RU2591379C2

RU2591379C2 - Igniter

Info

Publication number: RU2591379C2
Application number: RU2014142302/06A
Authority: RU
Inventors: Рустем Фаритович Нигматьянов
Original assignee: Рустем Фаритович Нигматьянов
Priority date: 2014-10-20
Filing date: 2014-10-20
Publication date: 2016-07-20
Also published as: RU2014142302A

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: invention relates to electrical ignition and combustion monitoring of standby and pilot burners of flare devices. Igniter comprises confuser, tightly mounted on inner wall of gas duct, forechamber with ignition electrode made coaxially to gas in form of annular header having with common gas duct lengthwise wall and in which has two rows of through holes connecting cavity of forechamber with inlet and outlet sections of mixing chamber located inside gas duct, at inlet of which there is gas-air mixture supply unit. Cavity of annular header to side of inlet section of one row of openings is connected to cavity of confuser, and on side of outlet section of second row of openings is connected to cavity of diffuser, tightly secured on inner wall of gas duct, wherein diameters of holes in the confuser are selected to stabilize flame, and diameters of holes in diffuser are chosen from condition, which prevents flame stabilisation on them. Flame sensor is built into forechamber cavity.

EFFECT: higher reliability of ignition and monitoring of availability of flame.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области нефтегазодобычи и нефтехимпереработки, в частности к устройствам электророзжига и контроля горения дежурных и пилотных горелок факельных устройств.The invention relates to the field of oil and gas production and oil refining, in particular to devices for electric ignition and combustion control of duty and pilot burners of flare devices.

Известны запальники (патенты РФ №57429, F23Q 5/00, №85608, F23Q 5/00, №2344345, F23Q 9/08, №2510478, F23Q 3/00), где розжиг дежурной горелки и контроль ее пламени производится электродом-датчиком ионизационным вне конструкции дежурной горелки, но внутри конуса распыла газовоздушной смеси из дежурной горелки.Igniters are known (RF patents No. 57429, F23Q 5/00, No. 85608, F23Q 5/00, No. 2344345, F23Q 9/08, No. 2510478, F23Q 3/00), where the pilot burner is ignited and its flame is controlled by a sensor electrode ionization outside the design of the pilot burner, but inside the spray cone of the gas-air mixture from the pilot burner.

Недостатком этих устройств является возможность несанкционированного перезапуска из-за срыва пламени как от повышенного расхода газовоздушной смеси в дежурной горелке, так и от сильного бокового ветра, и, как следствие, незапуска факельной установки и, соответственно, утечки утилизируемого продукта. Известен запальник (патент РФ №130673, F23Q 9/08), где розжиг и контроль пламени реализуется путем размещения электрода-датчика внутри дежурной горелки в диффузоре, т.е. на выходе из дежурной горелки воспламенившейся газовоздушной смеси.The disadvantage of these devices is the possibility of an unauthorized restart due to flame failure due to the increased consumption of the air-gas mixture in the standby burner and from strong crosswind, and, as a result, the flare installation does not start and, accordingly, the recyclable product leaks. The igniter is known (RF patent No. 130673, F23Q 9/08), where 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.

Недостатком этой конструкции является возможность отрыва пламени от дежурной горелки, т.е. выноса пламени за пределы места положения электрода-датчика. По причине этого может произойти разрыв ионизационного тока датчика и, как следствие, непрерывное срабатывание автоматики на перезапуск розжига факела с последующим быстрым выходом ее из строя.The disadvantage of this design is the possibility of separation of the flame from the standby burner, i.e. removal of the flame beyond the position of the sensor electrode. Because of this, a breakdown of the ionization current of the sensor can occur and, as a result, the automatic equipment will continuously operate to restart the ignition of the torch, followed by its rapid failure.

Наиболее близким аналогом по технической сущности и достигаемому результату является запальник (патент РФ №2169885, F23Q 9/00), содержащий конфузор, герметично закрепленный на внутренней стенке газовода, форкамеру с запальным электродом, выполненную соосно газоводу, в виде кольцевого коллектора, имеющего с газоводом общую продольную стенку и в котором по окружности выполнены два ряда сквозных отверстий, соединяющих полость форкамеры с входным и выходным участками полости камеры смешения, находящейся внутри газовода, на входе которой размещен узел подвода газовоздушной смеси. Недостатком этой конструкции является низкая надежность розжига и отсутствие возможности контролировать наличие пламени запальника.The closest analogue in technical essence and the achieved result is an ignitor (RF patent No. 2169885, F23Q 9/00) containing a confuser hermetically mounted on the inner wall of the gas duct, a prechamber with a pilot electrode, made coaxially to the gas duct, in the form of an annular manifold having a gas duct a common longitudinal wall and in which two rows of through holes are made around the circumference, connecting the cavity of the prechamber with the inlet and outlet sections of the cavity of the mixing chamber located inside the gas duct, at the inlet of which is located gas supply unit. The disadvantage of this design is the low reliability of the ignition and the inability to control the presence of the igniter flame.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности розжига и контроля наличия пламени запальника.The task of the invention is to increase the reliability of ignition and control the presence of a pilot flame.

