NO791919L - Apparat for forbrenning av raaolje. - Google Patents

Description

Apparat for forbrenning av råolje.

Foreliggende oppfinnelse angår et apparat for forbrenning av råolje. Apparatet strekker seg utover fra siden på

en offshore plattform.

Under boring og tetting av offshore-brønner er det ofte nødvendig å ta hånd om store mengder olje som produseres under disse operasjoner. Oljen.kan midlertidig lagres i tanker på plattformen, men til slutt må oljen enten skipes til land, tømmes i sjøen, eller tas hånd om på annen måte. Som kjent, forsårsaker ol-je som tømmes på sjøoverflaten, stor økologisk skade, og det fore-ligger idag mange forskrifter som forbyr slik dumping av olje. Å bringe oljen til land med et tankskip, er vanskelig eller umulig når værforholdende er ugunstige. Råoljen kan også være forurenset og uten økonomidk verdi, slik at det opp at Ar nye problemer når oljen skal tas hånd on» på land.

En har gjort forsøk på A løse problemet mod avhending av oljon (se US patenter 3 565 562 og 3 6^2 237), men ingen av disse forsøk har ført til de vesentlige fordeler ved fremgangsmåten og apparatet ifølge foreliggende oppfinnelse.

Ifølge foreliggende oppfinnelse tilveiebringes\~ Je* apparat for forbrenning av råolje som utvinnes fra en oljebrønn, innbefattende en selvbærende bom eller utligger som er forbundet med en olJebrønn-platform, idet utliggeren har en brenner for forstøvning av den oljen somBkal brennes, samt for å bedre oljen med et gassformet forstøvningsraedium og/eller vann for å bedre oljens forbrenning.

Oppfinnelsen skal i det følgende nærmere forklares under

henvisning til . tegningene hvor»

Fig. 1 er et siderisa av apparatet ifølge foreliggende

oppfinnelse, montert på en olJebrønn-platform,

Pig. 2 er et grunnriss av oppstrøras-utliggeren,

Flg. 3 er et; aldariss av fig. 2,

Fig. 4 or et grunnriss av nedstrøma-utliggeron og brenneren,

Fig. 5 or et sideriso av flg. h,

Pig. 6 er et perspektivrlsa, delvis 1 snitt, av brenneropplagringen og den delen av utliggeren som er festet til denne,

Pig. 7 er et delsnitt langs linjen 8-8 i fig. 10,

Pig. 9 er et delsnitt langs linjen 9-9 1 flg. 10,

Fig. 10 er et enderiss av brenneren.

Fig. 11 er et siderisa delvis i snitt av brenneren ifølge

foreliggende oppfinnelse,

Pig. 12 er et snitt av endén av brenneren i fig. 11,

Fig. 1^ er et snitt av en foretrukket utføringsforra av

brenneren ifølge foreliggende oppfinnelse,

Pig. 14 er et sideriss delvis i snitt av en utførelBesform

av foreliggende oppfinnelse som anvender en forbrenningsovn, og Pig. 15 er et enderiss langs linjen 15-15 i fig. 14.

Få fig. 1 er apparatet ifølge foreliggende oppfinnelse vist montert på en offshore oljeplatform 21 omgitt av vann 22. Apparatet er fortrinnsvis dreibart forbundet med dekket til platformen 21 ved hjelp av en pinne eller bolt 47, som best vist i fig. 6, som forbinder utliggeren, generelt engltt rned tallet 20 til brenneropplagringen, gonerølt angitt ved tallet 66. Ved at bolten 47 utgjør det eneste organ for forbindelse mellom utliggeren 20 og opplagringon 66, lean utliggeren 20 svinge om bolten 47 og svinges ut av veien når dette er ønskelig, f.eks, når en slepebåt eller tankbåt skal legge til platformen. Utliggeren 20 kan være stivt festet til platf ormen 21 ved å sveise utliggeren 20 til opplagri.ngen 66 eller ved andre kjente midler, men det er sterkt foretrukket at utliggeren 20 er avlngbart forbundet mad platformen 21.

