NO149601B - Fakkel - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører fakler og mer spesielt fakler med flammestabilisatorer.

Driften av kjemiske anlegg, raffinerier, off-shore-oljeproduksjon og andre produksjoner krever ofte sikker og effektiv fjerning av forbrenningsgasser. Det er blitt benyttet flere forskjellige typer fakler i denne forbindelse, innbefatt-ende rørformede fakler som er relativt enkle fakler, som er utformet fra et rør med en åpen øvre ende ved hvilken brennstoffgass antennes. Imidlertid har man funnet at faklene ofte er følsomme for vindhastighet og variasjon i gasstrøm, noe som kan bevirke en løfting eller slukking av flammen.

Foreliggende oppfinnelse er rettet mot fakler som er mer stabile, har en lengre driftstid og som lettere kan antennes ved gitte vindhastigheter og gasstrømningshastigheter ved innsetting av en flammestabiliseringsinnretning. Videre skal fakkelen ifølge oppfinnelsen kunne drives ved et lavere mottrykk enn vanlige flammestabilisatorer av ledeplatetypen som bevirker resirkulasjon og turbulens. Foreliggende oppfinnelse gir en redusert motstand mot gasstrøm og et lavere mottrykk letter bruken av rørfakler for fjerning av raffinerings- og produksjons-fakkelgass.

Det er således ifølge oppfinnelsen tilveiebragt en fakkel som omfatter et i det vesentlige vertikalt plassert rør beregnet på å tilføres forbrennbar gass, hvilket rør har en flammestabilisator som omfatter en sylinder som er koaksial med og som ligger helt eller hovedsakelig i røret, idet lengden av sylinderen i røret er mellom 10 og 40 ganger den midlere ringavstand mellom røret og sylinderen, idet sylinderen har en divergerende del ved utløpet av røret, hvilken divergerende del divergerer i retning av gasstrømmen gjennom røret i en vinkel fra 20° - 40° fra horisontallinjen. Fortrinnsvis har den divergerende del form av en avkortet kjegle.

Flammestabilisatoren kan festes til røret ved hjelp av sveising, bruk av flenser eller andre egnede festeinnret-ninger.

Flammestabilisatoren adskiller en liten del av brenn-stoff gassen i fakkelrøret. Denne gass retarderes ved friksjon i ringrommet mellom røret og stabilisatoren og tillates så å ekspandere gjennom det koniske utløp. Denne virkning tilveie-bringer en■smal stabil flamme som har en tendens til å stabilisere hovedgassflammen som tilføres av gasstrømmen gjennom røret.

Flammestabilisatoren er gjort tilstrekkelig tynn til

å unngå vesentlige problemer med turbulens samtidig som den er tilstrekkelig robust til å motstå fakkeltemperaturbetingelsene. Stabilisatoren fremstilles av metall eller varmemotstandsdyktig materiale og er hensiktsmessig fremstilt av stål.

Fortrinnsvis, særlig under bruk på en plattform er strålings- og/eller vindbeskyttelser forbundet med fakkelen.

En egnet vindavbøyningsinnretning er beskrevet i britisk patent nr. 795664. Fortrinnsvis benyttes hjelpe- eller antennelseslys på en fakkel med flammestabilisator.

Oppfinnelsen skal i det følgende nærmere beskrives ved hjelp av et utførelseseksempel som er fremstilt på tegningen .

Tegningen viser et vertikalsnitt gjennom en rørfakkel med en flammestabilisator ifølge oppfinnelsen festet til utløpet.

Den øvre del av den vertikale rørfakkel er generelt betegnet med 1. Denne er utformet som et metallrør med sirku-lært tverrsnitt og en indre diameter på ca. 25,4 cm og tilføres brennstoffgass. En flammestabilisator omfatter en ca. 15 cm lang sylinder 2 med en ytre diameter på 24,1 cm og som ligger i røret 1 og har en divergent topplassert konus 3 som ligger utenfor røret 1 ved dets utløp 4. Divergeringsvinkelen for konusen 3 er 30° i forhold til horisontalplanet, og konusens lengde er ca. 5 cm.

Ved drift av fakkelen tilføres et gassformet brenn-stoff fra en forrådskilde (ikke vist) gjennom det vertikale rør 1 til fakkelen. En liten del av brennstoffet som går gjennom røret 1 adskilles fra hovedstrømmen og passerer langs ringrommet mellom røret 1 og sylinderen 2. Denne gass retarderes ved rørfriksjonen og passerer så ut av det koniske utløp 3. Således tillates en liten stabil flamme å utvikle seg over det koniske utløp 3 som benyttes for å stabilisere den hurtigere strømmende hovedgasstrøm gjennom den sentrale kanal som av-grenses av sylinderen 2.

Nedenstående tabell viser resultater som er oppnådd med en fakkel i sammenligning med en mer vanlig flammestabilisator av ledeplatetypen, hvor ledeplatene hindrer gasstrømmen i å bevirke at den retarderes og danner turbulens. Tabellen viser at bruken av ledeplatestabilisatorer har en tendens til å føre til høye og uønskede fakkeltemperaturer og redusert trykktap i røret.

Ytterligere prøver for en rekke strømningshastigheter viste at flammestabiliteten til flammen var avhengig av konus-vinkelen for flammestabilisatoren. Således ble det funnet at en konusvinkel større enn 40° (fra horisontalplanet) medførte at flammen hadde en tendens til å løftes opp og enhver vind hadde en tendens til å slukke flammen. Ved konusvinkler mellom 20° og 40° ble en holdeflamme anbragt ved pipeutløpet som hadde en tendens til å stabilisere hovedflammen. Ved konusvikler mindre enn 40° hadde brennstoffgassen en tendens til å resirku-lere rundt fakkelrøret og bevirke at fakkelspissen ble uønsket varm.

En tilsvarende type avhengighet for flammestabiliteten ble også oppnådd ved variasjon av lengden til flammestabili-satorsylinderen i munningen til fakkelrøret. For en sylinder-lengde i røret på mindre enn 10 ganger den midlere ringavstand mellom rør og sylinder hadde en flammeløfting tendens til å opptre og flammestabiliteten blir oppnådd bare når sylinderleng-den i røret var ti eller flere ganger ringavstanden.

Lengden til den koniske del av flammestabilisatoren er kritisk for stabiliteten til flammen og påvirker også temperaturen og følgelig driftstiden for stabilisatoren.

Ved konuslengder mindre enn den mindre ringavstand mellom rør og stabilisator hadde flammen tendens til å bli ustabil og ved konuslengder større enn 20 ganger den midlere ringavstand mellom rør og stabilisator øker temperaturen for flammestabilisatoren til uakseptable nivåer, dvs. bevirket strukturell nedbrytning.

Claims (3)

1. Fakkel, omfattende et i det vesentlige vertikalt an-ordnet rør beregnet på å få tilført forbrennbar gass, karakterisert ved at røret har en flammestabilisator som omfatter en sylinder som er koaksial med og ligger helt eller delvis i røret, idet sylinderens lengde i røret er ti eller flere ganger den midlere ringavstand mellom rør og sylinder, at sylinderen er utformet med en konus på toppen ved utløpet av røret, hvilken konus divergerer i retning av gasstrømmen gjennom røret i en vinkel fra 20° - 40° fra horisontalplanet, idet lengden til konusen er mellom 1 og 20 ganger den midlere ringavstand mellom rør og sylinder.

2. Fakkel ifølge krav 1,karakterisert ved at den divergerende del har form av en avkortet kjegle.

3. Fakkel ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at flammestabilisatoren er fremstilt av stål.