Сущность предлагаемой конструкции заключается в том, что запальник содержит конфузор, герметично закрепленный на внутренней стенке газовода, форкамеру с запальным электродом, выполненную соосно газоводу в виде кольцевого коллектора, имеющего с газоводом общую продольную стенку и в котором по окружности выполнены два ряда сквозных отверстий, соединяющие полость форкамеры с входным и выходным участками полости камеры смешения, находящейся внутри газовода, на входе которой размещен узел подвода газовоздушной смеси. Согласно изобретению полость кольцевого коллектора выполнена внутри камеры смешения и со стороны входного участка, одним рядом боковых отверстий соединена с полостью конфузора, а со стороны выходного участка вторым рядом боковых отверстий соединена с полостью диффузора, герметично закрепленного на внутренней стенке газовода, причем диаметры отверстий в конфузоре выбраны из условия стабилизации пламени, а диаметры отверстий в диффузоре выбраны из условия, исключающего на них стабилизацию пламени.The essence of the proposed design lies in the fact that the igniter contains a confuser, hermetically fixed to the inner wall of the gas duct, a prechamber with the ignition electrode, made coaxially to the gas duct in the form of an annular collector having a common longitudinal wall with the gas duct and in which two rows of through holes are made around the circumference connecting cavity of the prechamber with inlet and outlet portions of the cavity of the mixing chamber located inside the gas duct, at the entrance of which there is a gas-air mixture supply unit. According to the invention, the cavity of the annular collector is made inside the mixing chamber and from the side of the inlet, one row of side holes is connected to the cavity of the confuser, and from the side of the outlet section, the second row of side holes is connected to the cavity of the diffuser, hermetically fixed to the inner wall of the gas duct, and the diameters of the holes in the confuser selected from the conditions of stabilization of the flame, and the diameters of the holes in the diffuser are selected from the condition that excludes stabilization of the flame on them.

В полость форкамеры встроен датчик наличия пламени.A flame detector is integrated in the pre-chamber cavity.

На чертеже изображен общий вид запальника.The drawing shows a General view of the igniter.

В состав запальника входит конфузор 1, герметично закрепленный на внутренней стенке газовода 2, форкамера 3 с запальным электродом 4, выполненная соосно газоводу 2 в виде кольцевого коллектора 5, имеющего с газоводом 2 общую продольную стенку 6 и в котором по окружности выполнены два ряда сквозных отверстий 7 и 8, соединяющие полость форкамеры 3 соответственно с входным 9 и выходным 10 участками полости камеры смешения 11, на входном участке 9 которой размещен узел подвода газовоздушной смеси (не показан). Кольцевой коллектор 5 форкамеры 3 выполнен внутри камеры смешения 11, один торец которого со стороны входного участка 9 является конфузором 1 с боковыми отверстиями 7, второй торец со стороны выходного участка 10 является диффузором 12 с боковыми отверстиями 8, герметично закрепленным на внутренней стенке газовода 2.The igniter includes a confuser 1, hermetically fixed to the inner wall of the gas duct 2, a prechamber 3 with the ignition electrode 4, made coaxially to the gas duct 2 in the form of an annular collector 5, having a common longitudinal wall 6 with the gas duct 2 and in which two rows of through holes are made around the circumference 7 and 8, connecting the cavity of the prechamber 3, respectively, with the input 9 and output 10 sections of the cavity of the mixing chamber 11, at the input section 9 of which there is a gas-air mixture supply unit (not shown). The annular collector 5 of the prechamber 3 is made inside the mixing chamber 11, one end of which from the inlet section 9 is a confuser 1 with side openings 7, the second end from the side of the output section 10 is a diffuser 12 with side openings 8, hermetically fixed to the inner wall of the gas duct 2.

Диаметры отверстий 7 в конфузоре 1 выбраны из условия стабилизации пламени, а диаметры отверстий 8 в диффузоре 12 выбраны из условия, исключающего на них стабилизацию пламени.The diameters of the holes 7 in the confuser 1 are selected from the condition of stabilization of the flame, and the diameters of the holes 8 in the diffuser 12 are selected from the condition that excludes stabilization of the flame on them.

В полость форкамеры 3 встроен датчик наличия пламени 13.A flame detector 13 is integrated in the cavity of the pre-chamber 3.