Ved enden av utliggeren 20 er montert en brenner 25 gjennom hvilken olje presses forut for antennelse. De langsgående eller horisontale elementer i utliggeren er fortrinnsvis bygget opp av rørledninger 31 og 52 som fører olje og gassformet forstøvnings-■ medium til brenneren 23, hvorved utliggerensSO vekt reduseres vesentlig og slik at den kan strekke sog over en betydelig lengde, dvs. fra omtrent JO meter eller mer over kanten av platformen 21 uten at det er nødvendig med understøttelse fra kraner, kabler eller andre støtteorganer. Dersom imidlertid utliggeren 20 ikke trenger å være'selvb-Tren.de ot; vekten ikke nr kritisk, kan bori-sontalelementene være konstrukBjonsstål ell^r tilsvarende konven-sjonelt konstruksjonsmateriale som er velkjent i fngot. Olje kan føres til brenneren. 23 på hvilken som helst kjent måte, f.eks,

ved hjelp av stive eller fleksible rørledninger,

Utliggeren 20 består av to seksjoner som generelt er angitt ved tallene 24 og 25. Tallet 24 vil i det følgende angl oppstrøme-utliggeren, mens tallet 25 i det følgende skal engi nedstrøms-utllggeren,

Oppstrøms-utllggeren 2<J>;ar vist i fig, T: og 3«Da øvre langsgående eller horisontale bweelementer til oppstrøms-iitltggeren 24 er i*ør eller rørledninger 32 som fører ot gas a format foratøv-nirajaæédlum' til brenneren 23» Det ga saf ormede* forstøvnlngsmediwm kan omfatte luft, vann, naturgass eller lignende, eller blandinger av dette, men luft for©trekkes. De nedre langsgående bæreelementer er fortrinnsvis rør eller rørledninger 31' sotn f ««rer olje til brenneren 23. I flg»7 er vist et enderios av utliggeren 24, hvorav fremgår at to oljerør 31-31 Ugger side ved side ved bunnen av utliggeren. Rørene 32 og 31 er forbundet v«id hjelp av avstivere 38 som danner spisse vinkler med rørledningene 5i. og 32, og ved hjelp av vertikale avstivere 39-ns>r enden av rørledningene. På toppen av bommen 24 er anordnet en gangvei 27 med et rekkverk eller en reling 29 og et håndtau 28, Direkte under gangveien 57 <?rAnordnet vannledninger 3'»-3^ for føring av vann til området re»r brønnarené

Ved ...sn ende av utliggeren 24 er anordnet en vesentlig tre-kantformet metallplate 51 som or vist i fig. 2 og flg. 6. Platen 51 bar to ribber 52-32'«orn gir den øket styrke og stivhet. Platon er stivt festet til rørledninger 32 ved hjelp av sveising «lier på annan©gnet kjent måta. Platen er ogaå forbundet med den vertikale avstiver 5h, hvilken avstiver Igjen er forfrund-st mad rørledninger 31 ved hjelp av en brakett 60. Platen 51 nar en flens 56 som er anordnet ved toppen av den vertikale avstiver 5^ og forbundet roed avstiverne 52 som er forsynt med hull 57 l*or opptagelse av bolten 47. Også anordnet vertikalt.under hullet 57 og i flukt med dette er hull 58 i platan 51 o&et hull 59 1 braket ten 60. Hullene 57*53 og 59 opptar bolten 4.7hvorved utliggeren 20 forbindes med platformen 21. Utliggeren 24 har også fleksible .Klanger 63 oorn er forbundet med vannledningene 3^» hvilke slanger igjen er forbundet med et vannforr&d (Ikke vist) på platformæn Si. De fleksible for-bindelser muliggjør at utliggeren kan svinges cm bolten 47.

