RU2643223C1

RU2643223C1 - Device for thermal neutralization of industrial effluents

Info

Publication number: RU2643223C1
Application number: RU2016146237A
Authority: RU
Inventors: Владислав Юрьевич Климов
Original assignee: Владислав Юрьевич Климов
Priority date: 2016-11-24
Filing date: 2016-11-24
Publication date: 2018-01-31

Abstract

FIELD: processing and recycling of waste.

SUBSTANCE: invention relates to devices for the thermal neutralization of liquid wastes, mainly process wastewater - industrial effluents formed in gas condensate and oil fields, by a fire method. Device comprises a shell with a shaped inlet and outlet, mounted on a frame, a pilot burner located inside the shell, a burner located on the axis of the shell and representing a hollow cylindrical body connected to the fuel gas supply line, a pipe coaxially installed inside the body and connecting the industrial effluent supply line to a pneumatic injector located in the outlet part of the burner body and consisting of a tip through which industrial effluents are fed, while the axial channel of the tip in the outlet part is blind and its cylindrical surface has uniformly circumferential radial holes, a nozzle having the form of a Venturi tube, with a tip located coaxially in it and a plug fixed at its end in which holes are made at an angle to the axis of the burner, while there are tubes installed on the outer surface of the burner body evenly around the circumference, in the outlet part of which injectors are installed.

EFFECT: technical result consists in the increase in the effectiveness of the neutralization process by improving the quality of spraying industrial effluents.

1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для термической нейтрализации огневым методом жидких отходов, преимущественно технологических сточных вод - промышленных стоков, образующихся на газоконденсатных и нефтяных месторождениях.The invention relates to a device for the thermal neutralization of liquid waste by fire, mainly technological waste water - industrial effluents generated in gas condensate and oil fields.

Основной проблемой создания установок для термической нейтрализации огневым методом промышленных стоков является большие затраты энергоресурсов.The main problem of creating installations for the thermal neutralization of industrial effluents by the fire method is the high cost of energy resources.

Известно горизонтальное факельное устройство, предназначенное для термического обезвреживания промышленных стоков, содержащее тело Коанда, внутри которого выполнено отверстие в виде сопла Вентури, оснащенного в узкой части диффузора завихрителем, а на выходе эжекторной приставкой, состоящей из трех коаксиально расположенных патрубков, смещенных вдоль оси, образующих между собой кольцевые щели (Патент РФ №2113657 от 14.06.1996 МПК F23D 14/02).Known horizontal flare device designed for the thermal neutralization of industrial effluents, containing the body of Coanda, inside which a hole is made in the form of a Venturi nozzle equipped with a swirl in the narrow part of the diffuser, and an ejector attachment consisting of three coaxially arranged nozzles displaced along the axis forming annular slots between each other (RF Patent No. 21113657 dated 06/14/1996 IPC F23D 14/02).

Недостатком данного устройства является осаждение на сопле Вентури механических частиц, входящих в состав промышленных стоков.The disadvantage of this device is the deposition on the venturi nozzle of mechanical particles that make up industrial wastewater.

Известно устройство для термической нейтрализации промышленных стоков, которое включает в себя горизонтально размещенные факельные горелки, предпочтительно две, коллектор газа, патрубок входа газа, с размещенным на торце огнепреградителем, коллектор промышленных стоков, патрубок входа промышленных стоков, при этом коллекторы газа и промышленных стоков подсоединены к факельным горелкам, при этом устройство снабжено рассекателем в виде тела Коанда, размещенным на коллекторе, параллельно горизонтальным факельным горелкам установлена дежурная горелка, а в корпусах, выполненных в виде труб, размещены запальная горелка и датчик контроля пламени, напротив выхода газожидкостной смеси из факельных горелок установлен узел рециркуляции, выполненный из двух коаксиально установленных труб, при этом внутренняя труба выполнена короче наружной, на входе узла рециркуляции размещен сужающийся патрубок, а на выходе узла рециркуляции установлен расширяющийся патрубок таким образом, что между торцами внутренней трубы и внутренними поверхностями сужающегося патрубка и расширяющегося патрубка, а также между внутренней трубой и наружной трубой образуется кольцевое пространство (Патент РФ №2460017 от 31.03.2011, МПК F23G 7/04, F23N 5/00).A device is known for the thermal neutralization of industrial effluents, which includes horizontally placed flare burners, preferably two, a gas collector, a gas inlet pipe, with a flame arrester located at the end, an industrial effluent collector, an industrial effluent inlet pipe, while gas and industrial effluent collectors are connected to the torch burners, while the device is equipped with a divider in the form of the body of Coanda, placed on the collector, parallel to the horizontal torch burners installed a gas burner, and in the cases made in the form of pipes, a pilot burner and a flame control sensor are placed; a recirculation unit is installed opposite two gas-liquid mixtures from the flare burners, made of two coaxially installed pipes, while the inner pipe is shorter than the outer one, at the inlet of the recirculation unit a tapering pipe is placed, and an expanding pipe is installed at the outlet of the recirculation unit so that between the ends of the inner pipe and the inner surfaces of the tapering pipe and the expanding pipe Xia tube and between the inner tube and the outer tube forms an annular space (RF Patent №2460017 of 31.03.2011, IPC F23G 7/04, F23N 5/00).