Кольцевой коллектор 5 может быть выполнен в форме сопла Лаваля.The annular collector 5 may be made in the form of a Laval nozzle.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Газовоздушная смесь на входном участке 9 камеры смешения 11 в газоводе 2, попадая в конфузор 1 кольцевого коллектора 5, создает повышенное давление и частично поступает через входные отверстия 7 в полость форкамеры 3 и через выходные отверстия 8 выходит из форкамеры 3 в область пониженного давления, создаваемого диффузором 12 кольцевого коллектора 5, в месте выходного участка 10 камеры смешения 11. Запальный электрод 4 поджигает газовоздушную смесь в форкамере 3, которая через отверстия 8 поджигает газовоздушную смесь в полости диффузора 12 газовода 2. Так как диаметры отверстий 7 в конфузоре 1 выбраны из условия стабилизации пламени, а диаметры отверстий 8 в диффузоре 12 выбраны из условия, исключающего на них стабилизацию пламени, то постоянное горение будет происходить в полости форкамеры 3 и на выходе 10 диффузора 12 газовода 2. Контроль пламени осуществляется датчиком наличия пламени 13. Постоянное горение в форкамере 3 обеспечивается перепадом давления между конфузором 1 и диффузором 12 кольцевого коллектора 5 внутри камеры смешения 11. Для создания значительного перепада давления кольцевой коллектор 5 может быть выполнен в виде сопла Лаваля.The gas-air mixture at the inlet section 9 of the mixing chamber 11 in the gas duct 2, entering the confuser 1 of the annular manifold 5, creates increased pressure and partially enters through the inlet 7 into the cavity of the prechamber 3 and through the outlet 8 exits the prechamber 3 to the low pressure region created the diffuser 12 of the annular collector 5, in place of the output section 10 of the mixing chamber 11. The ignition electrode 4 ignites the gas-air mixture in the pre-chamber 3, which through the holes 8 ignites the gas-air mixture in the cavity of the diffuser 12 of the gas duct a 2. Since the diameters of the holes 7 in the confuser 1 are selected from the conditions of stabilization of the flame, and the diameters of the holes 8 in the diffuser 12 are selected from the condition that excludes stabilization of the flame on them, constant combustion will occur in the cavity of the prechamber 3 and at the outlet 10 of the diffuser 12 of the gas duct 2. The flame is monitored by the flame detector 13. Continuous combustion in the pre-chamber 3 is ensured by the pressure differential between the confuser 1 and the diffuser 12 of the annular manifold 5 inside the mixing chamber 11. To create a significant pressure difference the collector 5 can be made in the form of a Laval nozzle.

Таким образом, предложенный запальник позволяет обеспечить надежный постоянный розжиг с беспрерывным контролем наличия пламени.Thus, the proposed igniter allows for reliable continuous ignition with continuous monitoring of the presence of flame.

Claims

1. Запальник, содержащий конфузор, герметично закрепленный на внутренней стенке газовода, форкамеру с запальным электродом, выполненную соосно газоводу в виде кольцевого коллектора, имеющего с газоводом общую продольную стенку и в котором по окружности выполнены два ряда сквозных отверстий, соединяющие полость форкамеры с входным и выходным участками полости камеры смешения, находящейся внутри газовода, на входе которой размещен узел подвода газовоздушной смеси, отличающийся тем, что полость кольцевого коллектора выполнена внутри камеры смешения и со стороны входного участка, одним рядом боковых отверстий соединена с полостью конфузора, а со стороны выходного участка вторым рядом боковых отверстий соединена с полостью диффузора, герметично закрепленного на внутренней стенке газовода, причем диаметры отверстий в конфузоре выбраны из условия стабилизации пламени, а диаметры отверстий в диффузоре выбраны из условия, исключающего на них стабилизацию пламени.
2 . Запальник по п. 1, отличающийся тем, что в полость форкамеры встроен датчик наличия пламени. 1. An igniter containing a confuser, hermetically fixed to the inner wall of the gas duct, a prechamber with a pilot electrode, made coaxially to the gas duct in the form of an annular collector having a common longitudinal wall with the gas duct and in which two rows of through holes are made around the circumference connecting the chamber of the prechamber with the inlet and output sections of the cavity of the mixing chamber located inside the gas duct, at the entrance of which there is a gas-air mixture supply unit, characterized in that the cavity of the annular collector is made inside the chamber mixing from the side of the inlet section, one row of side holes is connected to the cavity of the confuser, and from the side of the outlet section, the second row of side holes is connected to the cavity of the diffuser, hermetically mounted on the inner wall of the gas duct, and the diameters of the holes in the confuser are selected from the conditions of flame stabilization, and the diameters of the holes in the diffuser are selected from a condition that excludes flame stabilization on them.
2. The ignitor according to claim 1, characterized in that a flame detector is built into the cavity of the prechamber.