純氧復(fù)合熱載體發(fā)生器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種純氧復(fù)合熱載體發(fā)生器，其包括：發(fā)生器本體，其包括燃燒室及套設(shè)在燃燒室外部的蒸氣室；發(fā)生器頭部結(jié)構(gòu)，其具有頭部本體、燃燒噴嘴和點(diǎn)火電極；燃燒噴嘴具有噴嘴本體，噴嘴本體的端部形成有多個隔膜外腔；噴嘴本體內(nèi)設(shè)有燃料通道和純氧通道，燃料通道通過多個燃料斜孔與多個隔膜外腔相連通，燃料斜孔沿燃料的噴射方向徑向向外傾斜設(shè)置；純氧通道通過多個純氧斜孔與多個隔膜外腔相連通，純氧斜孔沿純氧的噴射方向徑向向內(nèi)傾斜設(shè)置。本實(shí)用新型能夠?qū)⒓冄鹾吞烊粴膺M(jìn)行均勻霧化，實(shí)現(xiàn)純氧、天然氣高溫充分燃燒并最終形成含二氧化碳和蒸氣的高溫復(fù)合熱載體。
【專利說明】
純氧復(fù)合熱載體發(fā)生器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型有關(guān)于一種發(fā)生器，尤其有關(guān)于一種高壓燃燒技術(shù)領(lǐng)域中的純氧復(fù)合熱載體發(fā)生器。
【背景技術(shù)】
[0002]多元熱流體技術(shù)熱力開采稠油是一種非常高效的新技術(shù)，其具有燃燒效率高、零碳注入環(huán)保節(jié)能的優(yōu)勢，多元熱流體技術(shù)輸出的高溫多元熱流體具有綜合增油機(jī)理，可大幅提尚單井廣能和提尚原油米收率。
[0003]多元熱流體技術(shù)用于油砂開采，其核心裝備是發(fā)生器，目前，對該發(fā)生器輸出的多元熱流體成分要求除去氮?dú)饣驕p少氮?dú)夂浚饕ㄟ^用含氧量90%以上的純氧與天然氣摻混的方式實(shí)現(xiàn)高壓充分燃燒的需要。這就要求發(fā)生器能夠承受較高的燃燒溫度和壓力，而且也要求發(fā)生器能夠耐高溫、耐氧化。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中的發(fā)生器及其內(nèi)的噴嘴不能滿足上述要求，其純氧和天然氣的摻混效果不好，易導(dǎo)致燃燒不穩(wěn)定。
[0005]因此，有必要提供一種新型的發(fā)生器，來克服上述缺陷。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的是提供一種純氧復(fù)合熱載體發(fā)生器，其能夠?qū)⒓冄鹾吞烊粴膺M(jìn)行均勻霧化，實(shí)現(xiàn)純氧、天然氣高溫充分燃燒并最終形成含二氧化碳和蒸氣的高溫復(fù)合熱載體，該純氧復(fù)合熱載體發(fā)生器的結(jié)構(gòu)合理、安全可靠、使用壽命長。
[0007]本實(shí)用新型的上述目的可采用下列技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0008]本實(shí)用新型提供一種純氧復(fù)合熱載體發(fā)生器，所述純氧復(fù)合熱載體發(fā)生器包括:
[0009]發(fā)生器本體，其包括燃燒室及套設(shè)在所述燃燒室外部的蒸氣室，所述燃燒室的上端與所述蒸氣室相連通，所述蒸氣室的上端連接有出口管道；
[0010]發(fā)生器頭部結(jié)構(gòu)，其連接在所述發(fā)生器本體的下端，所述發(fā)生器頭部結(jié)構(gòu)具有頭部本體和設(shè)置在所述頭部本體內(nèi)的燃燒噴嘴和點(diǎn)火電極，所述燃燒噴嘴和所述點(diǎn)火電極均與所述燃燒室相對設(shè)置，所述頭部本體內(nèi)設(shè)有與所述蒸氣室相連通的進(jìn)水通道；