Основным недостатком данного устройства является снижение эффективности нейтрализации промышленных стоков при изменении производительности устройства в широком диапазоне.The main disadvantage of this device is the decrease in the efficiency of neutralization of industrial effluents when changing the productivity of the device in a wide range.

Наиболее близким к заявляемой по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для сжигания промышленных стоков, которое содержит обечайку с профилированным входом и выходом, запальную и дежурную горелки и форсунку для распыливания жидкого компонента, преимущественно промышленных стоков. Обечайка установлена на раме. Горелки расположены в выходной части упомянутой обечайки. Форсунка расположена внутри обечайки. Выходная часть осевого канала форсунки выполнена профилированной. Внутри обечайки напротив выходной части форсунки соосно или практически соосно с ней установлено полое тороидальное кольцо для подачи топливного газа. На внутренней поверхности кольца выполнены сквозные каналы, соединяющие полость внутри упомянутого кольца с окружающей средой. В выходной части обечайки установлены основные горелки для подачи топливного газа с общим коллектором. Эти горелки выполнены в виде полых цилиндрических обечаек, внутренняя полость которых связана с коллектором подачи топливного газа. В их входной части выполнены каналы для подачи воздуха. В выходной части установлен рассекатель в виде звездообразной профилированной фигуры. Продольные оси указанных горелок наклонены внутрь обечайки (Патент РФ №2494310 от 26.04.2012, МПК F23D 11/02 - прототип).The closest to the claimed technical essence and the achieved effect is a device for burning industrial wastes, which contains a shell with a profiled inlet and outlet, pilot and standby burners and a nozzle for spraying a liquid component, mainly industrial waste. The shell is mounted on the frame. The burners are located in the outlet of said shell. The nozzle is located inside the shell. The output part of the axial channel of the nozzle is made profiled. Inside the shell opposite the outlet of the nozzle, a hollow toroidal ring for supplying fuel gas is installed coaxially or practically coaxially with it. Through channels are made on the inner surface of the ring, connecting the cavity inside the ring with the environment. The main burners for supplying fuel gas with a common collector are installed in the outlet part of the shell. These burners are made in the form of hollow cylindrical shells, the internal cavity of which is connected to the fuel gas supply manifold. In their input part made channels for air supply. In the output part, a divider is installed in the form of a star-shaped shaped figure. The longitudinal axis of these burners are tilted into the inside of the shell (RF Patent No. 2494310 dated 04/26/2012, IPC F23D 11/02 - prototype).

Указанное устройство работает следующим образом.The specified device operates as follows.

Топливный газ подается в трубопроводы газовой горелки горелочного устройства в виде двух потоков - один поток на основные горелки, другой - в полость полого тороидального кольца. Топливный газ внутрь каждой основной горелки подается из общего коллектора, а воздух - через каналы, выполненные в их входной части. Для стабилизации процесса горения, в выходной части каждой основной горелки установлен рассекатель. Поток газа, истекающий из основных горелок, воспламеняется при помощи дежурной и запальной горелок.Fuel gas is supplied to the pipelines of the gas burner of the burner device in the form of two streams - one stream to the main burners, the other to the cavity of the hollow toroidal ring. Fuel gas inside each main burner is supplied from a common collector, and air is supplied through channels made in their inlet part. To stabilize the combustion process, a divider is installed in the output of each main burner. The gas stream flowing out of the main burners is ignited by the pilot and pilot burners.

