RU2550844C1 - Flare burner for gas burning and gas burning method - Google Patents
Flare burner for gas burning and gas burning method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2550844C1 RU2550844C1 RU2014121341/06A RU2014121341A RU2550844C1 RU 2550844 C1 RU2550844 C1 RU 2550844C1 RU 2014121341/06 A RU2014121341/06 A RU 2014121341/06A RU 2014121341 A RU2014121341 A RU 2014121341A RU 2550844 C1 RU2550844 C1 RU 2550844C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- divider
- burner
- hollow
- housing
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Gas Burners (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к газогорелочным устройствам и может быть применена в газовой промышленности для сжигания попутных и продувочных газов, особенно содержащих конденсат и сероводородные соединения.The group of inventions relates to gas burner devices and can be used in the gas industry for the combustion of associated and purge gases, especially those containing condensate and hydrogen sulfide compounds.
Одной из проблем, возникающих при сжигании продувочных и попутных газов, особенно содержащих конденсат и сероводородные соединения, является обеспечение максимально возможной полноты сгорания газов, получение продуктов сгорания с минимальным содержанием сероводородных соединений, не превышающих предельно допустимые нормы и уменьшение шума при работе горелки.One of the problems arising from the combustion of purge and associated gases, especially those containing condensate and hydrogen sulfide compounds, is to ensure the maximum possible completeness of gas combustion, to obtain combustion products with a minimum content of hydrogen sulfide compounds, not exceeding the maximum permissible norms and to reduce noise during burner operation.
Известна факельная горелка, содержащая полый корпус в виде трубы, снабженной в выходной части рассекателем, размещенным с кольцевым зазором относительно верхнего торца корпуса, при этом внутри трубы установлено полое профилированное центральное тело, имеющее минимальное проходное сечение, расположенное в его выходной части, причем полый корпус выполнен с коническим расширением в его выходной части, при этом выходной рассекатель выполнен в виде конуса, обращенного вершиной к входной части корпуса горелки, причем по оси рассекателя, параллельно или практически параллельно оси, выполнен сквозной канал, соединяющий полость под рассекателем с окружающей атмосферой, при этом в кольцевом зазоре, предпочтительно, между выходной частью рассекателя и выходной конической частью корпуса установлены дополнительные рассекатели, выполненные, преимущественно, в виде кронштейнов V-образного профиля, обращенных вершиной к входной части корпуса, а в минимальном сечении входного профилированного центрального тела установлен с образованием кольцевого зазора, дополнительный рассекатель, выполненный, преимущественно, в виде конуса, обращенного вершиной к входной части корпуса горелки (патент РФ №2486407, МПК: F23D 13/20 - прототип).Known flare burner containing a hollow body in the form of a pipe, equipped in the output part with a divider placed with an annular gap relative to the upper end of the body, while inside the pipe is installed a hollow profiled central body having a minimum passage section located in its output part, and the hollow body made with a conical extension in its output part, while the output divider is made in the form of a cone, facing the apex to the input part of the burner body, and along the axis of the divider, steam parallel or almost parallel to the axis, a through channel is made connecting the cavity under the divider with the surrounding atmosphere, while in the annular gap, preferably, between the outlet part of the divider and the output conical part of the housing there are additional dividers made mainly in the form of V-shaped brackets , facing the apex to the input part of the housing, and in the minimum section of the input profiled central body is installed with the formation of an annular gap, an additional dissect spruce, made mainly in the form of a cone facing the top of the input part of the burner body (RF patent No. 2486407, IPC: F23D 13/20 - prototype).
Указанная горелка работает следующим образом.The specified burner operates as follows.