[0011]其中，所述燃燒噴嘴具有噴嘴本體，所述噴嘴本體的一端具有燃料入口和純氧入口，其另一端形成有多個隔膜外腔，多個所述隔膜外腔與所述燃燒室相對設(shè)置;所述噴嘴本體內(nèi)設(shè)有燃料通道，所述燃料通道的一端與所述燃料入口相連通，其另一端通過多個燃料斜孔與多個所述隔膜外腔相連通，所述燃料斜孔沿燃料的噴射方向徑向向外傾斜設(shè)置;所述噴嘴本體內(nèi)還設(shè)有純氧通道，所述純氧通道的一端與所述純氧入口相連通，所述純氧通道的另一端通過多個純氧斜孔與多個所述隔膜外腔相連通，所述純氧斜孔沿純氧的噴射方向徑向向內(nèi)傾斜設(shè)置。
[0012]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述蒸氣室的上端沿圓周方向設(shè)有多個上進(jìn)水孔，多個所述上進(jìn)水孔與所述蒸氣室相連通。
[0013]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述頭部本體與所述燃燒室相對的內(nèi)端面上連接有耐高溫隔熱層，所述燃燒噴嘴和所述點(diǎn)火電極均密封設(shè)于所述耐高溫隔熱層中。
[0014]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述頭部本體的內(nèi)端面形成有冷卻腔，所述耐高溫隔熱層位于所述冷卻腔的上方，所述進(jìn)水通道通過所述冷卻腔與所述蒸氣室相連通。
[0015]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述純氧通道為環(huán)形通道，所述純氧通道圍設(shè)在所述燃料通道的外周。
[0016]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述純氧通道的環(huán)腔寬度與所述純氧斜孔的直徑的比值為2.83；所述燃料通道的直徑與所述燃料斜孔的直徑的比值為2.0。
[0017]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，多個所述隔膜外腔沿圓周方向設(shè)置在所述噴嘴本體的端面，所述隔膜外腔的外輪廓形狀為扇形形狀，所述扇形的圓心角為60°?90°。
[0018]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述隔膜外腔為設(shè)置在所述噴嘴本體端部的球面凹槽，所述球面凹槽的球面半徑為50mm?100mm。
[0019]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，多個所述純氧斜孔沿圓周方向間隔設(shè)置在所述噴嘴本體內(nèi)，所述純氧斜孔的軸線與所述噴嘴本體的軸線之間所形成的銳角為15°?45°。
[0020]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，多個所述燃料斜孔沿圓周方向間隔設(shè)置在所述噴嘴本體內(nèi)，所述燃料斜孔的軸線與所述噴嘴本體的軸線之間所形成的鈍角為135°?175°。
[0021]本實(shí)用新型的純氧復(fù)合熱載體發(fā)生器的特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)是:
[0022]—、本實(shí)用新型的純氧復(fù)合熱載體發(fā)生器能實(shí)現(xiàn)純氧、天然氣的充分燃燒，且能生成含二氧化碳和蒸氣的復(fù)合熱載體，該復(fù)合熱載體注入油層可提高原油單井產(chǎn)能和采收率;該純氧復(fù)合熱載體發(fā)生器實(shí)現(xiàn)了純氧、天然氣的高壓密閉燃燒，同時發(fā)生器本體內(nèi)的燃燒室和套設(shè)在燃燒室外部的蒸氣室的結(jié)構(gòu)有效保證了燃燒的可靠性和穩(wěn)定性。本實(shí)用新型采用純氧和天然氣高壓燃燒，減少了輸出的復(fù)合熱載體的氮?dú)夂浚瑢?shí)現(xiàn)多元熱流體技術(shù)在油砂開采的應(yīng)用。
