Горелочное устройство

Изобретение относится к горелкам без предварительного смешивания, в которых газообразное топливо смешивается с воздухом при поступлении в зону горения. Горелочное устройство содержит первую и вторую газовые камеры. Основой устройства является цилиндрический корпус с переменным диаметром, выполненный двухступенчатым; первая ступень цилиндрического корпуса имеет больший диаметр, по сравнению со второй ступенью, на боковой поверхности первой ступени закреплены первый и второй патрубки, сообщающиеся с внутренней полостью корпуса, образующей первую газовую камеру, а на конце второй ступени цилиндрического корпуса выполнены сквозные отверстия. Первый патрубок снабжен первым краном и выполнен с возможностью подключения к нему первой газовой линии, а второй патрубок выполнен с возможностью подключения к нему первого манометра. Внутри цилиндрического корпуса и соосно ему закреплена труба, внутренняя полость которой образует вторую газовую камеру; первый конец трубы выведен за пределы первой ступени цилиндрического корпуса, снабжен вторым краном и выполнен с возможностью подключения к нему второй газовой линии, при этом на боковой поверхности первого конца трубы закреплен третий патрубок, сообщающийся со второй газовой камерой, выполненный с возможностью подключения к нему второго манометра, а второй конец упомянутой трубы выведен в топочное пространство газопотребляющего оборудования. На внешней поверхности второй ступени корпуса закреплена заслонка и подвижно с натягом установлен кожух, содержащий внутренний и внешний каналы подачи воздуха в зону горения. Технический результат - повышение эффективности сжигания попутного нефтяного газа. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к горелкам без предварительного смешивания, в которых газообразное топливо смешивается с воздухом при поступлении в зону горения, с раздельными параллельно идущими каналами для подачи воздуха и газообразного топлива, и может применяться, например, для сжигания попутного нефтяного газа на нефтегазовых месторождениях и нефтепроводах.

Из уровня техники известен оголовок факельной установки (RU 139002 U1, МПК F23D 14/20, опубл. 27.03.2014). Оголовок содержит факельный ствол с фланцем, конфузор, смеситель и стабилизатор пламени. При этом смеситель факельной установки соединен с фланцем факельного ствола посредством трех одинаковых вертикально ориентированных опор, каждая из которых выполнена в виде двух подвижных относительно друг друга пластин. Недостатком известного оголовка является то, что он

предназначен для сжигания только одного вида топлива - попутного нефтяного газа с большим содержанием азота и не предназначен для сжигания одновременно двух видов топлив, характеризующихся разным химическим составом.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению и выбранным в качестве прототипа признана корпусная газовая горелка (RU 2120084 C1, МПК F23D 14/20, опубл. 10.10.1998). Горелка содержит две коаксиально расположенные центральную и внешнюю газовые камеры, выполненные с возможностью подачи в них газов с разным химическим составом. Газовые камеры снабжены газовыпускными радиальными и осевыми соплами, при этом газовыпускные сопла центральной и внешней газовых камер расположены в радиальной плоскости горелки друг относительно друга на катетах прямоугольного треугольника, стороны которого образованы боковой поверхностью корпуса одной газовой камеры и фронтальной поверхностью корпуса второй газовой камеры.

Недостатком газовой горелки является отсутствие в ее конструкций узла, обеспечивающего регулирование интенсивности подачи воздуха в зону горения, что снижает возможности устройства по регулированию параметров факела.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является обеспечение сжигания с помощью горелочного устройства двух видов топлива с возможностью регулирования интенсивности подачи воздуха в зону горения и контролем давления в газовых камерах горелки.

Указанная задача решена тем, что горелочное устройство содержит первую и вторую газовые камеры, при этом основой устройства является цилиндрический корпус с переменным диаметром, выполненный двухступенчатым; первая ступень цилиндрического корпуса имеет больший диаметр, по сравнению со второй ступенью, на боковой поверхности первой ступени закреплены первый и второй патрубки, сообщающиеся с внутренней полостью корпуса, образующей первую газовую камеру, а на конце второй ступени цилиндрического корпуса выполнены сквозные отверстия. Первый патрубок снабжен первым краном и выполнен с возможностью подключения к нему первой газовой линии, а второй патрубок выполнен с возможностью подключения к нему первого манометра. Внутри цилиндрического корпуса и соосно ему закреплена труба, внутренняя полость которой образует вторую газовую камеру; первый конец трубы выведен за пределы первой ступени цилиндрического корпуса, снабжен вторым краном и выполнен с возможностью подключения к нему второй газовой линии, при этом на боковой поверхности первого конца трубы закреплен третий патрубок, сообщающийся со второй газовой камерой, выполненный с возможностью подключения к нему второго манометра, а второй конец упомянутой трубы выведен в топочное пространство газопотребляющего оборудования. На внешней поверхности второй ступени корпуса закреплена заслонка и подвижно с натягом установлен кожух, содержащий внутренний и внешний каналы подачи воздуха в зону горения.

