RU169429U1 - Duty burner - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к дежурной (пилотной) горелке факельных установок и может быть использована в нефтегазовой, нефтехимической, химической, коксохимической и других отраслях промышленности. Дежурная горелка содержит газопровод с соплом, токопровод, на котором закреплен продолговатый электрод - датчик пламени, а также камеру смешения. Рядом с камерой смешения установлена камера сгорания «малого пламени», соединенная с ней трубкой, а над камерой сгорания, соосно с ней, установлена втулка, закрепленная в концевой части электрода - датчика пламени, образующая с камерой сгорания торцевой искровой зазор. Согласно полезной модели на сопле установлена воздушная заслонка; дежурная горелка содержит кожух, а все составные части горелки размещены внутри кожуха. Применение заявляемой полезной модели ведет к повышению надежности дежурной горелки, а также обеспечивает возможность ее работы на различных составах топливного газа, включая смеси газов с содержанием азота до 80%. 1 ил.The utility model relates to the pilot (pilot) torch burner and can be used in the oil and gas, petrochemical, chemical, coke and other industries. The pilot burner contains a gas pipe with a nozzle, a current pipe on which an elongated electrode is fixed - a flame sensor, as well as a mixing chamber. A “small flame” combustion chamber connected to it by a tube is installed near the mixing chamber, and a sleeve is mounted above the combustion chamber coaxially with it and fixed to the end of the electrode — the flame sensor — which forms an end spark gap with the combustion chamber. According to a utility model, an air damper is installed on the nozzle; the standby burner contains a casing, and all components of the burner are located inside the casing. The application of the claimed utility model leads to an increase in the reliability of the standby burner, and also provides the possibility of its operation on various compositions of fuel gas, including gas mixtures with a nitrogen content of up to 80%. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к дежурной (пилотной) горелке факельных установок и может быть использована в нефтегазовой, нефтехимической, химической, коксохимической и других отраслях промышленности.The utility model relates to the pilot (pilot) torch burner and can be used in the oil and gas, petrochemical, chemical, coke and other industries.

Известна дежурная горелка с электрозапальником, соединенным с источником высокого напряжения через токопровод, выполненный из состыкованных трубчатых секций, содержащая патрубок подачи газа в камеру смешения, внутри которой расположена соосно камере смешения и диффузору наружная часть центрального составного электрода, закрепленного на корпусе электрозапальника. Центральный составной электрод полностью выполнен в виде полой трубки с продувочными боковыми отверстиями на изолированной его части, расположенной внутри корпуса электрозапальника, через внутреннюю полость которого полость трубки составного центрального электрода сообщается через дренажные отверстия в торцевых соединениях корпуса электрозапальника и секций токопровода с выводящим наружным дренажным отверстием из полости токопровода, выполненным в последней секции токопровода до соединения с источником высокого напряжения (патент RU 130673, МПК F23Q 9/08, F23Q 21/00, опубл. 27.07.2013).Known on-duty burner with an electric igniter connected to a high voltage source through a conductor made of stacked tubular sections, containing a pipe for supplying gas to the mixing chamber, inside of which is located coaxially to the mixing chamber and diffuser the outer part of the central composite electrode fixed to the electric igniter body. The central composite electrode is completely made in the form of a hollow tube with purging side openings on its insulated part located inside the electric igniter body, through the internal cavity of which the cavity of the composite central electrode tube communicates through drainage holes in the end connections of the electric igniter body and the current lead sections with the external drainage hole from conductors cavity made in the last section of the conductors before connecting to a high voltage source (US Pat nt RU 130 673, IPC F23Q 9/08, F23Q 21/00, publ. 27.07.2013).

Недостаток известной горелки - розжиг и контроль пламени реализуется путем размещения электрода-датчика внутри дежурной горелки в диффузоре, т.е. на выходе из дежурной горелки воспламенившейся газовоздушной смеси. В результате возможен отрыв пламени от дежурной горелки, т.е. вынос пламени за пределы места размещения электрода-датчика. По причине этого может произойти разрыв ионизационного тока электрода-датчика и, как следствие, непрерывное срабатывание автоматики на перезапуск розжига факела с последующим быстрым выходом ее из строя.A disadvantage of the known burner - ignition and flame control is realized by placing the sensor electrode inside the standby burner in the diffuser, i.e. at the exit of the standby burner of a flammable gas-air mixture. As a result, the flame can be detached from the standby burner, i.e. removal of the flame beyond the location of the sensor electrode. Because of this, a breakdown of the ionization current of the sensor electrode can occur and, as a result, the automatic operation of the relay to restart the torch ignition, followed by its quick failure.