[0023]二、本實(shí)用新型通過在頭部本體的內(nèi)端面設(shè)置耐高溫隔熱層，當(dāng)頭部本體與發(fā)生器本體連接后，該耐高溫隔熱層恰好封堵在純氧復(fù)合熱載體發(fā)生器的燃燒室的端部并直接面對燃燒室，有效保護(hù)頭部本體，避免頭部本體直接面對燃燒室，防止高溫?zé)g頭部本體，延長了頭部本體的使用壽命;另外，位于頭部本體內(nèi)的燃燒噴嘴和點(diǎn)火電極均密封設(shè)于耐高溫隔熱層中，因此，可有效保護(hù)燃燒噴嘴和點(diǎn)火電極，防止高溫?zé)g，延長了燃燒噴嘴和點(diǎn)火電極的使用壽命。
[0024]三、本實(shí)用新型通過頭部本體內(nèi)的冷卻腔的設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)對頭部本體的冷卻處理；同時，還可對直面燃燒室的耐高溫隔熱層進(jìn)行冷卻處理，防止高溫?zé)g及天然氣與純氧高溫反應(yīng)損壞頭部本體的情況發(fā)生。
[0025]四、本實(shí)用新型于發(fā)生器頭部結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置的燃燒噴嘴，通過燃燒噴嘴中徑向向內(nèi)傾斜設(shè)置的純氧斜孔、以及徑向向外傾斜設(shè)置的燃料斜孔，可保證自噴嘴本體噴出的純氧和天然氣充分摻混霧化，有效保證了天然氣噴出后與純氧的對撞摻混；另外，通過設(shè)置在噴嘴本體端面的多個隔膜外腔，可使從燃料斜孔噴出的天然氣在隔膜外腔內(nèi)形成一層燃料隔膜層，該燃料隔膜層可將純氧、天然氣高溫燃燒輻射的熱量帶走，有效隔絕了純氧與噴嘴本體高溫下的直接接觸，提高了燃燒噴嘴的使用壽命。
【附圖說明】

[0026]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0027]圖1為本實(shí)用新型的純氧復(fù)合熱載體發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖2為圖1的A部放大圖。
[0029]圖3為本實(shí)用新型的純氧復(fù)合熱載體發(fā)生器的發(fā)生器頭部結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖4為本實(shí)用新型的純氧復(fù)合熱載體發(fā)生器的燃燒噴嘴的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖5為本實(shí)用新型的純氧復(fù)合熱載體發(fā)生器的燃燒噴嘴的實(shí)施例一的立體圖。
[0032]圖6為本實(shí)用新型的純氧復(fù)合熱載體發(fā)生器的燃燒噴嘴的實(shí)施例二的立體圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0034]如圖1至圖6所示，本實(shí)用新型提供一種純氧復(fù)合熱載體發(fā)生器4，其包括發(fā)生器本體42和發(fā)生器頭部結(jié)構(gòu)20，其中:發(fā)生器本體42包括燃燒室41及套設(shè)在所述燃燒室41外部的蒸氣室43，所述燃燒室41的上端與所述蒸氣室43相連通，所述蒸氣室43的上端連接有出口管道431;發(fā)生器頭部結(jié)構(gòu)20連接在所述發(fā)生器本體42的下端，所述發(fā)生器頭部結(jié)構(gòu)20具有頭部本體2和設(shè)置在所述頭部本體2內(nèi)的燃燒噴嘴10和點(diǎn)火電極3，所述燃燒噴嘴10和所述點(diǎn)火電極3均與所述燃燒室41相對設(shè)置，所述頭部本體2內(nèi)設(shè)有與所述蒸氣室43相連通的進(jìn)水通道28;其中，所述燃燒噴嘴10具有噴嘴本體I，所述噴嘴本體I的一端具有燃料入口 