Положительным техническим результатом, обеспечиваемым раскрытой выше совокупностью признаков изобретения, является повышение эффективности сжигания попутного нефтяного газа на нефтегазовых месторождениях и нефтепроводах, за счет применения в конструкции горелки двух газовых камер, обеспечивающих возможность одновременного сжигания в факеле газовых смесей, характеризующихся различными составами, и корпуса с переменным диаметром, обеспечивающим увеличение тяги во второй ступени цилиндрического корпуса при одинаковом давлении в первой и второй газовых линиях за счет эффекта Вентури. Последнее позволяет подавать по первой газовой линии в горелку природный газ, содержащий меньшее количество примесей, что в итоге обеспечивает лучшее дожигание газовой смеси, образующейся на выходе первой и второй газовых камер.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведен внешний вид горелочного устройства в разрезе в изометрической проекции; на фиг. 2 приведен вид сбоку горелочного устройства в разрезе.

Горелочное устройство имеет следующую конструкцию.

Его основой является цилиндрический корпус с переменным диаметром, выполненный двухступенчатым, при этом первая 1 ступень корпуса имеет больший диаметр, по сравнению со второй 2 ступенью. На боковой поверхности первой 1 ступени закреплены первый 3 и второй 4 патрубки, сообщающиеся с внутренней полостью 5 корпуса 1, образующей первую газовую камеру, а на конце второй 2 ступени цилиндрического корпуса выполнены сквозные отверстия 6. Первый 3 патрубок снабжен первым 7 краном и выполнен с возможностью подключения к нему первой газовой линии, а второй 4 патрубок выполнен с возможностью подключения к нему первого 8 манометра. Внутри цилиндрического корпуса и соосно ему закреплена труба 9, внутренняя полость 10 которой образует вторую газовую камеру; первый конец трубы 9 выведен за пределы первой ступени 1 цилиндрического корпуса, снабжен вторым 11 краном и выполнен с возможностью подключения к нему второй газовой линии, при этом на боковой поверхности первого конца трубы 9 закреплен третий 12 патрубок, сообщающийся со второй газовой камерой, выполненный с возможностью подключения к нему второго 13 манометра, а второй конец упомянутой трубы 9 выведен в топочное пространство газопотребляющего оборудования. На внешней поверхности второй 2 ступени корпуса закреплена заслонка 14 и подвижно с натягом установлен кожух 15, содержащий внутренний 16 и внешний 17 каналы подачи воздуха в зону горения.

Горелочное устройство может быть выполнено с возможностью подключения его к системе автоматического управления горением. Автоматическая система управления горением в этом случае, предпочтительно, представляет собой промышленный контроллер, содержащий микропроцессорное ядро, соединенное системной шиной с FLASH-памятью программ, SRAM-памятью данных, многоканальным аналого-цифровым преобразователем, линии которого являются аналоговыми измерительными входами системы, и универсальными двунаправленными GPIO-портами ввода-вывода, подключенными к релейным силовым выходам автоматизированной системы управления горением.

В случае применения для управления горением автоматической системы/структура которой рассмотрена выше, первый 7 и второй 11 краны выполняют электромеханическими, а в качестве манометров 8 и 13 применяют цифровые приборы измерения давления, при этом силовые выходы автоматизированной системы подключают к электромеханическим кранам, а к измерительным входам системы подключают выходы цифровых приборов измерения давления. При выполнении горелочного устройства с ручным управлением в качестве первого 7 и второго 11 кранов применяют ручные шаровые краны, а в качестве манометров 8 и 13 применяют стрелочные приборы.

Дополнительно на конце трубы 9 могут быть закреплены узел автоматического поджига, а также датчики вредных газов, например монооксида углерода и/или азота, выходы которых подключены к измерительным входам автоматической системы управления горением. Упомянутые датчики могут использоваться в качестве элементов отрицательной обратной связи для реализации алгоритмов автоматического управления факелом горелки.