Наиболее близким аналогом по технической сущности и достигаемому результату является дежурная горелка, содержащая сопло, узел ввода газовоздушной смеси, узел ввода дополнительного воздушного потока, корпус камеры смешения с боковым отверстием, полость которого соединена с полостью корпуса форкамеры через проходное отверстие, в котором установлен электрод - датчик пламени искрового запальника. Форкамера размещена внутри камеры смешения, узел ввода газовоздушной смеси соединен с корпусом камеры смешения и с корпусом форкамеры через боковое отверстие в корпусе камеры смешения, которое разделено верхним краем кольцевого выступа проходного отверстия корпуса форкамеры, и который с наружной стенкой корпуса форкамеры, внутренней стенкой корпуса камеры смешения и с конусной поверхностью сопла для ввода дополнительного воздушного потока в полость корпуса форкамеры образует круговой канал для подачи в полость корпуса форкамеры газовоздушной смеси, а электрод искрового запальника выполнен в виде трубки, соединенной с узлом ввода дополнительного воздушного потока и проходящей соосно сквозь камеру смешения, форкамеру и сопло, образуя круговой искровой зазор между срезом сопла и трубкой (патент RU 151077, МПК F23Q 9/00, F23Q 21/00, опубл. 20.03.2015 г.).The closest analogue in technical essence and the achieved result is a standby burner containing a nozzle, a gas / air mixture inlet unit, an additional air flow inlet unit, a mixing chamber body with a side hole, a cavity of which is connected to a cavity of the prechamber body through a passage in which the electrode is installed - spark ignition flame sensor. The prechamber is located inside the mixing chamber, the gas-air mixture inlet assembly is connected to the mixing chamber body and to the prechamber body through a side hole in the mixing chamber body, which is divided by the upper edge of the annular protrusion of the passage hole of the prechamber chamber, and which is with the outer wall of the prechamber body, the inner wall of the chamber body mixing and with the conical surface of the nozzle for introducing additional air flow into the chamber cavity of the prechamber forms a circular channel for supplying gas to the chamber cavity of the prechamber air mixture, and the spark ignition electrode is made in the form of a tube connected to an additional air flow input unit and passing coaxially through the mixing chamber, prechamber and nozzle, forming a circular spark gap between the nozzle exit and the tube (patent RU 151077, IPC F23Q 9/00, F23Q 21/00, published March 20, 2015).

Недостаток прототипа - низкая надежность горелки ввиду низкой жаропрочности электрозапальника в целом и электрода в частности. Электрод находится в зоне пламени с большим содержанием кислорода, а, следовательно, в зоне большой температуры, что приводит к преждевременному его сгоранию и выходу из строя электрозапальника дежурной горелки, и как следствие, к необходимости полной его замены.The disadvantage of the prototype is the low reliability of the burner due to the low heat resistance of the electric igniter in general and the electrode in particular. The electrode is located in a flame zone with a high oxygen content, and, consequently, in a high temperature zone, which leads to its premature combustion and failure of the pilot burner electric igniter, and, as a result, to the need for its complete replacement.

Задачей полезной модели является повышение надежности дежурной горелки, а также обеспечение возможности ее работы на различных составах топливного газа, включая смеси газов с содержанием азота до 80%.The objective of the utility model is to increase the reliability of the standby burner, as well as providing the possibility of its operation on various compositions of fuel gas, including gas mixtures with a nitrogen content of up to 80%.

Технический результат - снижение тепловой нагрузки на электрод-датчик пламени, которое достигается его выносом из зоны действия пламени дежурной горелки и основного пламени факела, возможность работы горелки на различных составах топливного газа, что достигается регулировкой состава смеси топливный газ-воздух.The technical result is a reduction in the thermal load on the flame electrode, which is achieved by its removal from the zone of the flame of the standby burner and the main flame of the torch, the possibility of the burner working on different compositions of the fuel gas, which is achieved by adjusting the composition of the fuel gas-air mixture.