Промышленные стоки подаются во входную часть форсунки и далее движутся к выходной части осевого канала. Проходя профилированный выходной канал, струя промышленных стоков профилируется и приобретает форму выходной части наконечника, в данном случае, форму звезды с четырьмя лучами. Такое профилирование позволяет уменьшить характерный поперечный размер струи, увеличить периметр контакта компонентов топлива, в данном случае - жидких промышленных стоков и воздуха между собой, и, в конечном итоге, уменьшить длину нераспавшейся части жидкости.Industrial effluents are fed into the inlet of the nozzle and then move to the outlet of the axial channel. Passing a profiled output channel, the stream of industrial effluents is profiled and takes the form of the output part of the tip, in this case, the shape of a star with four rays. Such profiling allows you to reduce the characteristic transverse size of the jet, increase the perimeter of the contact of the fuel components, in this case, liquid industrial effluents and air, and, ultimately, reduce the length of the non-disintegrated part of the liquid.

Для регулирования степени профилирования используется профилированный наконечник, наружная поверхность которого эквидистантна или практически эквидистантна внутренней поверхности форсунки, установленный с возможностью осевого перемещения внутри форсунки. При выдвижении вперед, по потоку, происходит увеличение толщины лучей профилированной струи промышленных стоков в виде звезды с четырьмя лучами, при движении назад, против потока, происходит утонение. Оптимальная толщина лучей струи подбирается в зависимости от режима работы горелки.To control the degree of profiling, a profiled tip is used, the outer surface of which is equidistant or almost equidistant to the inner surface of the nozzle, mounted with the possibility of axial movement inside the nozzle. When advancing forward, in a stream, there is an increase in the thickness of the rays of the shaped jet of industrial effluents in the form of a star with four rays, when moving backward, against the stream, thinning occurs. The optimum thickness of the jet rays is selected depending on the mode of operation of the burner.

Из полости полого тороидального кольца, через сквозные каналы, выполненные в его стенках, подается топливный газ в виде дискретных струй, по числу каналов. Газ подается со скоростью звука. В этом случае расширение продуктов смесеобразования происходит по струям топливного газа, как по твердому телу, причем указанные струи в этом случае играют роль пространственной решетки, в виде нескольких лучей с общим центром, расположенным в месте пересечения струй, что также способствует улучшению условий смесеобразования.From the cavity of the hollow toroidal ring, through the through channels made in its walls, fuel gas is supplied in the form of discrete jets, according to the number of channels. Gas is supplied at the speed of sound. In this case, the expansion of the products of mixture formation occurs along the jets of fuel gas, as a solid body, and these jets in this case play the role of a spatial lattice, in the form of several rays with a common center located at the intersection of the jets, which also improves the conditions of mixture formation.

Подготовленная таким образом смесь, состоящая из частиц промышленных стоков, воздуха и топливного газа, подается к выходу из обечайки, где воспламеняется при помощи основных горелок, имеющих общий коллектор подачи топливного газа и сгорает.The mixture thus prepared, consisting of particles of industrial effluents, air and fuel gas, is fed to the outlet of the shell, where it is ignited using the main burners, which have a common fuel gas supply manifold and burns.

Недостатком данного устройства является неполная нейтрализация промышленных стоков, что приводит к загрязнению окружающей среды.The disadvantage of this device is the incomplete neutralization of industrial effluents, which leads to environmental pollution.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и повышение эффективности процесса нейтрализации за счет повышения качества распыливания промышленных стоков.The objective of the invention is to remedy these disadvantages and increase the efficiency of the neutralization process by improving the quality of atomization of industrial effluents.