Горелочное устройство работает следующим образом.

Первоначально горелочное устройство устанавливают горизонтально в топочном пространстве газопотребляющего оборудования. При этом предварительно изготавливают цилиндрический корпус, устанавливают в нем трубу 9, закрепляют сварочным соединением ее второй конец во второй 2 ступени цилиндрического корпуса, при этом первый конец трубы 9 оказывается выведенным за пределы первой ступени 1 цилиндрического корпуса, после чего к корпусу приваривают днище, герметизируя его. Далее на вторую 2 ступень цилиндрического корпуса посредством муфты 18 с натягом устанавливают кожух 15, закрепленный на муфте с помощью ребер 19.

Затем к первой и второй газовым камерам горелочного устройства подключают газовые линии, по которым подают газ первого (газ 1 на фиг. 2) и второго (газ 2 на фиг. 2) типов, при этом в первую камеру, образованную полостью 5, целесообразно подавать топливо более высокого качества, а во вторую камеру, образованную внутренней полостью 10 трубы 9, может подаваться попутный нефтяной газ, содержащий большое количество примесей азота. Далее, с помощью рукоятей, закрепленных на внешней поверхности кожуха 15 (на фигурах условно не показаны), сдвигают кожух 15 вдоль второй 2 ступени цилиндрического корпуса, регулируя зазор между нижним торцом кожуха 15 и заслонкой 14, задавая тем самым требуемую интенсивность подачи воздуха по каналу 16 в зону горения.

Затем, в случае применения автоматической системы управления горением, активируют управляющую программу системы, а в случае применения ручного управления горел очным устройством краны 7 и 11 открывают вручную и, ориентируясь на показания манометров, регулируют интенсивность подачи топлива в газовые камеры.

В случае применения автоматической системы управления горением поджиг газа осуществляется автоматически, а управление его подачей выполняется на основе показаний цифровых приборов измерения давления и газовых датчиков. В ручном режиме работы поджиг выполняют в ручном или полуавтоматическом режиме, используя для этого, например, устройство дистанционного поджига газа, а управление горелкой осуществляется оператором на основе визуального контроля факела и показаний манометров.

При горении газ первого типа, поступающий в зону горения по внутренней полости второй 2 ступени цилиндрического корпуса через отверстия 6, смешивается с газом второго типа, поступающим по каналу 10, и воздухом, поступающим по внутреннему 16 и внешнему 17 каналам подачи воздуха, и сгорает в растянутом диффузионном факеле. При этом за счет применения подвижного кожуха 15, заслонки 14, кранов 7, 11 и компоновки первой и второй газовых камер обеспечиваются высокие пределы регулирования работы устройства, в том числе, за счет исключения проскока пламени внутрь горелки. Конструкция устройства обеспечивает температуру подогрева газа и воздуха, подаваемых через горелку, в пределах от 800 до 2000°С вследствие того, что температура факела ограничивается только стойкостью корпуса, трубы 9 и кожуха 15 горелки.

Для повышения интенсивности горения в конструкции кожуха горелки может быть предусмотрен дополнительный входной патрубок, устанавливаемый по касательной к внешней цилиндрической поверхности кожуха (на фигурах условно не показан) с образованием дополнительного канала 20, при подаче воздуха через который обеспечивается турбулентное течение воздушной среды и улучшение перемешивания газовоздушной смеси в зоне горения факела. Дополнительно повышение эффективности сжигания газа может достигаться за счет подключения горелки к системе автоматического управления горением.

Таким образом, рассмотренное в настоящей заявке техническое решение, является высокотехнологичным горелочным устройством, обеспечивающим повышение эффективности сжигания газа, в том числе попутного нефтяного газа, и может найти применение в конструкции теплогенераторов различного назначения или путевых подогревателей нефти.