Поток газа подается на вход в корпус горелки. Газ проходит через кольцевой зазор, образованный входным полым профилированным центральным телом и дополнительным рассекателем, установленным в минимальном проходном сечении, при этом, за счет увеличения скорости газа, происходит «запирание» минимального сечения факела и предотвращается попадание воздуха внутрь корпуса. Далее газ проходит через коническое расширение, выполненное в форме конфузора, который формирует форму потока и снижает градиент скоростей в поперечном сечении. После конического расширения поток газа разделяется на три части. Первая часть потока газа проходит в треугольные щели, образованные выходными треугольными рассекателями и выходной частью рассекателя, при этом газ интенсивно смешивается с окружающим воздухом за счет большей площади контакта, по сравнению с традиционными конструкциями.A gas stream is supplied to the inlet to the burner body. The gas passes through the annular gap formed by the inlet hollow profiled central body and an additional divider installed in the minimum passage section, at the same time, due to an increase in the gas velocity, the “minimum” cross section of the torch is “blocked” and air is prevented from entering the body. Next, the gas passes through a conical expansion, made in the form of a confuser, which forms the shape of the flow and reduces the velocity gradient in the cross section. After conical expansion, the gas stream is divided into three parts. The first part of the gas flow passes into the triangular slots formed by the outlet triangular dividers and the outlet part of the divider, while the gas is intensively mixed with the surrounding air due to the larger contact area compared to traditional designs.
Вторая часть потока газа проходит в кольцевую щель, образованную дополнительными рассекателями и выходным рассекателем. На выходе, благодаря указанным рассекателям, происходит формирование трапециевидной формы потока с большой площадью контакта с окружающей средой, при этом средний поток газа так же интенсивно смешивается с воздухом, который подходит к указанному потоку в промежутках между треугольными внешними потоками.The second part of the gas flow passes into the annular gap formed by additional dividers and an output divider. At the outlet, thanks to the indicated dividers, a trapezoidal flow shape is formed with a large area of contact with the environment, while the average gas flow is also intensively mixed with air, which approaches the specified flow in the gaps between the triangular external flows.
Третья часть потока газа подается в центральное отверстие в выходном конусном рассекателе, что позволяет снизить температурные нагрузки на конусный рассекатель.The third part of the gas flow is fed into the central hole in the outlet cone divider, which reduces the temperature load on the cone divider.
Основными недостатками указанной горелки является низкая степень турбулентности потока, что в свою очередь приводит к интенсификации подачи воздуха в зону горения при организации диффузионного факела, и недостаточно высокая устойчивость горения при ветровом воздействии, значительные тепловые нагрузки на элементы факела.The main disadvantages of this burner are the low degree of flow turbulence, which in turn leads to an intensification of the air supply to the combustion zone during the organization of the diffusion torch, and insufficiently high combustion stability during wind exposure, significant heat loads on the torch elements.
Технической задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков и создание горелки, конструкция которой позволяет обеспечить улучшенные условия смесеобразования, повысить устойчивость горения при ветровом воздействии с одновременным снижением тепловых нагрузок на элементы факела.The technical task of the invention is to eliminate these drawbacks and create a burner, the design of which allows to provide improved conditions of mixture formation, to increase the stability of combustion under wind exposure while reducing thermal loads on the torch elements.
Решение поставленной задачи достигается за счет того, что в предложенной факельной горелке, содержащей полый корпус в виде трубы, снабженной в выходной части рассекателем, размещенным с кольцевым зазором относительно верхнего торца корпуса, причем внутри трубы установлено, как минимум, два полых профилированных центральных тела, выполненных в виде профилированных сопел, при этом каждое сопло имеет минимальное проходное сечение, расположенное в его выходной части, при этом полый корпус выполнен с коническим расширением в его выходной части, а выходной рассекатель выполнен в виде конуса, обращенного вершиной к входной части корпуса горелки, при этом в кольцевом зазоре, предпочтительно, между выходной частью рассекателя и выходной конической частью корпуса, установлены дополнительные рассекатели, выполненные, преимущественно, в виде кронштейнов V-образного профиля, обращенных вершиной к входной части корпуса, согласно изобретению, указанные дополнительные рассекатели установлены тангенциально по отношению к полому профилированному центральному телу, при этом одна из полок каждого V-образного профиля расположена параллельно оси горелки.The solution to this problem is achieved due to the fact that in the proposed flare burner containing a hollow body in the form of a pipe, equipped with a divider in the output part, placed with an annular gap relative to the upper end of the body, and at least two hollow profiled central bodies are installed inside the pipe, made in the form of profiled nozzles, with each nozzle having a minimum flow area located in its output part, while the hollow body is made with conical expansion in its output part , and the output divider is made in the form of a cone facing the inlet of the burner body with the apex, while in the annular gap, preferably, between the output part of the divider and the output conical part of the housing, additional dividers are installed, made mainly in the form of V-shaped brackets profile facing the apex of the input part of the housing, according to the invention, these additional dividers are installed tangentially with respect to the hollow profiled central body, while one of Oloka each V-shaped profile is arranged parallel to the burner axis.
