8 - платформа,
9 - канаты,
10 - подъемно-перегрузочное устройство,
11 - ресивер-сепаратор,
12, 13 - трубопроводы,
14 - запальное устройство,
15 - винтовые домкраты (четыре штуки),
16 - баллон с редуктором для азота,
17 - баллон с пропаном,
18, 19 - трубопроводы,
20 - трос,
21 - выносная рама.
Новизна: данное изобретение позволяет получить эффективную мобильную факельную установку для бездымного сжигания газа в полевых условиях, за счет введения в конструкцию элементов, позволяющих получить легкую быстровозводимую факельную установку с улучшенными эксплуатационными характеристиками за счет уменьшения веса и габаритных размеров и путем автоматизированного подъема цельной собранной установки в вертикальное положение.
Мобильная факельная установка имеет разборную конструкцию и включает в себя две основные части: башню с платформой 8 с оголовком 5, и опорную раму 1 с винтовыми домкратами 15 и канатами 9.
Опорная рама 1 при транспортировании разбирается на отдельные части: основание башни 2 и два башенных сегмента 3, 4. К центральной части опорной рамы 1 крепится основание башни 2 при помощи болтовых соединений.
К основанию башни 2 при помощи болтовых соединений присоединяют башенный сегмент 4. К башенному сегменту 4 при помощи шарнира крепят башенный сегмент 3, к верхней части которого при помощи болтового соединения крепят оголовок 5. Для придания опорной раме 1 горизонтального положения введены винтовые домкраты 15. Для большей устойчивости и противодействию ветровой нагрузки устанавливают четыре стальных каната 9.
К башенному сегменту 4 четырьмя болтами крепят подъемно-перегрузочное устройство 10, которое состоит из выносной рамы 21 с ручной подъемной лебедкой и тросом 20. Крюк лебедки закрепляют к грузовому болту на выносной раме 21 башенного сегмента 4. При дальнейшей эксплуатации снятие выносной рамы 21 с лебедкой не обязательно.
В состав оголовка 5 входят: запальное устройство 14 и дежурная горелка 7. Горючий газ подается к оголовку 5 по системе подачи, включающей в себя ресивер-сепаратор 11 и трубопроводы 12, 13. Трубопроводы 12, 13 состоят из отдельных секций труб и собираются в магистраль необходимой длины на месте.
Устройство работает следующим образом:
Перед монтажом мобильной факельной установки выбирается ровная площадка, в центр которой устанавливается платформа 8. Монтаж опорной рамы 1 не требует выравнивания поверхности грунта землеройно-транспортной машиной. При горизонтировании основания башни 2 небольшие неровности выбираются четырьмя винтовыми домкратами 15, которые за счет своей небольшой массы и благодаря подъемно-перегрузочному устройству 10 с тросом 20 дают возможность легко и быстро привести конструкцию в строго вертикальное положение, что делает мобильную факельную установку быстровозводимой, т.е. с расширенными функциональными возможностями. На платформу 8 устанавливают основание башни 2, к которой при помощи шарнирного соединения крепятся четыре элемента опорной рамы 1 с винтовыми домкратами 15. К основанию башни 2 болтовыми соединениями крепится башенный сегмент 4 с подъемно-перегрузочным устройством 10. Башенный сегмент 3, оголовок 5 и трубопровод 13 присоединяют друг к другу автономно. До присоединения оголовка 5 к башенному сегменту 3, последний шарнирно крепят к башенному сегменту 4. Свободный конец стального троса подъемно-перегрузочного устройства 10 крепят к башенному сегменту 3. В собранном состоянии башенный сегмент 3 с оголовком 5 и трубопроводом 13 поднимается в вертикальное положение с помощью подъемно-перегрузочного устройства 10, которое автоматизирует и сокращает время сборки устройства в аварийной ситуации, что расширяет функциональные возможности и повышает эффективность установки, после чего башенные сегменты 3, 4 между собой скрепляют болтовыми соединениями, а к трубопроводу 13 при помощи фланцевого соединения присоединяют трубопровод 12 с ресивером-сепаратором 11. Свободные концы стальных канатов 9 крепят к опорной раме 1 и фитингами 6 натягивают. К оголовку 5 через ресивер-сепаратор 11 по трубопроводам 12, 13 подается горючий газ. Включается запальное устройство 14, которое предназначено для начального поджига дежурной горелки 7 оголовка 5. Оголовок 5 работает по принципу эжекции. Воздух для горения эжектируется из нижней части оголовка 5 за счет энергии газовых струй, формирующихся в оголовке 5. Образующаяся при этом горюче-воздушная смесь воспламеняется от факела пламени запального устройства 14. В оголовке 5 формируется устойчивый факел пламени от которого поджигается дежурная горелка 7.