1. Горелочное устройство, содержащее первую и вторую газовые камеры, отличающееся тем, что основой устройства является цилиндрический корпус с переменным диаметром, выполненный двухступенчатым, первая ступень цилиндрического корпуса имеет больший диаметр, по сравнению со второй ступенью, на боковой поверхности первой ступени закреплены первый и второй патрубки, сообщающиеся с внутренней полостью корпуса, образующей первую газовую камеру, а на конце второй ступени цилиндрического корпуса выполнены сквозные отверстия, первый патрубок снабжен первым краном и выполнен с возможностью подключения к нему первой газовой линии, а второй патрубок выполнен с возможностью подключения к нему первого манометра, внутри цилиндрического корпуса и соосно ему закреплена труба, внутренняя полость которой образует вторую газовую камеру, первый конец трубы выведен за пределы первой ступени цилиндрического корпуса, снабжен вторым краном и выполнен с возможностью подключения к нему второй газовой линии, при этом на боковой поверхности первого конца трубы закреплен третий патрубок, сообщающийся со второй газовой камерой, выполненный с возможностью подключения к нему второго манометра, а второй конец упомянутой трубы выведен в топочное пространство газопотребляющего оборудования, на внешней поверхности второй ступени корпуса закреплена заслонка и подвижно с натягом установлен кожух, содержащий внутренний и внешний каналы подачи воздуха в зону горения.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве первого и второго кранов применены ручные шаровые краны.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что первый и второй краны выполнены электромеханическими.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве манометров применены стрелочные приборы.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве манометров применены цифровые приборы измерения давления.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к теплоэнергетике. Способ снижения выбросов оксидов азота, использующий внутритопочную рециркуляцию дымовых газов, заключается в том, что в горелке, содержащей воздушный короб, внешнюю и внутреннюю обечайки, центральную трубу для подачи топливного газа с конусным насадком на выходе с отверстиями, в которой размещен ствол с мазутной форсункой, в воздушном канале между внешней и внутренней обечайками дополнительно устанавливают периферийные газораздающие трубки, выходящие из газового коллектора, а на выходе снабженные соплами, сопла газораздающих трубок выводят в топку за пределы воздушного потока и размещают по периметру амбразуры, струями топливного газа, вытекающего из сопел, эжектируют дымовые газы, топливный газ разбавляется дымовыми газами перед смешиванием его с воздушным потоком, выходящим из горелки, и воспламенением.

Группа изобретений относится к горелке для обжига керамических изделий и к промышленному устройству, содержащему обжиговую печь, в которой установлена указанная горелка. Горелка (1) для обжига керамических изделий, которая выполнена с возможностью установки в промышленной обжигательной печи (2), содержащей обжигательную камеру (3), и содержит смесительный резервуар (5), канал (6) для введения топлива, канал (7) для введения окислителя, искровое устройство (8) для начала горения, первый трубчатый выпускной элемент (9), который выполнен с возможностью сквозного протекания текучей среды, вытекающей из смесительного резервуара (5).

Изобретение относится к области энергетики. Горелка для сжигания горючей смеси в печи для образования пламени, причем горючая смесь содержит топливо и воздух и при этом печь имеет стенку печи, горелка содержит горелочный камень, имеющий наружную поверхность и внутреннюю поверхность, при этом наружная поверхность выполнена с возможностью прохождения вдоль стенки печи, а внутренняя поверхность образует подводящий канал, проходящий перпендикулярно наружной поверхности, причем подводящий канал заканчивается на периферийном конце на наружной поверхности; топливопровод, проходящий по меньшей мере частично через подводящий канал и заканчивающийся по меньшей мере одной топливной форсункой; головку горелки, расположенную на периферийном конце подводящего канала и образующую криволинейную поверхность Коанда, причем форсунка направляет топливо на криволинейную поверхность Коанда таким образом, что топливо протекает вдоль криволинейной поверхности Коанда к наружной поверхности горелочного камня; и воздушный канал, образованный наружным краем криволинейной поверхности Коанда и находящийся в связи по потоку текучей среды с подводящим каналом, так что воздух протекает от подводящего канала через канал для смешивания с топливом с образованием горючей смеси, и так что пламя формируется на наружной поверхности горелочного камня так, что пламя распространяется вдоль стенки печи, окружающей горелочный камень, горелка содержит множество стабилизаторов, проходящих от наружного края криволинейной поверхности Коанда в воздушный канал.