Для сжигания газов при помощи предложенной горелки, предложен способ, заключающийся в подаче потока газа на выходной рассекатель через корпус горелки, при этом, согласно изобретению, в кольцевом зазоре, предпочтительно, между выходной частью рассекателя и выходной конической частью корпуса, устанавливают дополнительные рассекатели, которые выполняют, преимущественно, в виде кронштейнов V-образного профиля, обращенных вершиной к входной части корпуса, при этом поток газа, поступающего на рассекатель через зазор между упомянутым рассекателем и коническим расширением корпуса, дополнительно закручивают, направляя его на упомянутые дополнительные рассекатели, которые выполняют в виде V-образных профилей и располагают тангенциально по отношению к выходному рассекателю.To burn gases using the proposed burner, a method is proposed, which consists in supplying a gas stream to the outlet divider through the burner body, while according to the invention, additional dividers are installed in the annular gap, preferably between the outlet part of the divider and the outlet conical part of the case mainly performed in the form of brackets of a V-shaped profile, facing the apex to the input part of the housing, while the flow of gas entering the divider through the gap between the said dissection elem and conical expansion body is further curled by directing it to said additional dividers which operate in a V-shaped profile and a tangential outlet with respect to the dissector.
Такая совокупность признаков позволяет получить новые свойства, заключающиеся в том, что, благодаря установке дополнительных V-образных рассекателей тангенциально по отношению к полому профилированному центральному телу, при этом одну из полок каждого V-образного профиля располагают параллельно оси горелки, происходит закрутка потока, что приводит к увеличению степени турбулентности потока, что в свою очередь приводит к интенсификации подачи воздуха в зону горения при организации диффузионного факела. Кроме того, благодаря вращению факела достигается устойчивость горения при ветровом воздействии и происходит снижение тепловых нагрузок на элементы факела.This set of features allows us to obtain new properties, namely, due to the installation of additional V-shaped dividers tangentially with respect to the hollow profiled central body, while one of the shelves of each V-shaped profile is parallel to the axis of the burner, the flow swirls, which leads to an increase in the degree of flow turbulence, which in turn leads to an intensification of the air supply to the combustion zone during the organization of the diffusion torch. In addition, due to the rotation of the torch, combustion stability is achieved under wind exposure and the thermal loads on the torch elements are reduced.
При использовании традиционных конструкций сжигание тяжелых углеводородов сопровождается дымообразованием за счет неполного сгорания, что, в свою очередь, является следствием малого содержания первичного воздуха перед фронтом пламени и малой поверхности контакта горючего газа с воздухом. Предлагаемая конструкция факельного оголовка, за счет принципа многоструйности, обеспечивает гораздо большую поверхность контакта и лучшее смешение с воздухом перед фронтом горения.When using traditional designs, the burning of heavy hydrocarbons is accompanied by smoke formation due to incomplete combustion, which, in turn, is a consequence of the low content of primary air in front of the flame front and the small contact surface of the combustible gas with air. The proposed design of the flare tip, due to the multi-jet principle, provides a much larger contact surface and better mixing with air in front of the combustion front.
