DK163742B - Gasafbraendingsblus - Google Patents

Description

DK 163742 B

i

Den foreliggende opfindelse angår et blus, der benytter vand til undertrykkelse af støj og stråling, og som omfatter et Coanda-1egerne og en tilførselsledning for højtryksbrændselsgas, hvorhos udmundingen af tilførselsledningen grænser ind til Coanda-1egernet og er i 5 stand til at lede højtryksbrændselsgassen hen over Coanda-1egernets ledeoverflade, således at omgivende luft iblandes brændselsgasstrømmen.

I forbindelse med blusafbrænding på offshore-udstyr, navnlig i 10 marginale feltanlæg og tankskibsbaserede blus er det ønskeligt, at stråling og støj fra blusset er mindst mulig. Den foreliggende opfindelse er rettet mod løsning af dette problem.

Blus til bortskaffelse af brændbare gasser har to hovedstøjkilder.

15 For det første fremkommer der støj, som resultat af forbrændingen af brændselsgassen, hvilken støj generelt er lavfrekvent. Derudover fremkommer der støj, som resultat af udstrømningen af en gasstrøm med høj hastighed fra dens udledning, hvilken støj frembringes af turbulensen i strømmen. Denne støj er af højere frekvens (typisk af 20 størrelsesordenen 1 til 8 kHz) end forbrændingsstøjen og har almindeligvis form af en fløjtelyd.

Strålingen fra flammen kan være en ulempe for mandskabet og medføre udgifter til afskærmning. Strålingen synes at hidrøre fra emissionen 25 fra varme carbonpartikler i flammen.

Det er kendt, at når forlængelse af en læbe på mundingen af en spalte, gennem hvilken der udstrømmer et fluidum under tryk, progressivt afviger fra spaltens akse, har strømmen af fluidum, der 30 udstrømmer gennem spalten, tendens til at hænge ved den forlængede læbe, hvorved der frembringes et tryktab i det omgivende fluidum, hvorved fluidum bringes til at strømme mod lavtryksområdet. Dette fysiske fænomen kendes som Coanda-effekten, og et legeme, der udviser denne effekt, kaldes et Coanda-1egerne. Almindeligvis er 35 Coanda-1egernet af (a) den indre venturi formede type, i hvilken fluidum under tryk strømmer ud fra en munding nær venturihalsen og føres mod halsen, eller (b) den udvendige type, i hvilken fluidum under tryk strømmer ud fra en munding og ledes udad over en ydre ledeflade på et Coanda-legeme.

DK 163742 B

2

Blusset ifølge den foreliggende opfindelse og af den ovenfor angivne art er ejendommelig ved, at det omfatter en injektor til indføring af vand i tilførselsledningen på et sted, der ligger opstrøms for udmundingen af tilførselsledningen, hvorved vanddråber kan indføres 5 i højtryksbrændselsgassen inden dennes udstrømning fra udmundingen.

I blusset kan der benyttes Coanda-legemer af både type (a) eller (b).

10 Fortrinsvis omfatter blusset et.ydre Coanda-1egerne, hvis basisdel er anbragt over udmundingen af et brændselsgastilførselsrør, således at der dannes en ringformet udmundingsspalte, der er i stand til at lede udstrømmende brændselsgas hen over den krumme afbøjningsdel af Coanda-1egernet, idet der til indsprøjtning af vand er tilvejebragt 15 et organ, der har sin udmunding anbragt i brændselsgastilførselsledningen og opstrøms for spalten. Vandindsprøjtningsorganets udmunding kan for eksempel være et rør med en åben ende, et rør med et perforeret endestykke eller en forstøvningsdyse. Andre udførelsesformer omfatter en ring af huller i hovedledningens væg eller en 20 dyse anbragt på væggen og som peger radialt indad. Indføring af vand i brændselsgastilførselsrøret foranlediger, at en vand/brændselsgas-tofasesammensætning føres gennem spalten og henover Coanda-afbøj-ningsoverfladen. Vand/brændselsgas-sammensætningen varieres ved at ændre strømningshastigheden for brændselsgas eller vand.

25

Til alene at nedsætte strålingen fra blusset kan der sprøjtes eller spredes vand direkte ind i flammen. For eksempel kan der fra et ydre tilførselsrør rettes en vandstråle ind i flammen.

30 Opfindelsen vil i det følgende blive beskrevet i form af eksempler og under henvisning til den tilhørende tegnings fig. 1 til 3, hvor: fig. 1 viser et vertikalt snit gennem et blus ifølge opfindelsen, fig. 2 illustrerer den termiske strålings ændring i afhængighed 35 af vandindholdet i brændselsgassen for et vandindsprøjt ningssystem, som det i fig. 1 viste, og fig. 3 viser forholdet mellem nedsættelse af støjniveauer (dB(A)) og vandindholdet i brændselsgasstrømmen.