Som tidligere angitt, «r utliggeren 24 forbundet med brenneropplagringen 66 ved hjelp av bolten 47, slik det best fremgår av flg. 6. Brenneropplagr ingen 66 innb* f at Ur tre l firar-' eller -fot-elementer 63 som er anordnet med tilnærmet 45° innbyrdes avstand og fast festet til platformdekket ved -'hjolp av kjente organer, så som sveising, bolting o.l, DeE innbyrdes avstandsforhold mellom elementene 68 opprettholde» ved hjelp av avstivere 77. Fra tutm-elementene 68 strekker aeg oppover tre vertikale støtter 70 og tre avstivere 72 som strekker seg fra bu rma 1 enre ut e .ne n 68 ender i api iss vinkel opp til toppen av do vertikale støttor 70 til hvilke da er forbundet ved hjelp av sve it» ing e.l. Tc avstivere 76 er anordne t mellom de vertikale støtter 70. Fra skjeri lyspunktene meil00 de vertikale støtter fO og avstivere 72 strekker seg. utover tre horisontale avstivere 74 som i sine ender er'forbundet med en hyloe-brakett 50. Braket ten 50 omfatter en hylse 4-9 for opptagelse av bolten. 47. Direkte under hylsen 49 og 1' flukt med denne er anordnet en hylse 49abofi -er opptatt i bunnelanitmtune 68 ved doren akjsaringBpunkt for opptagelse av nedre éndo av bolten 47.

For befestigttlse av utliggeren 20 til bro imeropplagringen 06 svinges bommen på. plass ved hjelp av nn kran eller lignende anordning, hullene 56, 36, og 59 bringes i. flukt med hylsene.4^ og 49a, og bolten 47 innføres. Krans troppene kan så fjerne», og utliggeren vil være ■ sel viserende, også når en av mannskapet går ut på gangveien for å tenne brenneren.

NedstrømB-utllggeren 25 er vist i detalj i fig. 4 og 5. Utllggerseksjonen 25 likner 24 ved at oljerørledninger 31 utgjør

de langsgående bunn-konstrxiksjonselementer på samme måte som i utliggeren 24. Brennere 22-23 er anordnet ved enden av utliggeren 25. Et frontriso av brennerne 23 er visl 1 fig. IQ, og et åetalj-rlBBav selve brenneren er vist i flg. 11 og.12.

Brennerne 23-23 innbefatter et vannrør 40.med en generell sekskantet form som omgir brenneren. Vannrørene 40 er forbundet med brennerne 23 ved hjelp av avstivere 41. Vannrøret 40 er forbundet med vannledningen y\ ved hjelp av fleksible rørledninger 35 vist. 1 fig. 4 og 5«Vannrørene 40 er forbundet med dyser 42 og 43 for utsprøyting av vann. Som det framgår av fig. 10, sprøyter dysene 42 vann i rett vinkel til brennerne 23, slik at det .dannes en vannskjerrn som hindrer at en stor varmemengde strømmer tilbake til platformen. I fig. 8 er vist et tverrsnitt av vannrøret 40 hvorav fremgår at det er uult, og det er vist en dyse 42 montert

på vannrøret med e t vamigjennoraløp 42a i dy .jen.

En rekke dyser 43 og 44 er anordnet lunga de alder av seks-kanten som ligger nærmest sammen, slik det fremgår av flg. 10.

Fig»9 viser et detaljrise av disse dyser. Dot fremgår klart av flg. 9 at dysene 43 generelt sprøyter vann i retning.av brennerne 23*og at dysene 44 sprøyter vann bakover mot utliggeren 25*kn hai'funnet at ved å irmaprøyte vann i flammene som kommer fra brennerne 23*slik det gjøres ved hjelp av dysene 43, forbrennes oljen vesentlig mer effektivtog med vesentlig mindre røkutvikiing. Vannet som sprøytes bakover på platfortnen ved hjelp av dysene 44, bidrar til å hindre overoppheting av plotfonuen som kunne oppBtå i den umiddelbare nærhet av brennerne 23-23»

Som det fremgår av flg. 5, 10 og XI, forbinder krumme olje-ledninger 31a-31a oljeledningene' 31-31 med brennerne 23-23. P4fig. 11 og 12 fremgår at brennerne- 23-23 innbefatter en forholdsvis tykk, skiveformet plate 70 som utgjør nedstrømsenden til .brenne r hu det.