Таким образом, совокупность существенных признаков заявляемого технического решения, благодаря наличию новых признаков, обеспечивает получение технического результата, выражающегося в улучшении условий смесеобразования, значительном снижении уровня шума, возникающего при работе горелки и уменьшении длины факела, получении повышенной полноты сгорания газовоздушной смеси за счет улучшения условий смесеобразования и возможности унификации горелок.Thus, the set of essential features of the claimed technical solution, due to the presence of new features, provides a technical result, expressed in improving the conditions of mixture formation, a significant reduction in the noise level that occurs when the burner is operating and reducing the length of the torch, and obtaining increased completeness of combustion of the gas-air mixture by improving conditions mixture formation and the possibility of unification of the burners.
Указанные существенные признаки в совокупности, характеризующей сущность заявляемого технического решения, не известны в настоящее время для горелок и устройств для сжигания топлива. Аналог, характеризующийся идентичностью всем существенным признакам заявляемого изобретения, в ходе исследований не обнаружен, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «Новизна».These essential features in the aggregate characterizing the essence of the claimed technical solution are not currently known for burners and devices for burning fuel. The analogue, characterized by the identity of all the essential features of the claimed invention, was not found during the studies, which allows us to conclude that the claimed technical solution meets the criterion of "Novelty."
Существенные признаки заявляемого изобретения не могут быть представлены как комбинация, выявленная из известных решений с реализацией в виде отличительных признаков для достижения технического результата, из чего следует вывод о соответствии критерию «Изобретательский уровень».The essential features of the claimed invention cannot be represented as a combination identified from known solutions with the implementation in the form of distinctive features to achieve a technical result, from which it follows that the criterion of "Inventive step" is met.
В связи с тем, что представленное техническое решение предназначено для использования в рамках реальной системы дожигания газов и подготовлено заявителем для внедрения в производство, предлагаемое изобретение соответствует критерию «Промышленная применимость».Due to the fact that the presented technical solution is intended for use within the framework of a real gas afterburning system and was prepared by the applicant for implementation in production, the proposed invention meets the criterion of “Industrial applicability”.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан продольный разрез предложенной факельной горелки, на фиг. 2 показан вид сверху предложенной факельной горелки, на фиг. 3 - поперечный разрез профилированного рассекателя, на фиг. 4 - распределение температур для оголовка при расположении дополнительных рассекателей радиально по отношению к профилированному рассекателю, на фиг. 5 - распределение температур для оголовка при расположении дополнительных рассекателей тангенциально по отношению к профилированному рассекателю.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a longitudinal section of the proposed torch burner, FIG. 2 shows a top view of the proposed torch burner, FIG. 3 is a cross-sectional view of a profiled divider; FIG. 4 shows the temperature distribution for the head with the arrangement of additional dividers radially with respect to the profiled divider; FIG. 5 - temperature distribution for the head with the location of additional dividers tangentially with respect to the profiled divider.
В таблице приведены результаты анализа методами численного моделирования для варианта расположения дополнительных рассекателей радиально по отношению к профилированному рассекателю и для варианта расположения дополнительных рассекателей тангенциально по отношению к профилированному рассекателю.The table shows the results of analysis by numerical simulation methods for the arrangement of additional dividers radially with respect to the profiled divider and for the arrangement of additional dividers tangentially with respect to the profiled divider.
Факельная горелка содержит полый корпус 1 в виде трубы, в верхней части которой установлен выходной рассекатель 2, размещенный с кольцевым зазором относительно верхнего торца корпуса. Полый корпус 1 выполнен с коническим расширением в его выходной части. Выходной рассекатель 2 выполнен в виде конуса, обращенного вершиной к входной части корпуса 1 горелки. В зазоре 3, между выходной частью рассекателя 2 и выходной конической частью корпуса 1, установлены дополнительные рассекатели 4, выполненные, преимущественно, в виде кронштейнов V-образного профиля, обращенных вершиной к входной части корпуса 1.The torch burner contains a
Внутри корпуса 1, во входной его части, установлено, как минимум, два входных полых профилированных сопла 5 и 6, которые имеют минимальное проходное сечение, расположенное в их выходной части.Inside the
Предложенная факельная горелка работает следующим образом.The proposed torch burner operates as follows.