DK 163742 B

3 I fig. 1 har et blushoved et tulipanformet Coanda-1egerne 1 anbragt med sin plane basisdel 2 på tværs af udmundingen af en højtryks-brændselsgastilførselsledning 3, således at der dannes en ringformet gasudledningsspalte 4, som er i stand til at lede brændselsgas hen 5 over den krumme afbøjningsdel 5 af legemet. Brændselsgassen kan blandes med en oxygenholdig gas.

Et horisontalt rør 6, der har en opadpegenede albue, er ført gennem væggen af brændselsgastilførselsledningen til dannelse af en 10 vandindsprøjtningsdyse 7, som er koncentrisk med tilførselsledningen 3. Det horisontale rør 6 er forbundet til en vandkilde (ikke vist). Dysemundingen 7 kan være af den forstøvende type, en flad plade med huller eller simpelthen et rør med åben ende. Dysemundingen 7 kan ligge nær udmundingsspalten 4 men er fortrinsvis anbragt opstrøms 15 for spalten.

Tænding af blusset opnås ved et pilotantændingssystem (ikke vist), som er anbragt i nærheden af toppen af Coanda-1egernet.

20 Under brug føres brændselsgas langs tilførselsledningen 3, og gassen kommer ud af spalten 4 som et tyndt, horisontalt lag. Idet gassen strømmer over den krumme Coanda-overflade 5 ændres strømmen fra horisontal til vertikal. Dette frembringer en lavtrykszone i den omgivende luft og inducerer derved en strøm af brændselsgas og 25 medrevet luft. Brændselsgas-luftblandingen antændes, og under normale driftsbetingelser slikker den resulterende flamme rundt om og op over Coanda-1egernet 1.

Der indsprøjtes derpå kontinuerligt vand gennem dysen 7. Vandet 30 føres med brændselsgassen og danner en tofaseblånding, som strømmer ud fra spalten 4. Eksempler på virkningen på støj og stråling fra blusset efter vandindsprøjtningen fremgår af resultaterne. Vandstrømmen blev langsomt øget under hyppige pauser for at muliggøre stabilisering af forholdene i tilførselsrøret og i blusset.

35 (Støj og udstråling fra blusset blev målt med ikke viste støj-og udstrål i ngsmåleapparater).

Eksperimenterne blev fortsat indtil flammen på blusset lettede, idet 4

DK 163742 B

den begrænsende blusstrøm eller vandstrøm blev nået. Blusset blev derpå brændt alene på gas indtil ledningen var tømt for tilbageværende væske, hvorpå der blev lukket for gastilførslen, og et nyt sæt betingelser blev valgt.

5

Fig. 2 viser nedsættelsen af termisk stråling i relation til procent vandstrøm fra et udvendigt Coanda-blus, hvor udmundingsspaltebredden af blusset var 8,5 mm bred. Blusset blev opereret ved 147.000 standard m3 brændselsgas per dag. Der er vist en direkte sammenhæng 10 mellem nedsættelse af strålingen og den procentvise vandmasse i brændselsgasstrømmen. Eksperimenterne blev udført med ferskvand og havvand. Der blev ikke observeret nogen forskel, men den spektrale imission fra natrium gav havvandsflammen en gul farve.

15 Fig. 3 viser en graf, der illustrerer nedsættelsen af støjniveauet (dB(A)) i relation til den procentvise vandmasse i brændselsgasstrømmen. Støjmålingerne blev udført med et Briiel og Kjær oktav-båndstøj-præcisionsmåleapparat. De høje frekvenser (jetstøj) reduceres med op til 7 dB ved forøgelse af vandmassen, og dette er 20 tydeligt hørligt. De lave frekvenser forblev i alt væsentligt konstant. Grafen indicerer en nedadrettet trend for støjen ved øget procent vandmasse, og ved 60% vandmasse i brændselsgassen er støj-nedsættelsen af størrelsesordenen 3 dB(A).

25 30 35

Claims (4)

1. Blus, der benytter vand til undertrykkelse af støj og stråling, og som omfatter et Coanda-1 egerne og en tilførsel si edning for høj- 5 tryksbrændselsgas, hvorhos udmundingen af tilførselsledningen grænser ind til Coanda-1 egernet og er i stand til at lede højtryksbrændsel sgassen hen over Coanda-1egernets ledeoverflade, således at omgivende luft iblandes brændselsgasstrømmen, kendetegnet ved, at blusset omfatter en injektor til indføring af vand i tilfør-10 selsledningen på et sted, der ligger opstrøms for udmundingen af tilførselsledningen, hvorved vanddråber kan indføres i højtryksbrændsel sgassen inden dennes udstrømning fra udmundingen.

2. Blus ifølge krav 1, kendetegnet ved, at vandind- 15 føringsinjektoren omfatter en tilførselsledning med en dyse udmunding.

3. Blus ifølge krav 2, kendetegnet ved, at dyseudmundingen har form af et perforeret endestykke eller et forstøvnings- 20 eller sprøjtehoved.

4. Blus ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at det omfatter organer til ændring af vand/ brændselsgas-sammensætni ngen, der udstrømmer fra udmundingen. 25 30 35