Et rørformet element oi er festet til skiven 79 ved hjelp av gjenger 95 eller på annen konvensjonell måte. Opp at røm sende 11 Oia til det rørformede element Ol er forbundet med rørledningen'32 for det gass-, formede forstøvningsmedluin ved hjelp av sveising eller på annen, kjent måte. En hylse 83 omslutter rørledningen 32 og er forbundet

.ir, ed omfctret spart let til platen 79* Platen 79 holdes mot hylsen 83 ved hjelp av en mutter 98 som er festet til hylsen 83 ved hjelp av gjenger 97- Oppstrømu-endepartiet til hylrasm 83 er forbundet med omkretsen til rørledningen 32 som antydet ved 85» Hylsen 83 har større diameter enn, de rørformede elementer 8l og rørledningen 82, og et ringformet rom 37 ei* anordnet rundt omkretsen til det rør-formede element 8.1 05 rørledningen 32. RørindnIngen 31a er forbundet med hylsen 83 i den hensikt å tilføre råolje til det ringformede rom 87. Et antall portåpninger 89 er utformet i platen 79 gjennom hvilke det gasoforraede forstøvnlngomedium kan utslippe. Utløps-åpningene 91 bar større diameter enn portåpningeno 89»Kanaler 93 1 samme antall aora utløpsåpningene 91 danner forbindelse mellonirådet ringformede rom 87 og utløpsåpningene 91. Det gaosformede forstøv-ningsmediuia som\mnslipper gjennom åpningen» 91»tjener til å trekke olje fra det ringformede rom 87 og inn 1 de respektive utløpsåpnin-ger og til å bryte opp råoljen i små dråper og drive den gjennom åpningene 91.

I Pig. 13 er vist den foretrukne brenner 26 som kan brukes utskiftbart med brenneren i apparatet ifølge foreliggende oppfinnelse. Brenneren 26 atskiller seg fra brenneren 23 hovedsakelig ved at

vann innsprøytes i oljestrømmen og det gassformede forstøvninga-medlum forut for antennelsen av blandingen. Innføringen av vann i blandingen øker vesentlig forbrenningasffektiviteten og gir en draatisk reduksjon av den røkraengde som utvikles ved forbrenning av råoljen. Selv om vann foretrekkes, kan flytende oksygen, eller blandinger av flytende oksygen og vann s.l. anvendes.

Brenneren 26 innbefatter en forholdsvis tykk, skiveformet plate 110 som utgjør brennerhodets nedstrømsende. Et rørformet element 100 som er forbundet med rørledningen 32 ved hjelp ev sveising e.l., er ved hjelp av gjenger forbundet med skiven 110, selv om det rørformede element 100 og de andre elementer som skø.1 be-skrives i det følgende, kan være forbundet på hvilken som helst hensiktsmessig måte så som ved hjelp av sveising e.l. En første hylse 102 omgir fremre 'parti av det rørformede element 100 og rør-ledningen 32. Hylsen 102 cr gjenget til platen 110. Oppstrøros-endepartiet til hylsen 102 er forbundet med omkretsen til det rør-formede element 32 som antydet ved 103. Hylsen 102 har større diameter enn det rørformede element 100 og ledningen 32,og detr^,lit-formede rom 104 er anordnet rundt omkretsen til det rørformede ele ment 100 og rørledningen 32. Rørledningen ^la er .forbundet med hylsen 102 i den hensikt å tilføre råolje i det ringformede ro.w 104.

Platen 110 trykkes mot en andro hylse 106 ved hjelp av en mutter 119»hvilken wutter ved hjelp av gjerder er festet til hylsen 106. Oppatrøms-endepertiet av hylsen 3,06 er forbundet med 'omkretsen til den førete hylse 1^2 son jmtytfe<*->ved 107..Hylsen

106 har større diameter enn hylsen 102, og et. ringformet rom 108 er anordnet rundt omkretsen til hylsen 102. F-n rørstuos 109 er montert p& hylsen 106 for innføring av vann til det ringformede rom 108. Vannledninger (Ikke vist) lik vannledningene 34 og 35 kan anvendes for tilførsel av vann til brenneren 26-.

Et antall pert-åpnlriger 112 er utf ornrøt i platen 110 gjennom hvilke det gaeeformede f ora-tøvningsmediunt kan unnslippe.