Поток газа подается на вход в полый корпус 1 горелки и далее поток горючего газа поступает на профилированные центральные сопла 5, 6. Скорость в сечении сопла 5 достаточна для гарантированной защиты от проскока пламени внутрь трубопровода. Профилированные сопла 5, 6 формируют профиль течения горючего газа таким образом, что газ, проходя через них, постоянно расширяется, при этом давление газа падает, а скорость возрастает. Затем поток горючего газа попадает в зазор 3, образованный рассекателем 2, дополнительными рассекателями 4, и корпусом 1, который окончательно формирует форму и скоростные характеристики потока газа на выходе из факельной горелки, одновременно закручивая поток газа.The gas flow is fed to the entrance to the
Значение площади зазора 3 и угла закрутки лопаток дополнительных рассекателей 4 зависит от давления на входе в факельную горелку, требуемой пропускной способности и термодинамических характеристик сжигаемого газа.The value of the area of the
Конструкция предложенной факельной горелки, за счет расположения полок дополнительных рассекателей 4 таким образом, что поток горючего газа на выходе из горелки дополнительно закручивается, позволяет получить следующие преимущества:The design of the proposed torch burner, due to the location of the shelves of the
- увеличивается степень турбулентности потока, что в свою очередь приводит к интенсификации подачи воздуха в зону горения при организации диффузионного факела,- the degree of turbulence of the flow increases, which in turn leads to an intensification of the air supply to the combustion zone when organizing a diffusion torch,
- благодаря вращению факела достигается устойчивость горения при ветровом воздействии и снижение тепловых нагрузок на элементы факела.- due to the rotation of the torch, combustion stability is achieved under wind exposure and a decrease in thermal loads on the torch elements.
Проведенные авторами и заявителем испытания полноразмерной факельной горелки полностью подтвердили правильность заложенных конструкторско-технологических решений.Tests of the full-size torch torch carried out by the authors and the applicant fully confirmed the correctness of the design and technological solutions.
Пример конкретного выполнения.An example of a specific implementation.
Результаты анализа методами численного моделированияAnalysis results by numerical simulation methods
Температурные нагрузки на оголовок снижены на 23%.The temperature load on the head is reduced by 23%.
Использование предложенного технического решения позволит более эффективно организовать процесс подготовки смеси перед сгоранием за счет увеличения степени турбулентности потока, интенсифицировать подачу воздуха в зону горения при организации диффузионного факела, повысить устойчивость горения при ветровом воздействии с одновременным снижением тепловых нагрузок на элементы факела.Using the proposed technical solution will make it possible to more efficiently organize the process of preparing the mixture before combustion by increasing the degree of flow turbulence, intensify the air supply to the combustion zone when organizing a diffusion torch, and increase the stability of combustion under wind exposure while reducing heat loads on the torch elements.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014121341/06A RU2550844C1 (en) | 2014-05-28 | 2014-05-28 | Flare burner for gas burning and gas burning method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014121341/06A RU2550844C1 (en) | 2014-05-28 | 2014-05-28 | Flare burner for gas burning and gas burning method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2550844C1 true RU2550844C1 (en) | 2015-05-20 |
Family
ID=53294157
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014121341/06A RU2550844C1 (en) | 2014-05-28 | 2014-05-28 | Flare burner for gas burning and gas burning method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2550844C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU170746U1 (en) * | 2016-10-25 | 2017-05-05 | Константин Георгиевич Морозов | Smokeless torch head |