11和純氧入口 12，其另一端形成有多個隔膜外腔13，多個所述隔膜外腔13與所述燃燒室41相對設(shè)置;所述噴嘴本體I內(nèi)設(shè)有燃料通道14，所述燃料通道14的一端與所述燃料入口 11相連通，其另一端通過多個燃料斜孔141與多個所述隔膜外腔13相連通，所述燃料斜孔141沿燃料的噴射方向徑向向外傾斜設(shè)置;所述噴嘴本體I內(nèi)還設(shè)有純氧通道15，所述純氧通道15的一端與所述純氧入口 12相連通，所述純氧通道15的另一端通過多個純氧斜孔151與多個所述隔膜外腔13相連通，所述純氧斜孔151沿純氧的噴射方向徑向向內(nèi)傾斜設(shè)置。
[0035]具體是，發(fā)生器本體42大體呈圓柱體形，其中部為燃燒室41，蒸氣室43套設(shè)在燃燒室41的外部，從而在蒸氣室43與燃燒室41之間形成環(huán)形的蒸氣環(huán)腔432;該燃燒室41的上端開口且與蒸氣室43相連通，位于燃燒室41上方的蒸氣室43形成蒸氣氣化腔433。該蒸氣室43被劃分為兩部分，即位于下方的蒸氣環(huán)腔432和位于上方的蒸氣氣化腔433，蒸氣環(huán)腔432和蒸氣氣化腔433相互連通，二者之間沒有明顯的界限區(qū)分。連接在蒸氣室43上端的出口管道431與蒸氣氣化腔433相連通。
[0036]在本實(shí)用新型中，如圖2所示，在蒸氣室43的上端沿圓周方向設(shè)有多個上進(jìn)水孔434，多個上進(jìn)水孔434與蒸氣室43的蒸氣氣化腔433相連通。通過該些上進(jìn)水孔434可向蒸氣氣化腔433內(nèi)噴入水流。
[0037]在本實(shí)施例中，該些上進(jìn)水孔434兩兩徑向相對設(shè)置在蒸氣室43的上端外壁上，且多個上進(jìn)水孔434位于同一水平面上。這樣可使自多個上進(jìn)水孔434噴出的水流集中于蒸氣氣化腔433的中心對撞，一方面用于形成水霧并冷卻發(fā)生器本體42，另一方面，通過該些上進(jìn)水孔434噴入蒸氣氣化腔433內(nèi)的水流會吸收發(fā)生器本體42的熱量而生成高溫蒸氣，該高溫蒸氣與蒸氣環(huán)腔432內(nèi)的蒸氣共同與燃燒室41內(nèi)的燃料燃燒后生成的氣體摻混形成復(fù)合熱載體。
[0038]請配合參閱圖3所示，該發(fā)生器頭部結(jié)構(gòu)20位于純氧復(fù)合熱載體發(fā)生器4的底部，該發(fā)生器頭部結(jié)構(gòu)20的頭部本體2的外周緣通過多個連接件24與發(fā)生器本體42相連，該頭部本體2的內(nèi)端面21與燃燒室41和蒸氣室43相對設(shè)置。
[0039]在本實(shí)用新型中，頭部本體2的內(nèi)端面21設(shè)有環(huán)凹槽25，該環(huán)凹槽25內(nèi)可設(shè)有密封圈251，在頭部本體2與發(fā)生器本體42連接后，該密封圈251可有效保證頭部本體2與發(fā)生器本體42之間的密封性能。
[0040]該頭部本體2內(nèi)設(shè)有噴嘴通道22和點(diǎn)火電極通道23，燃燒噴嘴10位于噴嘴通道22內(nèi)，點(diǎn)火電極3位于點(diǎn)火電極通道23內(nèi)。