Aksene til dise©portåpninger 112 er fortrinnsvis anordnet 1 flukt tied aksene til utløpsåpningene 114. Åpningene 114 har større åpninger enn port åp ni uge rie 112, Kanal or 11.8 1 samme antall som utløpsåpningene 114 danner f orbindelJ*-* re Hom det ringformede rom 104 og utløps åpningene .1.14. Kanaler .11-5 i. samme antall uora utløpsåpningene H4 danner forbindelse wsIIom det ringformede rens 108 og utløpe åpningene 114, Det g*søfarrfi£de I'or3tøvnlngsmedlum som unnslipper gjennom åpningene 114, tjorer til å trekke olje fra det rlngformed?rora 104 aomt vann fra det ringformede rom 108 inn i de respektive u tløp a ipnlnge r for å bryte opp råoljen og vannet til små dråper o>%rir 1 ve dem gjennorn åpningene 114.

Fig. 14 og 15 viser sn annen foret. rukla» t utføringsform ev foreliggende oppfinne.!r-e hvor en fcrbrenrslrg^a vn, generelt angitt ved tallet 121,'er?*n'?rd.not ovrar brenne? ren 23 (siler over brerr-eren 26), idet den erstatter vannrøret 40 vi s- t i •":!.'10. Denne forbrenningsovn har en venturi-1limende virkning ved at luft trekkes inn 1 ovnens 21 oppstrømmende, som vist.ved.piler 122, for å'bidra til forbrenningen nv r åoijeblandingen. Fr? har funnet at denne ovnen veoentllg' bedrer effektiviteten ved fcrbronnJ n og 1 be tyde13 r grad reduserer den røknsnade som frigjør:'."'f::-! forbrenningen. 5.om vist 1 flg..14 og 15, er ovnen 121 forbundet mc-:! brenneren 23 v-.d hjelp av braket ter 127-127. ' Braket tene 1. 27- 127 or forbundet me-3 ovnen 121 ved avstivere 129. Ovnen 121 k".n hevs ges oppstrøms eller nedstrøms på brenneren 23 for oppnåelse av raa';:almal effektivitet ved forbrenning vad hjelp av brake t-tene 127-1.27. På ovnen 121 er

anordnet en vannring 123 med dyser 125 for sprøyting av vann 1

en retning som antydet med pilene 130, mon dysene 125 kan også orienteres utover med en hensiktsmessig vinkel i forhold til ovno-aksen, slik at vannet sprøytes i form av en skjerm som utgjør den ønskede beskyttelse .bakover fra ovnen 121. Vann tilføres vann-rlngen 123 gjénnoss.rørledningen 35. Olje tilføres brenneren 23 (eller brenneren 26) v\?d hjelp av rørlc-lnlngon 3-'.&* Vannet som sprøytes fra dysene 125*gir en mor effektiv og renere forbrenning, som tidligere beskrevet. Pilen 131 angir etrømmen av gaosformet forstøvningsmedium inn i brenneren 23, og polene 132'angir kjegle-"konturen til brennende olje.

Fonnen av ovnen 121 er viktig for oppnåelse av maksimal luft strømning gjennorn ovnen for maksimali sering av forbrennings— effektiviteten. På fig. 14 er diameteren til ovnens 121 oppstrøms-ende angitt ved betegnelsen D^, og diameteren til ovnens 121 ned-strøm3ende er angitt ved betegnelsen D^. Diameteren til det inn-snevrede parti av ovnen er angitt ved be te-gnei aen D0. Den hor i-sontale avstand mellom D. og Dg er angitt ved betegnelsen L^, og den horisontale avstand mellom D0 og er angitt ved betegnelsen Lg. Forholdet D^iD^ ligger fortrinnsvis 1 området fra oa. 1,0:1,1 til ca. 1,0*0,9. Forholdet D^rDg varierer fortrinnsvis fra ca. 1,1:1,0 til ca. 1,4:1,0. Det foretrukne onråde for D-^JD^ er fra ca. 1,2:1,0 til ca. 1,3:1,0. Forholdet L^ xL^ varierer fortrinnsvis fra 3:1 til oa. y:l, og fortrlniravla.fra ca. 5:1 til ca. ' 7:1,

Trykket under hvilket dot gassformede forstøvningsmedium, råolje og vann eller væskeformet oksygen,tilføres begge utførlngs-former av brenneren ifølge foreliggende oppfinnelse, kan Justeres eller varieres for oppnåelse av maksimal forbrennlngaeffektlvitet.