RU2643565C1 (en) * | 2017-05-17 | 2018-02-02 | Общество с ограниченной ответственностью Финансово-промышленная компания "Космос-Нефть-Газ" | Combined flare head |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1989011065A1 (en) * | 1988-05-12 | 1989-11-16 | Sundstrand Corporation | Turbine engine |
RU2133411C1 (en) * | 1994-08-10 | 1999-07-20 | Самарское государственное научно-производственное предприятие "Труд" | Fuel-air burner of gas-turbine engine combustion chamber |
RU2170389C2 (en) * | 1997-06-18 | 2001-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная компания "КЕДР-89" | Disposal gas flare plant |
EP1445465A1 (en) * | 2003-02-06 | 2004-08-11 | The Boeing Company | Combination of core engine with ramjet engine incorporating swirl augmented combustion |
RU2486407C1 (en) * | 2011-12-20 | 2013-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью Финансово-промышленная компания "Космос-Нефть-Газ" | Flare burner |
RU2487300C1 (en) * | 2011-12-20 | 2013-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью Финансово-промышленная компания "Космос-Нефть-Газ" | Method of gas combustion |
-
2014
- 2014-05-28 RU RU2014121341/06A patent/RU2550844C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1989011065A1 (en) * | 1988-05-12 | 1989-11-16 | Sundstrand Corporation | Turbine engine |
RU2133411C1 (en) * | 1994-08-10 | 1999-07-20 | Самарское государственное научно-производственное предприятие "Труд" | Fuel-air burner of gas-turbine engine combustion chamber |
RU2170389C2 (en) * | 1997-06-18 | 2001-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная компания "КЕДР-89" | Disposal gas flare plant |
EP1445465A1 (en) * | 2003-02-06 | 2004-08-11 | The Boeing Company | Combination of core engine with ramjet engine incorporating swirl augmented combustion |
RU2486407C1 (en) * | 2011-12-20 | 2013-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью Финансово-промышленная компания "Космос-Нефть-Газ" | Flare burner |
RU2487300C1 (en) * | 2011-12-20 | 2013-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью Финансово-промышленная компания "Космос-Нефть-Газ" | Method of gas combustion |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU170746U1 (en) * | 2016-10-25 | 2017-05-05 | Константин Георгиевич Морозов | Smokeless torch head |
RU2643565C1 (en) * | 2017-05-17 | 2018-02-02 | Общество с ограниченной ответственностью Финансово-промышленная компания "Космос-Нефть-Газ" | Combined flare head |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2621566C2 (en) | Fuel-air nozzle (versions), fire-fighting camera for a gas turbine engine (versions) and a method of operation of a fuel-air nozzle (options) | |
RU2358194C1 (en) | Solid fuel burner | |
US5980243A (en) | Flat flame | |
EA012937B1 (en) | Method for a lean gas combustion, a burner and installation | |
CN104728866A (en) | Five-nozzle combustor structure applied to gas turbine low-pollution combustion chamber | |
US4130389A (en) | NOx depression type burners | |
RU2550844C1 (en) | Flare burner for gas burning and gas burning method | |
CN105889980A (en) | Novel Method For Air Entry In Liner To Reduce Water Requirement To Control Nox | |
RU170609U1 (en) | GAS AND FUEL BURNER BURNER | |
RU2306483C1 (en) | Method of burning liquid or gas fuel and air heater | |
CN104791847A (en) | Low-rotational-flow multi-nozzle combustor structure applicable to low-pollution combustion chamber of gas turbine | |
CN204084467U (en) | The swirl nozzle that the axial two-stage direction of gas-turbine combustion chamber is contrary | |
RU2487300C1 (en) | Method of gas combustion | |
RU2212003C1 (en) | Method and device for burning fuel | |
RU2486407C1 (en) | Flare burner | |
US12196415B2 (en) | Radiant wall burner | |
RU114514U1 (en) | Gas oil burner | |
US20160102857A1 (en) | Swirl jet burner | |
RU2343356C1 (en) | Annular combustion chamber of gas-turbine engine and method of its operation | |
RU2454605C1 (en) | Technological vortex ejection gas burner | |
RU2477423C1 (en) | Flame burner | |
RU2378575C1 (en) | Gas burning method | |
RU2643565C1 (en) | Combined flare head | |
KR20200041940A (en) | Low steam consumption and high lead-free capacity waste gas flare | |
RU2476769C1 (en) | Method for gases combustion |