Задача решается, а технический результат достигается дежурной горелкой, содержащей газопровод с соплом, токопровод, на котором закреплен продолговатый электрод - датчик пламени, а также камеру смешения. В отличие от прототипа рядом с камерой смешения установлена камера сгорания «малого пламени», соединенная с ней трубкой, а над камерой сгорания, соосно с ней, установлена втулка, закрепленная в концевой части электрода - датчика пламени, образующая с камерой сгорания торцевой искровой зазор.The problem is solved, and the technical result is achieved by a standby burner containing a gas pipe with a nozzle, a current pipe on which an elongated electrode is fixed - a flame sensor, as well as a mixing chamber. In contrast to the prototype, a “small flame” combustion chamber is installed next to the mixing chamber, connected to it by a tube, and a sleeve is mounted above the combustion chamber, coaxially with it, fixed at the end of the electrode — the flame sensor, which forms an end spark gap with the combustion chamber.

Согласно полезной модели:According to the utility model:

- на сопле установлена воздушная заслонка;- an air damper is installed on the nozzle;

- горелка содержит кожух, а все ее составные части размещены внутри кожуха.- the burner contains a casing, and all its components are located inside the casing.

Технический результат достигается следующим.The technical result is achieved as follows.

В дежурной горелке, помимо основного пламени, формируется «малое пламя», которое по своей интенсивности и тепловой нагрузке значительно ниже основного пламени дежурной горелки. Наличие «малого пламени» внутри камеры сгорания «малого пламени» и втулки обеспечивает стабильный поток ионов между камерой сгорания (катодом) и электродом-датчиком пламени (анодом), что приводит к постоянному, не подверженному внешним воздействиям сигналу о наличии пламени дежурной горелки. Кроме того, вынос электрода-датчика пламени из зоны действия пламени дежурной горелки и основного пламени факела снижает тепловую нагрузку на электрод. Все это повышает надежность дежурной горелки.In the standby burner, in addition to the main flame, a “small flame” is formed, which in its intensity and heat load is significantly lower than the main flame of the standby burner. The presence of a "small flame" inside the combustion chamber of the "small flame" and the sleeve ensures a stable ion flow between the combustion chamber (cathode) and the flame electrode (anode), which leads to a constant, not subject to external influences, signal about the presence of a standby burner flame. In addition, the removal of the flame electrode from the standby burner flame and the main flame of the torch reduces the heat load on the electrode. All this increases the reliability of the standby burner.

Кроме того, подбором диаметра сопла и регулировкой с помощью воздушной заслонки количества воздуха обеспечивается возможность работы горелки на различных составах топливного газа, поступающего в газопровод.In addition, by selecting the nozzle diameter and adjusting the amount of air with an air damper, it is possible to operate the burner on various compositions of the fuel gas entering the gas pipeline.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где представлена заявляемая дежурная горелка.The essence of the utility model is illustrated by the drawing, which shows the inventive duty burner.