Решение указанной задачи достигается тем, что предложенное устройство для термической нейтрализации промышленных стоков согласно изобретению содержит обечайку с профилированным входом и выходом, установленную на раме, дежурную горелку, расположенную внутри обечайки, горелку, расположенную на оси обечайки и представляющую собой полый цилиндрический корпус, соединенный с трубопроводом подачи топливного газа, трубу, соосно установленную внутри корпуса и соединяющую трубопровод подачи промышленных стоков с пневматической форсункой, расположенной в выходной части корпуса горелки и состоящей из наконечника, по которому подаются промышленные стоки, при этом осевой канал наконечника в выходной части выполнен глухим, а на его цилиндрической поверхности расположены равномерно по окружности радиальные отверстия, сопла, имеющего форму трубки Вентури, причем внутри него расположен соосно наконечник, а на его торце закреплена заглушка, в которой под углом к оси горелки выполнены отверстия, при этом на наружной поверхности корпуса горелки равномерно по окружности установлены трубки, в выходной части которых установлены форсунки.The solution to this problem is achieved by the fact that the proposed device for the thermal neutralization of industrial effluents according to the invention contains a shell with a profiled input and output mounted on the frame, a standby burner located inside the shell, a burner located on the shell axis and representing a hollow cylindrical body connected to the fuel gas supply pipe, a pipe coaxially mounted inside the housing and connecting the industrial waste water supply pipe to a pneumatic nozzle, p located in the output part of the burner body and consisting of a tip through which industrial effluents are supplied, while the axial channel of the tip in the output part is blind, and on its cylindrical surface there are radial holes of a nozzle having the form of a Venturi tube uniformly around the circumference, and inside the tip is located coaxially, and a cap is fixed at its end, in which holes are made at an angle to the axis of the burner, while on the outer surface of the burner body they are uniformly installed around the circumference tubes, in the output part of which nozzles are installed.

Предлагаемое устройство для термической нейтрализации промышленных стоков за счет своих отличительных признаков обеспечивает решение поставленной технической задачи - повышение эффективности процесса нейтрализации промышленных стоков за счет повышения качества распыливания промышленных стоков.The proposed device for thermal neutralization of industrial effluents due to its distinctive features provides a solution to the technical problem - increasing the efficiency of the process of neutralizing industrial effluents by improving the quality of atomization of industrial effluents.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан вид спереди устройства для термической нейтрализации промышленных стоков, на фиг. 2 - вид сверху устройства для термической нейтрализации промышленных стоков, на фиг. 3 - вид справа устройства для термической нейтрализации промышленных стоков, на фиг. 4 - продольный разрез горелки устройства для термической нейтрализации промышленных стоков, на фиг. 5 - выносной элемент А - продольный разрез пневматической форсунки горелки устройства для термической нейтрализации промышленных стоков.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a front view of a device for thermally neutralizing industrial effluents, FIG. 2 is a top view of a device for thermally neutralizing industrial effluents, FIG. 3 is a right side view of a device for thermally neutralizing industrial effluents, FIG. 4 is a longitudinal section through a burner of a device for thermally neutralizing industrial effluents; FIG. 5 - remote element A is a longitudinal section of the pneumatic nozzle of the burner of the device for thermal neutralization of industrial effluents.

Предложенное устройство для термической нейтрализации промышленных стоков содержит обечайку 1 с профилированным входом и выходом, установленную на раме 2, дежурную горелку 3, расположенную внутри обечайки 1, горелку 4, расположенную на оси обечайки 1. Горелка 4 включает в себя: полый цилиндрический корпус 5, соединенный с трубопроводом подачи топливного газа, трубу 6, соосно установленную внутри корпуса 5 и соединяющую трубопровод подачи промышленных стоков с пневматической форсункой 7, расположенной в выходной части корпуса 5 горелки 4. Пневматическая форсунка 7 состоит из: наконечника 8, по которому подаются промышленные стоки, при этом осевой канал наконечника 8 в выходной части выполнен глухим, а на его цилиндрической поверхности расположены равномерно по окружности радиальные отверстия 9, сопла 10, имеющего форму трубки Вентури, причем внутри него расположен соосно наконечник 8, а на его торце закреплена заглушка 11, в которой под углом к оси горелки выполнены отверстия 12. На наружной поверхности корпуса 5 горелки 4 равномерно по окружности установлены трубки 13, в выходной части которых установлены форсунки 14.The proposed device for the thermal neutralization of industrial effluents contains a shell 1 with a profiled input and output mounted on the frame 2, a standby burner 3 located inside the shell 1, a burner 4 located on the axis of the shell 1. The burner 4 includes: a hollow cylindrical body 5, connected to the fuel gas supply pipe, pipe 6, coaxially mounted inside the housing 5 and connecting the industrial waste water supply pipe with a pneumatic nozzle 7 located in the output part of the burner body 5 4. Pneum The atomic nozzle 7 consists of: a nozzle 8, through which industrial effluents are supplied, while the axial channel of the nozzle 8 in the output part is blind, and on its cylindrical surface there are radial holes 9, a nozzle 10 having the shape of a venturi, uniformly around the circumference tip 8 is located coaxially thereto, and a cap 11 is fixed at its end, in which holes 12 are made at an angle to the axis of the burner 12. On the outer surface of the housing 5 of the burner 4 tubes 13 are evenly arranged around the circumference, which installed nozzles 14.