[0041]進(jìn)一步的，根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施方式，該頭部本體2的內(nèi)端面21上連接有耐高溫隔熱層26，該燃燒噴嘴10和點(diǎn)火電極3均密封設(shè)于該耐高溫隔熱層26中。在本實(shí)用新型中，該耐高溫隔熱層26的材料為鎢、鉭、錸或鋨，綜合考慮加工及實(shí)用成本，該耐高溫隔熱層26首選鍛造致密純鎢制成。在本實(shí)用新型中，該耐高溫隔熱層26的厚度為20mm?30mm，其可承受3000°C以上的高溫，該耐高溫隔熱層26可有效保護(hù)燃燒噴嘴10和點(diǎn)火電極3，防止高溫?zé)g，以延長燃燒噴嘴10和點(diǎn)火電極3的使用壽命。該耐高溫隔熱層26的面積大小恰好與燃燒室41的端面面積一致，在頭部本體2與發(fā)生器本體42連接后，該耐高溫隔熱層26恰好封堵在燃燒室41的端部并直接面對燃燒室41，阻絕了頭部本體2與燃燒室41的直接接觸，有效保護(hù)了頭部本體2，防止高溫?zé)g，延長了頭部本體2的使用壽命。
[0042]進(jìn)一步的，該頭部本體2的內(nèi)端面21形成有冷卻腔27，該冷卻腔27為設(shè)置在頭部本體2內(nèi)端面21的凹槽，該耐高溫隔熱層26位于冷卻腔27的上方，該頭部本體2內(nèi)的進(jìn)水通道28與冷卻腔27相連通。
[0043]具體的，在頭部本體2內(nèi)還設(shè)有過流通道271，該過流通道271與冷卻腔27相連通，當(dāng)頭部本體2密封連接在發(fā)生器本體42的下端后，該過流通道271位于頭部本體2的內(nèi)端面21的出口處可連接有一出口管272，該出口管272直接面對蒸氣室43與燃燒室41之間形成的蒸氣環(huán)腔432，從而使得自進(jìn)水通道28流入的冷卻水，經(jīng)冷卻腔27、過流通道271后流入蒸氣環(huán)腔432內(nèi)。
[0044]本實(shí)用新型通過冷卻腔27的設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)對頭部本體2的冷卻處理；同時，還可對直面燃燒室41的耐高溫隔熱層26進(jìn)行冷卻處理，防止高溫?zé)g及天然氣與純氧高溫反應(yīng)損壞頭部本體2的情況發(fā)生。
[0045]根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施方式，如圖4至圖6所示，該純氧復(fù)合熱載體發(fā)生器4內(nèi)設(shè)置的燃燒噴嘴10，能將純氧和天然氣進(jìn)行均勻霧化，使勻質(zhì)霧化的純氧和天然氣在純氧復(fù)合熱載體發(fā)生器4的燃燒室41中實(shí)現(xiàn)高壓充分燃燒，該燃燒噴嘴10在降低運(yùn)行成本的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了多元熱流體技術(shù)在油砂開采中的應(yīng)用。
[0046]具體是，該燃燒噴嘴10的噴嘴本體I大體呈圓柱體形，其一端面設(shè)有燃料入口11和純氧入口 12，其另一端面設(shè)有多個隔膜外腔13。在本實(shí)施例中，該隔膜外腔13為設(shè)置在噴嘴本體I端部的凹槽，多個隔膜外腔13與燃燒室41相對設(shè)置。
[0047]燃料通道14設(shè)置在噴嘴本體I的中心軸線處，其一端與燃料入口11相連通，其另一端連通有多個燃料斜孔141，該些燃料斜孔141分別與多個隔膜外腔13相連通，在本實(shí)用新型中，燃料斜孔141的數(shù)量與隔膜外腔13的數(shù)量相同，每個隔膜外腔13對應(yīng)與一個燃料斜孔141相通。該些燃料斜孔141沿圓周方向等間隔設(shè)置在噴嘴本體I內(nèi)，該燃料斜孔141沿燃料的噴射方向徑向向外傾斜設(shè)置，也即，以噴嘴本體I的軸線為中心，該燃料斜孔141自噴嘴本體I的軸線以徑向向外并朝向隔膜外腔13的方向噴射燃料，從而使燃料呈發(fā)散狀從噴嘴本體I的端面噴出。在本實(shí)施例中，燃料通道14內(nèi)用于通入天然氣氣體。