Изобретение относится к области энергетики. Топливно-кислородная горелка (1) выполнена с возможностью размещения в стенке плавильной печи и содержит корпус (2), определяющий канал (3) подачи окислителя, проходящий в продольном направлении, от верхнего по потоку конца до нижнего по потоку конца корпуса с выпускным отверстием на нижнем по потоку конце корпуса, канал (5) подачи топлива, проходящий в продольном направлении корпуса, выпускное отверстие которого расположено у нижнего по потоку конца корпуса, и кислородный инжектор (4), проходящий в продольном направлении внутри канала (5) подачи топлива, выпускное отверстие которого расположено у нижнего по потоку конца корпуса, а также электрод (6) розжига и контроля пламени, проходящий внутри канала (3) подачи окислителя, выполненный с возможностью первоначального розжига горелки и последующего контроля пламени, причем указанный электрод (6) розжига и контроля пламени выполнен с возможностью соединения с системой автоматического управления розжигом и контроля пламени горелки.

Изобретение относится к области энергетики. Способ частичного восстановления SO2, в котором поток SO2, окислитель и газообразное топливо подают в горелку и проводят реакцию в пламени; в котором горелка включает по меньшей мере одно отверстие для подачи потока SO2, по меньшей мере одно отверстие для подачи окислителя и по меньшей мере одно отверстие для подачи газообразного топлива; и в котором горелка включает форсуночную головку (1) с первыми системами (7, 8) впрыска и вторыми системами (9) впрыска.

Изобретение относится к горелке (10) и к способу нагрева печи (40), используемой для обработки металла путем сжигания в указанной печи (40) топлива в результате подачи в печь (40) окисляющего газа по линии (20) подачи окисляющего газа и подачи в печь (40) топлива по линии (30) подачи топлива, причем окисляющий газ подают в виде центрального потока (24) окисляющего газа вместе с первым кольцевым потоком (25) защитного газа, при этом скорость центрального потока (24) окисляющего газа выше, чем скорость первого кольцевого потока (25) защитного газа и/или топливо подают в виде центрального потока (34) топлива вместе со вторым кольцевым потоком (35) защитного газа, при этом скорость центрального потока (34) топлива выше, чем скорость второго кольцевого потока (35) защитного газа.

Изобретение относится к области энергетики. Металлическая горелка имеет рабочую температуру, составляющую не менее чем приблизительно 1200°С, для крекинг-печи, функционирующей при температурах стенок в диапазоне от 700°С до 1350°С, и включает в себя: по существу металлический проточный проход, определенный по меньшей мере одной поверхностью и имеющий выпускное отверстие, расположенное ниже по потоку, и по меньшей мере одно впускное отверстие, расположенное выше по потоку, для по меньшей мере одного газообразного окислителя; содержащуюся в указанном по существу металлическом проточном проходе по меньшей мере одну перегородку, направляющую поток окислителя и топлива на внутреннюю поверхность горелки, обращенной к печи; и при необходимости один или более массивов поверхностей конвективной теплопередачи, выбираемых из перегородок, ребер, гребней и выступов, для направления потока упомянутого по меньшей мере одного газообразного окислителя по упомянутому одному или более массивам на внутренней поверхности упомянутого по существу металлического проточного прохода.

Изобретение относится к области сжигания топлива (газообразного водорода) при дозвуковых скоростях истечения микроструи (вплоть до трансзвуковых скоростей) при ее диффузионном горении. Способ диффузионного горения микроструи водорода в инертной среде включает генерацию микроструи водорода с дозвуковой скоростью истечения из сопла горелки и ее поджиг на срезе сопла.

Группа изобретений относится к горелке для погружного горения, плавильному аппарату погружного горения, способу подачи пламени и/или продуктов сгорания из горелки для погружного горения в расплав. Техническим результатом является улучшение стабильности пламени, снижение интенсивности перемешивания в ванне расплава.

Изобретение относится к области энергетики, а также к процессам горения для плавления стекла. Горелка (1) для погружного горения содержит по меньшей мере одну трубку (5, 9) для подачи окислителя, по меньшей мере одну трубку (7) для подачи топлива, головку горелки, имеющую внешнюю оболочку (13), причем трубки (5, 7, 9) для подачи топлива и окислителя соединены встык с головкой горелки, по меньшей мере две, предпочтительно по меньшей мере три периферийные направленные наружу форсунки (21), причем каждая из форсунок имеет выпускное отверстие (23) форсунки, причем выпускные отверстия (23) форсунок расположены по периметру внешней оболочки (13) головки горелки, причем ось (22) выпускных отверстий форсунки наклонена под углом 5-30° к горизонтали и причем форсунки (21), применяемые в головке горелки, соединены с трубкой (5, 9) для подачи окислителя и с трубкой (7) для подачи топлива.
Наверх