Предложенное устройство для термической нейтрализации промышленных стоков работает следующим образом.The proposed device for thermal neutralization of industrial effluents works as follows.

На дежурную горелку 3 подается топливный газ. Из системы управления подается команда на розжиг дежурной горелки.Fuel gas is supplied to the standby burner 3. A command is issued from the control system to ignite the standby burner.

После розжига дежурной горелки 3 в горелку 4 подается топливный газ и промышленные стоки.After ignition of the standby burner 3, fuel gas and industrial effluents are supplied to burner 4.

Топливный газ подается во внутреннюю полость корпуса 5 горелки 4. Часть топливного газа через трубки 13 и форсунки 14 поступает в атмосферу, где он смешивается с воздухом и образуется горючая смесь. Данная горючая смесь поджигается пламенем дежурной горелки 3 и бездымно сгорает. Оставшаяся часть топливного газа поступает в пневматическую форсунку 7.Fuel gas is supplied to the internal cavity of the burner body 5 4. A part of the fuel gas through the tubes 13 and nozzles 14 enters the atmosphere, where it is mixed with air and a combustible mixture is formed. This combustible mixture is ignited by the flame of the standby burner 3 and burns smokeless. The remaining part of the fuel gas enters the pneumatic nozzle 7.

Промышленные стоки подаются по трубе 6 в наконечник 8 пневматической форсунки 7. В наконечнике 7 промышленные стоки распределяются между радиальными отверстиями 9.Industrial drains are fed through a pipe 6 to the tip 8 of the pneumatic nozzle 7. In the tip 7, industrial drains are distributed between the radial holes 9.

Топливный газ, поступающий в пневматическую форсунку 7, подается в сопло 10. Струя промышленных стоков, выходящая из каждого радиального отверстия 9 наконечника 8, внедряется в поперечный высокоскоростной поток топливного газа, при этом происходит многократное дробление капельных потоков жидкости. Полученная газожидкостная смесь поступает через отверстия 12, выполненные в заглушке 11, в атмосферу, где она смешивается с воздухом, образуя горючую смесь, которая воспламеняется от высокотемпературных продуктов сгорания топливного газа, поступающего через трубки 13 и форсунки 14, и бездымно сгорает.The fuel gas entering the pneumatic nozzle 7 is supplied to the nozzle 10. A stream of industrial effluents emerging from each radial opening 9 of the nozzle 8 is introduced into the transverse high-speed flow of fuel gas, with multiple crushing of droplet fluid flows. The resulting gas-liquid mixture enters through the openings 12, made in the plug 11, into the atmosphere, where it mixes with air, forming a combustible mixture, which is ignited by the high-temperature combustion products of the fuel gas entering through the pipes 13 and nozzles 14, and burns smokeless.

Использование предложенного технического решения позволит повысить эффективности процесса нейтрализации промышленных стоков за счет повышения качества распыливания промышленных стоков.Using the proposed technical solution will improve the efficiency of the process of neutralizing industrial effluents by improving the quality of atomization of industrial effluents.

Claims

A device for thermal neutralization of industrial effluents, containing a shell with a profiled inlet and outlet mounted on the frame, a standby burner located inside the shell, a burner located on the shell axis and representing a hollow cylindrical body connected to the fuel gas supply pipe, a pipe coaxially mounted inside the casing and connecting the pipeline for supplying industrial effluents with a pneumatic nozzle located in the output part of the burner casing and consisting of a tip industrial effluents are supplied to it, while the axial channel of the tip in the output part is blind, and on its cylindrical surface there are radial holes of a nozzle having the form of a Venturi tube uniformly around the circumference, with a nozzle aligned coaxially and a cap fixed to its end, in which holes are made at an angle to the axis of the burner, while on the outer surface of the burner body there are tubes evenly arranged around the circumference, nozzles are installed in the outlet part of them.