Selv om oppfinnelsen er blitt beskrevet under henvisning til de spesielle konst.rukajonsmessige trekk og-fremgangsmåter ved drift, skal det forstås at endringar kan gjøres i det generelle arrangement så vel som i de enkelte komponenter. Slik'; modifikasjoner og andre modifikasjoner kan utføres uten å avvike fra oppfinnelsens ramme,

slik den er angitt i vedlagte krav.

Claims (7)

1. Apparat for forbrenning av råolje, omfattende ut-liggerorganer forbundet med en oljebrønnplattform, idet utliggerorganene fortrinnsvis er selvbærende, brennerorganer forbundet med utliggerorganene, idet brennerorganene omfatter organer for forstøvning av råolje og blanding av råoljen med et gassformet forstøvningsmedium, rørledningsorganer for tilføring av råoljen til brennerorganene, og rørorganer for tilføring av det gassformede forstøvningsmedium til brennerorganene, idet brennerorganene (26) omfatter vannrørorganer (106, 108) som omgir organene (100, 102, 104, 118) for forstøvning av råoljen, karakterisert ved at vannrørorganene (106, 108) om-sluttes av en forbrenningsovn (121) med fortrinnsvis stort sett sirkulært tverrsnitt og med lengdeaksen i flukt med brennerorganene (26), idet det på forbrenningsovnens nedstrømsside om ønskelig er anordnet vannringorganer (12 3) .

2. Apparat som angitt i krav 1, karakterisert ved at forholdet mellom diameteren (D^ ) til forbrenningsovnens oppstrømsende og diameteren (D^ ) til forbrenningsovnens nedstrømsende ligger i området fra ca. 1,0:1,1 til ca.

1,0:0,9.

3. Apparat som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at forholdet mellom diameteren (D.^) til forbrenningsovnens (121) oppstrømsende og tverrsnittsdiameteren (D2 ) til forbrenningsovnen (121) varierer fra ca. 1,1:1,0 til ca. 1, 4:1,0.

4. Apparat som angitt i krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at forholdet mellom tverrsnittsdiameterens (D2 ) avstand (L2 ) fra forbrenningsovnens (121) ned-strømsende og tverrsnittsdiameterens (D2 ) avstand (L^ ) fra forbrenningsovnens oppstrømsende ligger i området fra ca. 3:1 til ca. 9:1.

5. Brennerkonstruksjon for anvendelse i et apparat som . angitt i krav 1, omfattende brennerhodeorganer innbefattende første rørelementorganer i hvilke et gassformig forstøvnings-medium tilføres, andre rørelementorganer som danner et første lukket, ringformet rom omkring de første rørelementorganer i hvilke råolje tilføres, karakterisert ved tredje rørelementorganer (106) som danner et andre lukket, ringformet rom (108), omkring de andre rørorganer (102) i hvilke"vann til-føres, og dyseorganer (112, 118, 116) forbundet med nedstrøms-endene til de første (100), andre (106) rørelementorganer for blanding av det gassformede forstøvningsmedium og vann med råoljen.

6. Brennerkonstruksjon som angitt, i krav 5, karakterisert ved at den omfatter dyseorganer (112, 118, 116) beliggende i en plate (110) som stenger nedstrømseriden til de første rørelementorganer (100), det første ringformede rom (104) og det andre ringformede rom (108), portåpninger (112) i platen (110) for utstrømning av det gassformede medium, utløps-åpninger (114) i platen i flukt med portåpningene (112) og idet platen (110) har kanaler som danner kommunikasjon mellom det første ringformede rom (104) og utløpsåpningene (114) samt mellom det andre ringformede rom (105) og utløpsåpningene (114) hvorved råolje forstøves ved hjelp av det gassformede forstøv-ningsmedium når dette strømmer ut fra dyseorganene.

7. Brennerkonstruksjon som angitt i krav 5 eller 6, karakterisert ved at en forbrenningsovn (121) med fortrinnsvis sirkulært tverrsnitt og med en lengdeakse i flukt med brennerorganene (26) omgir de tredje rørelementorganer (106), idet det på nedstrømsenden av forbrenningsovnen (121) om ønsket er anordnet vannringorganer (123).