[0048]純氧通道15設(shè)置在噴嘴本體I內(nèi)，在本實(shí)施例中，該純氧通道15為環(huán)形通道，該純氧通道15圍設(shè)在燃料通道14的外周。在本實(shí)用新型中，噴嘴本體I的一端可設(shè)有多個純氧入口 12，在噴嘴本體I內(nèi)對應(yīng)每個純氧入口 12可設(shè)有一個純氧進(jìn)入通道152，該純氧通道15的一端通過多個純氧進(jìn)入通道152與多個純氧入口 12相連通，該些純氧進(jìn)入通道152可為沿圓周方向等間隔設(shè)置在噴嘴本體I內(nèi)的獨(dú)立通孔;該純氧通道15的另一端連通有多個純氧斜孔151，該些純氧斜孔151分別與多個隔膜外腔13相連通，在本實(shí)用新型中，純氧斜孔151的數(shù)量與隔膜外腔13的數(shù)量相同，每個隔膜外腔13對應(yīng)與一個純氧斜孔151相通。該些純氧斜孔151沿圓周方向等間隔設(shè)置在噴嘴本體I內(nèi)，該純氧斜孔151沿純氧的噴射方向徑向向內(nèi)傾斜設(shè)置，也即，以噴嘴本體I的軸線為中心，該純氧斜孔151以徑向向內(nèi)并朝向噴嘴本體I的軸線方向自隔膜外腔13噴射出純氧，從而使純氧呈收縮狀從噴嘴本體I的端面噴出。在本實(shí)施例中，純氧通道15內(nèi)用于通入純氧氣體，該純氧氣體為含氧量90%以上的純氧氣體。
[0049]本實(shí)用新型通過徑向向內(nèi)傾斜設(shè)置的純氧斜孔151、以及徑向向外傾斜設(shè)置的燃料斜孔141，可保證自噴嘴本體I噴出的純氧和天然氣充分摻混霧化，有效保證了天然氣噴出后與純氧的對撞摻混；另外，通過設(shè)置在噴嘴本體I端面的多個隔膜外腔13，可使從燃料斜孔141噴出的天然氣在隔膜外腔13內(nèi)形成一層燃料隔膜層，在本實(shí)用新型中，該燃料隔膜層的厚度為0.5_?1.5mm，其可阻絕噴嘴本體I的受火端面直接受火，該燃料隔膜層可將純氧、天然氣高溫燃燒輻射的熱量帶走，有效隔絕了純氧與噴嘴本體I高溫下的直接接觸，起到了降低噴嘴本體I的金屬端面溫度的作用，提高了燃燒噴嘴的使用壽命。
[0050]在本實(shí)用新型的一實(shí)施方式中，所述純氧通道15的環(huán)腔寬度D與所述純氧斜孔151的直徑Rl的比值為2.83，也即，D/R1 = 2.83。使通入純氧通道15內(nèi)的高壓純氧按照1:8的壓縮比自純氧通道15噴入純氧斜孔151內(nèi)，最后噴射形成射流自噴嘴本體I的隔膜外腔13噴出。
[0051 ]進(jìn)一步的，所述燃料通道14的直徑R2與所述燃料斜孔141的直徑R3的比值為2.0，也即，R2/R3 = 2.0。使通入燃料通道內(nèi)的高壓天然氣按照1:4的壓縮比自燃料通道14噴入燃料斜孔141內(nèi)，最后噴射形成射流自噴嘴本體I的隔膜外腔13噴出。
[0052]本實(shí)用新型通過對純氧通道15的環(huán)腔寬度D與純氧斜孔151的直徑Rl的比值設(shè)計(jì)、以及對燃料通道14的直徑R2與燃料斜孔141的直徑R3的比值設(shè)計(jì)，可使自噴嘴本體I噴出的天然氣和純氧，按照一定配比和速度對撞摻混后，在純氧復(fù)合熱載體發(fā)生器4的燃燒室41內(nèi)充分燃燒而生成二氧化碳，燃燒產(chǎn)物中氮?dú)夂可伲虾笃谏a(chǎn)作業(yè)的要求。
[0053]在本實(shí)用新型的一個實(shí)施方式中，多個所述隔膜外腔13沿圓周方向設(shè)置在所述噴嘴本體I的端面，所述隔膜外腔13的外輪廓形狀為扇形形狀，所述扇形的圓心角Q1Secr?90。。
