горелка для печи подогрева нефти

Формула изобретения

Горелка для печи подогрева нефти, содержащая форкамеру сгорания топлива, пакет горелок, который снабжен патрубком подачи воздуха, при этом форкамера сгорания жестко соединена с корпусом пакета горелок, который соосно и частично входит внутрь форкамеры сгорания топлива через ее торцевую часть, причем торцевая часть образует выступы, на которых снаружи расположены смотровые окна и выступы пакета горелок с внутренней стороны камеры сгорания, на которых расположены окна запальника, внутри патрубка подачи воздуха установлен шибер, причем горелки в пакете горелок установлены симметрично относительно оси пакета, который снабжен тангенциально расположенными соплами подачи воздуха, состоит из двух элементов, представляющих собой малую и большую цилиндрическо-конусную полости, выполненные в одном корпусе, причем первый элемент малым основанием жестко соединен с цилиндрической частью второго элемента, отличающаяся тем, что корпус пакета горелок дополнительно снабжен патрубком подачи топливного газа с газовой задвижкой и расположен с противоположной стороны относительно патрубка подачи воздуха, а каждая из горелок снабжена трубопроводом подачи жидкого топлива с вентилем, при этом трубопровод соединен с емкостью жидкого топлива со стороны большого основания первого элемента горелки.

Описание изобретения к патенту

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к подготовке нефти на промыслах, и может быть использовано для подогрева транспортируемой нефти.

Известна газовая горелка [см. пат. RU №2088849, F 23 D 17/00, опубл. БИ №24 за 1997], содержащая воздухоподводящий корпус, внутри которого расположен газоподводящий патрубок с коллектором, заглушенным с выходного торца и снабженным на боковой поверхности сопловым аппаратом в виде щелевых отверстий, и лопаточный завихритель воздуха, установленный в кольцевом зазоре между воздухоподводящим корпусом и газоотводящим патрубком, при этом щелевые отверстия выполнены в виде равномерно расположенных по периметру боковой поверхности коллектора радиальных или близких к радиальным узких протяженных прорезей, причем различие в углах наклона к оси горелки боковых стенок большей площади этих прорезей и выходных участков лопаток завихрителя не превышает 10 град.

Газовая горелка такой конструкции может быть использована в печах подогрева нефти.

Однако использование ее носит ограниченный характер из-за того, что конструкция горелок такова, что при изменении режимных параметров подачи воздуха и газа происходит практически их затухание, что не обеспечивает стабильность работы печи, т.е. при эксплуатации они являются малонадежными.

Известна также горелка [см.пат. RU №1652751, F 23 D 1/02, опубл. БИ №20 за 1991], содержащая цилиндрическую вихревую камеру с тангенциальными соплами первичного и вторичного воздуха, на входе вихревой камеры коаксиально расположен топливный патрубок, при этом выходной конец патрубка расположен внутри вихревой камеры и выполнен в виде усеченного конуса с радиальными щелями на его боковой поверхности, причем оси сопл первичного воздуха направлены по касательной к среднему диаметру усеченного конуса.

Достоинством горелки является то, что повышается качество сжигания топлива за счет улучшения диспергирования его и смесеобразования с воздухом.

Недостатком является низкая надежность эксплуатации при изменении режимных параметров газа и воздуха, а также ограниченность использования, так как эффективная работа ее рассчитана на подачу газа при постоянном давлении.

Известна также газовая горелка [см. авт.св. СССР №1768871, 7 МПК F 23 D 14/00, 1992], содержащая форкамеру сгорания топлива, пакет горелок, который снабжен патрубком подачи воздуха.

Недостатком является низкая надежность эксплуатации при изменении режимных параметров подачи газа и воздуха.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой является газовая горелка для печи подогрева нефти [см. пат. RU №2193142, 7 МПК F 23 D 14/02; 14/62 от 07.03.2001 г., опубл., БИ №32 за 2002], содержащая форкамеру сгорания топлива, пакет горелок, который снабжен патрубком подачи воздуха, при этом форкамера сгорания жестко соединена с корпусом пакета горелок, который соосно и частично входит внутрь форкамеры сгорания топлива через ее торцевую часть, причем торцевая часть образует выступы, на которых снаружи расположены смотровые окна, и выступы пакета горелок с внутренней стороны камеры сгорания, на которых расположены окна запальника, внутри патрубка подачи воздуха установлен шибер, причем горелки в пакете горелок установлены симметрично относительно оси пакета, который снабжен тангенциально расположенными соплами подачи воздуха, а каждая из горелок снабжена газоподводящим патрубком с вентилем и состоит из двух элементов, представляющих собой малую и большую цилиндрическо-конусную полости, выполненные в одном корпусе, причем первый элемент по ходу движения газа малым основанием жестко соединен с цилиндрической частью второго элемента.