Пример конкретного выполнения
При ремонте этиленпровода зачастую возникает необходимость в быстром опорожнении ремонтируемого участка от этилена. В таких случаях опорожняемый газ сжигается на мобильной факельной установке большой производительности, обеспечивающей его бездымное сжигание. Мобильный вариант установки позволяет произвести монтаж установки вблизи технологического узла, расположенного на ремонтируемом участке этиленпровода. Давление газа в этиленпроводе поддерживается на уровне 70…100 атм. Давление газа, подаваемого на мобильную факельную установку, составляет не более 2,0 МПа. (Фиг. 2). Сборка начинается с выбора ровной площадки и подготовки ее для эксплуатации (удаления кустарников и травы на расстоянии не менее 100 метров от используемой установки). Далее, в центр площадки устанавливается платформа 8 (Фиг. 1). Монтаж опорной рамы 1 не требует выравнивания поверхности грунта землеройно-транспортной машиной. При горизонтировании основания башни 2 небольшие неровности выбираются четырьмя винтовыми домкратами 15. На платформу 8 ставится основание башни 2, к которой при помощи шарнирного соединения крепят четыре элемента опорной рамы 1 с винтовыми домкратами 15. К основанию башни 2 болтовыми соединениями крепят башенный сегмент 4 с подъемно-перегрузочным устройством 10. Башенный сегмент 3, оголовок 5 и трубопровод 13 присоединяют друг к другу автономно. До присоединения оголовка 5 к башенному сегменту 3, последний шарнирно крепят к башенному сегменту 4. Свободный конец стального троса 20 подъемно- перегрузочного устройства 10 крепят к башенному сегменту 3. В собранном состоянии башенный сегмент 3 с оголовком 5 и трубопроводом 13 поднимается в вертикальное положение с помощью подъемно-перегрузочного устройства 10, после чего башенные сегменты 3, 4 между собой скрепляют болтовыми соединениями, а к трубопроводу 13 при помощи фланцевого соединения присоединяют трубопровод 12 с ресивером-сепаратором 11. Свободные концы стальных канатов 9 крепят к опорной раме 1 и фитингами 6 натягиваются. Монтаж трубопроводов и их присоединение к мобильной факельной установке производят следующим образом: к вентилю В1 (Фиг. 2) с газовым редуктором Др1 (входят в состав технического узла этиленпровода) присоединяют узел продувки, включающий в себя трубопроводы 18 и 19, вентили В2, В6, В3, В7, В4 и баллон с редуктором для азота 16. Для поджига горючего газа используется переносное запальное устройство 14, куда газ поступает от баллона с пропаном 17.
Запуск установки осуществляется следующим образом. Открывается редуктор баллона с пропаном 17 (Фиг. 2) и поджигается запальное устройство 14 на удлиненной рукоятке. После этого рукоятка крюком закрепляется в оголовке 5 таким образом, чтобы факел горелки направлялся на дежурную горелку 7. Вентили В6 и В4 должны быть закрыты, вентили ВЗ и В7 - открыты. При открытии вентиля В1 секции магистрального этиленпровода (при установленном на 2,0 МПа) этилен подается на газовый редуктор Др1 и, при его открытии, в узел продувки. Манометром РП проверяется начальное давление рабочего газа в узле продувки, давление не должно превышать 2,0 МПа. Давление газа регулируется газовым редуктором Др1. Далее этилен из узла продувки по газовому тракту через вентили ВЗ и В7 поступает на дежурную горелку 7, истекая через которую воспламеняется от факела запального устройства 14. После срабатывания дежурной горелки 7 редуктор баллона с пропаном 17 запального устройства 14 закрывается, и запальное устройство 14 уносится на безопасное расстояние от мобильной факельной установки. Убедившись в устойчивом горении дежурной горелки 7 (визуально) приступают к запуску основной горелки. Для этого на узле продувки открывается вентиль В6. Рабочий газ через ресивер-сепаратор 11 по трубопроводу 19 поступает к оголовку 5 и происходит воспламенение горючего газа. При сжигании этилена с массовым расходом до 5000 кг/ч факел пламени устойчивый без следов дымообразования. Высота факела пламени при этом составляет от 6 до 8 метров, диаметр до 2 метров. Плотность теплового потока на расстоянии 50 метров составляет менее 0,8 кВт/м2, что является неопасным для нахождения оператора в этой зоне в течение неограниченного времени. При помощи редуктора Др1 давление в узле продувки поддерживается на уровне 2,0 МПа. Вентиль В6 при этом должен находиться в полностью открытом положении. Завершение процесса горения производится перекрытием подачи этилена с помощью вентиля В1 секции магистрального этиленпровода. Для удаления остатков этилена из трубопровода предусмотрена система продувки трубопроводов инертным газом (азотом). Продувка трубопроводов производится поочередно, при открытом вентиле В4 и открытом вентиле ВЗ или В6, в зависимости от выбранного трубопровода, до полного догорания остатков этилена в основной или дежурной горелке 7.
Таким образом, мобильная факельная установка обеспечивает опорожнение ремонтируемого участка этиленпровода на любом участке за короткое время без привлечения подъемно-перегрузочной и землеройной техники.
По своим технико-экономическим преимуществам, по сравнению с известными аналогами заявляемое техническое решение позволяет создать эффективную мобильную факельную установку для бездымного сжигания газа в полевых условиях, за счет расширения функциональных возможностей, позволяющих получить легкую быстровозводимую факельную установку с улучшенными эксплуатационными характеристиками, уменьшенными весом и габаритными размерами путем автоматизированного подъема цельной собранной установки в вертикальное положение.
Мобильная факельная установка, состоящая из опорной рамы, разборной конструкции, основания башни, прикрепленного к опорной раме болтовыми соединениями, двух башенных сегментов, прикрепленных друг к другу и к основанию башни фланцевыми соединениями, оголовка, прикрепленного к верхнему башенному сегменту фланцевыми соединениями, дежурной горелки и датчика пламени, прикрепленных к оголовку, канатов, обеспечивающих устойчивость башенных сегментов и оголовка, трубопровода для подвода горючего газа из ресивера-сепаратора к оголовку, отличающаяся тем, что она снабжена подъемно-перегрузочным устройством и винтовыми домкратами, при этом подъемно-перегрузочное устройство смонтировано на основании башни, а винтовые домкраты установлены по углам опорной рамы для ее фиксации в горизонтальном положении.