Дежурная горелка содержит газопровод 1 с соплом 2, токопровод 3, на котором закреплен электрод - датчик пламени 4, а также камеру смешения 5. Рядом с камерой смешения установлена камера сгорания «малого пламени» 6 с жиклером (на чертеже не показан), соединенная с камерой смешения трубкой 7 и образующая торцевой искровой зазор с втулкой 8, установленной над камерой сгорания «малого пламени» 6 и закрепленной в концевой части электрода - датчика пламени 4. Согласно полезной модели дежурная горелка содержит кожух 9, а все составные части дежурной горелки размещены внутри него. Позицией 10 обозначена воздушная заслонка, установленная на сопле.The pilot burner contains a gas pipe 1 with a nozzle 2, a current pipe 3, on which an electrode - a flame sensor 4, and a mixing chamber 5 are fixed. Next to the mixing chamber a "small flame" 6 combustion chamber with a nozzle (not shown) connected to mixing chamber tube 7 and forming the end spark gap with a sleeve 8 mounted above the combustion chamber of the "small flame" 6 and mounted in the end part of the electrode - flame sensor 4. According to a useful model, the standby burner contains a casing 9, and all components of the standby mount Lki placed inside it. Position 10 indicates the air damper mounted on the nozzle.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Топливный газ, после прохождения через сопло 2, эжектирует воздух и поступает в камеру смешения 5, где образуется газовоздушная смесь. Часть потока газовоздушной смеси поступает по трубке 7 в камеру сгорания «малого пламени» 6. Количество газовоздушной смеси, отбираемой для «малого пламени», регулируется подбором жиклера камеры сгорания 6. В нижней части камеры сгорания 6 могут быть выполнены радиальные отверстия для дополнительного подсоса воздуха (на чертеже не показаны).The fuel gas, after passing through the nozzle 2, ejects air and enters the mixing chamber 5, where an air-gas mixture is formed. Part of the gas-air mixture flow passes through the tube 7 to the “small flame” combustion chamber 6. The amount of gas-air mixture selected for the “small flame” is controlled by the selection of the combustion chamber nozzle 6. Radial openings can be made in the lower part of the combustion chamber 6 for additional air intake (not shown in the drawing).

В режиме розжига, на электрод - датчик пламени 4 подается высокое напряжение. Возникает искровой разряд в торцевом зазоре между камерой сгорания 6 и втулкой 8, который воспламеняет газовоздушную смесь в камере сгорания 6. Таким образом, возникает «малое пламя», которое поджигает основной поток газовоздушной смеси, выходящей из камеры смешения 5.In the ignition mode, a high voltage is applied to the electrode - flame sensor 4. There is a spark discharge in the end gap between the combustion chamber 6 and the sleeve 8, which ignites the gas-air mixture in the combustion chamber 6. Thus, a "small flame" occurs, which ignites the main stream of the gas-air mixture leaving the mixing chamber 5.

Наличие «малого пламени» внутри камеры сгорания «малого пламени» и втулки обеспечивает стабильный поток ионов между камерой сгорания (катодом) и электрод - датчиком пламени (анодом), что приводит к постоянному, не подверженному внешним воздействиям сигналу о наличии пламени дежурной горелки.The presence of a "small flame" inside the combustion chamber of the "small flame" and the sleeve ensures a stable ion flow between the combustion chamber (cathode) and the electrode - a flame sensor (anode), which leads to a constant, not subject to external influences, signal about the presence of a standby burner flame.

Таким образом, применение заявляемой полезной модели ведет к повышению надежности дежурной горелки, а также обеспечивает возможность ее работы на различных составах топливного газа, включая смеси газов с содержанием азота до 80%.Thus, the application of the claimed utility model leads to an increase in the reliability of the standby burner, and also provides the possibility of its operation on various compositions of fuel gas, including gas mixtures with a nitrogen content of up to 80%.

Claims (3)

1. Дежурная горелка, содержащая газопровод с соплом, токопровод, на котором закреплен продолговатый электрод - датчик пламени, а также камеру смешения, отличающаяся тем, что рядом с камерой смешения установлена камера сгорания «малого пламени», соединенная с ней трубкой, а над камерой сгорания, соосно с ней, установлена втулка, закрепленная в концевой части электрода - датчика пламени, образующая с камерой сгорания торцевой искровой зазор.1. An on-site burner containing a gas pipe with a nozzle, a current pipe on which an elongated electrode is attached - a flame sensor, and a mixing chamber, characterized in that a “small flame” combustion chamber is connected next to the mixing chamber, connected to it by a tube, and above the chamber of combustion, coaxially with it, a sleeve is mounted, fixed at the end of the electrode - the flame sensor, forming with the combustion chamber an end spark gap. 2. Дежурная горелка по п. 1, отличающаяся тем, что на сопле установлена воздушная заслонка.2. The duty burner according to claim 1, characterized in that an air damper is installed on the nozzle. 3. Дежурная горелка по п. 1, отличающаяся тем, что содержит кожух, а все составные части дежурной горелки размещены внутри кожуха.3. The duty burner according to claim 1, characterized in that it contains a casing, and all the components of the duty burner are located inside the casing.

Images