Достоинством горелки такой конструкции является то, что она позволяет сжигать факельный газ без дополнительной специальной обработки.

Недостатком является ограниченность использования, так как для эффективной работы горелки необходимо наличие газа, а при влиянии субъективных факторов, например отсутствия газа или его дороговизны, использование становится невозможным или экономически невыгодным.

Решаемая техническая задача состоит в расширении функциональных возможностей и ассортимента горелок для печи подогрева нефти за счет создания комбинированных горелок комплексного действия.

Поставленная задача решается описываемой горелкой, содержащей форкамеру сгорания топлива, пакет горелок, который снабжен патрубком подачи воздуха, при этом форкамера сгорания жестко соединена с корпусом пакета горелок, который соосно и частично входит внутрь форкамеры сгорания топлива через ее торцевую часть, причем торцевая часть образует выступы, на которых снаружи расположено смотровое окно, и выступы пакета горелок с внутренней стороны камеры сгорания, на которых расположено окно запальника, внутри патрубка подачи воздуха установлен шибер, причем горелки в пакете горелок установлены симметрично относительно оси пакета, который снабжен тангенциально расположенными соплами подачи воздуха, состоит из двух элементов, представляющих собой малую и большую цилиндрическо-конусную полости, выполненные в одном корпусе, причем первый элемент малым основанием жестко соединен с цилиндрической частью второго элемента.

Новым является то, что корпус пакета горелок дополнительно снабжен патрубком подачи топливного газа с газовой задвижкой и расположен с противоположной стороны относительно патрубка подачи воздуха, а каждая из горелок снабжена трубопроводом подачи жидкого топлива с вентилем, который соединен с емкостью жидкого топлива со стороны большого основания первого элемента горелки по ходу движения жидкого топлива.

Совокупность отличительных признаков позволяет расширить функциональные возможности и ассортимент горелок для печи подогрева нефти за счет создания комбинированных горелок комплексного действия, увеличить мощность печи, стабилизировать режим подачи топлива независимо от субъективных факторов, например в случаях отсутствия необходимого для поддержания процесса горения количества топливного газа или его дороговизны, что оказывает отрицательное влияние на работу печи подогрева нефти в целом, при сохранении таких положительных факторов, как полное сгорание топлива, возможность регулирования процесса сгорания топлива, использования в качестве топливного газа - факельного газа без дополнительной специальной обработки.

Анализ известных аналогичных решений из патентной и научно-технической литературы позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с отличительными признаками в заявляемом объекте, то есть о соответствии заявляемого решения критерию изобретения “изобретательский уровень”.

На чертеже показан общий вид горелки для печи подогрева нефти с фронтальным сечением.

Горелка для печи подогрева нефти содержит форкамеру 1 сгорания топлива, состоящую из цилиндрической и конической частей, последняя из которых имеет конусность 15-20. Форкамера 1 сгорания топлива жестко соединена с корпусом 2 пакета горелок, причем корпус 2 пакета горелок соосно и частично входит внутрь форкамеры 1 сгорания топлива, а торцевая часть форкамеры 1 сгорания топлива, через которую входит корпус 2 пакета горелок, образует выступы 3, на торцевой части форкамеры 1 расположено смотровое окно 4. Кроме того, газовая горелка имеет выступы 5 пакета горелок с внутренней стороны форкамеры 1 сгорания топлива, корпус 2 пакета горелок снабжен патрубком 6 подачи воздуха, внутри которого установлен шибер 7, соединенный с вентилятором высокого давления. Горелки в пакете горелок установлены симметрично относительно оси пакета горелок, при этом каждая из горелок снабжена трубопроводом подачи жидкого топлива 8 с вентилем 9, а пакет горелок, в свою очередь, снабжен тангенциально расположенными отверстиями 10 подачи воздуха. Каждая горелка состоит из двух элементов, представляющих собой малую 11 и большую 12 цилиндрическо-конусную полости, размещенные в одном корпусе 13, причем первый элемент по ходу движения газа малым основанием жестко соединен с цилиндрической частью второго элемента. Корпус 2 пакета горелок снабжен патрубком подачи топливного газа 14 с газовой задвижкой 15 и расположен с противоположной стороны относительно патрубка подачи воздуха 6, трубопровод подачи жидкого топлива 8 с вентилем 9 соединен с емкостью жидкого топлива 16 и большим основанием 17 первого элемента 11 горелки.

Горелка работает следующим образом.

Испытания проведены в трубчатой печи типа ПН-0,63, предназначенной для нагрева нефтяных эмульсий при их промысловой подготовке и транспортировании, производительностью 2500 т/сут по трем вариантам, когда топливного газа достаточно для эффективной работы горелок - первый вариант, когда топливного газа нет - второй вариант, и когда он есть, но не в достаточном количестве, то есть его мало в наличии или он дорогой по стоимости и использование его становится экономически невыгодным - третий вариант.

Первый вариант: факельный серосодержащий газ с НГДУ “Нурлатнефть” в колеблющемся режиме под давлением 0,01-0,5 кг/см через патрубок подачи топливного газа 14 и газовую задвижку 15 поступает в корпус 2 пакета горелок, состоящий из пяти горелок, установленных симметрично относительно оси пакета. Воздух через патрубок 6 подачи поступает в малую и большую цилиндрическо-конусные полости 11 и 12 через тангенциальные отверстия 10 подачи первичного и вторичного воздуха, а также в форкамеру 1 сгорания топлива. Поступающий одновременно с воздухом факельный газ в малой цилиндрическо-конусной полости 11 завихряется и перемешивается с первичным воздухом, затем газовоздушная смесь поступает в большую цилиндрическо-конусную полость 12, где вторично завихряется и перемешивается с вторичным воздухом, в результате чего в указанных полостях 11 и 12 создается разряжение, которое способствует увеличению потока попутного газа, и газовоздушная смесь, подготовленная в пакете горелок, поступает в форкамеру 1 сгорания топлива, где происходит дополнительно перемешивание с воздухом и сжигание топлива.

Второй вариант: подача факельного газа резко снизилась, что отрицательно сказалось на стабильной работе горелок и печи в целом. Произвели дополнительную подачу жидкого топлива - нефть или печное топливо, для этого открываем вентиль 9 на трубопроводе подачи жидкого топлива 8, соединенного с емкостью жидкого топлива 16 и большим основанием 17 первого элемента 11 горелки. Жидкое топливо поступает в малую цилиндрическо-конусную полость горелки, где перемешивается с первичным воздухом и газом - далее см. вариант 1.

Третий вариант: подачу факельного газа с НГДУ “Нурлатнефть” прекратили, в результате чего возникла угроза остановки печи для нагрева нефти. Для предотвращения аварийной ситуации газовую задвижку 15 на патрубке подачи топливного газа 14 закрываем, открываем вентиль 9 на трубопроводе подачи жидкого топлива 8, соединенного с емкостью жидкого топлива 16 и большим основанием 17 первого элемента 11 горелки. Жидкое топливо поступает в малую цилиндрическо-конусную полость горелки, где перемешивается с первичным воздухом - далее см. вариант 1.

Через окно запальника и смотровое окно 4 осуществляют зажигание и визуальное наблюдение за процессом горения. При оборудовании печи для подогрева нефти горелками учитывают ее объем, при этом, чем больше объем печи, тем больше горелок устанавливают в пакет горелок, и наоборот, что обусловлено соблюдением режимных параметров как с точки зрения работы печи, так и качества подготовки нефти.

Предлагаемая горелка для печи подогрева нефти в результате комплексного действия позволяет, во-первых, расширить ассортимент горелок, во-вторых, увеличить мощность печи, в-третьих, стабилизировать режим подачи топлива для эффективного использования горелок независимо от таких факторов как наличие или отсутствие топливного газа и т.д., в-четвертых, обеспечивает качество подготовки транспортируемой нефти за счет стабилизации процесса подогрева и бесперебойной работы печи, в-пятых, снижает материальные затраты за счет сокращения ремонтов и остановок печи подогрева нефти, возникающих в результате затухания газовых горелок, прогара стенок печи, а также стоимости используемого для эффективной работы горелок сырья.