[0054]具體是，該隔膜外腔13為設(shè)在噴嘴本體I受火端面的弧形凹槽，如圖5所示，在噴嘴本體I的端面設(shè)有四個隔膜外腔13，該四個隔膜外腔13沿圓周方向依次連接;如圖6所示，該噴嘴本體I的端面設(shè)有八個隔膜外腔13，該八個隔膜外腔13沿圓周方向依次連接。當(dāng)然，在本實(shí)用新型的其他實(shí)施例中，噴嘴本體I的受火端面根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要可設(shè)有五個、六個或其它數(shù)量的隔膜外腔13，在此不作限制。
[0055]從噴嘴本體I的受火端面看，該隔膜外腔13的外輪廓形狀為扇形形狀，以使噴入隔膜外腔13內(nèi)的天然氣氣流呈扇形形狀流動，該扇形的圓心角Q1SecT?90°，圓心角0工的大小可根據(jù)設(shè)置在噴嘴本體I受火端面的隔膜外腔13的數(shù)量而定。
[0056]進(jìn)一步的，在本實(shí)用新型中，該隔膜外腔13為設(shè)置在噴嘴本體I端部的球面凹槽，該球面凹槽的球面半徑為50mm?100mm。該球面凹槽的外邊緣切線F與噴嘴本體I的受火端面之間所形成的銳角92為5°?15°。
[0057]本實(shí)用新型通過將隔膜外腔13設(shè)計(jì)為球面凹槽狀，可使天然氣自燃料斜孔141噴入隔膜外腔13后，天然氣會沿著球凹面形成天然氣氣膜，該天然氣氣膜即為燃料隔膜層，且天然氣從球面凹槽狀的隔膜外腔13內(nèi)噴出噴嘴本體I的受火端面時是內(nèi)收的，之后全部天然氣與自純氧斜孔151噴出的純氧對撞摻混出噴嘴本體I并離開噴嘴本體I的受火端面，為純氧、天然氣在燃燒室41內(nèi)的充分燃燒提供保障。
[0058]在本實(shí)用新型的一個實(shí)施方式中，多個純氧斜孔151沿圓周方向等間隔設(shè)置在噴嘴本體I內(nèi)，該純氧斜孔151的軸線與噴嘴本體I的軸線之間所形成的銳角θ3為15°?45°。進(jìn)一步的，多個燃料斜孔141沿圓周方向間隔設(shè)置在噴嘴本體I內(nèi)，該燃料斜孔141的軸線與噴嘴本體I的軸線之間所形成的鈍角θ4為135°?175°。
[0059]具體是，該純氧斜孔151的軸線與燃料斜孔141的軸線大體呈垂直的狀態(tài)設(shè)置，且該燃料斜孔141的軸線與噴嘴本體I的受火端面之間形成的銳角05為5°?45°，優(yōu)選的，銳角θ5可為30° ο
[0060]本實(shí)用新型通過多個燃料斜孔141將高壓天然氣按照135°?175°射角噴出噴嘴本體I，并在噴嘴本體I的隔膜外腔13形成60°?90°的扇形氣流面，保證了天然氣對噴嘴本體I受火端面形成燃料隔膜層，之后與自純氧斜孔151噴出的純氧氣流對撞摻混霧化，利用扇形氣流將純氧和天然氣高溫燃燒輻射的熱量帶走，隔絕了純氧與噴嘴本體I高溫下的直接接觸，提高了燃燒噴嘴10的使用壽命。
[0061 ] 在本實(shí)用新型的一個實(shí)施方式中，該純氧斜孔151的直徑Rl為1.25mm?4.35mm;該燃料斜孔141的直徑R3為0.25mm?I.35mm。
[0062]該純氧復(fù)合熱載體發(fā)生器的具體工作過程如下:首先，通過設(shè)置在發(fā)生器頭部結(jié)構(gòu)20內(nèi)的燃燒噴嘴10向發(fā)生器本體42的燃燒室41內(nèi)噴入純氧和天然氣，并通過發(fā)生器頭部結(jié)構(gòu)20的進(jìn)水通道28向發(fā)生器本體42的蒸氣室43的蒸氣環(huán)腔432內(nèi)注入高壓水;然后，打開點(diǎn)火電極3，自燃燒噴嘴10噴出的純氧和天然氣在燃燒室41內(nèi)充分摻混燃燒，注入蒸氣環(huán)腔432內(nèi)的水首先通過頭部本體2的冷卻腔27冷卻頭部本體2及其內(nèi)的耐高溫隔熱層26、燃燒噴嘴10和點(diǎn)火電極3，而后高速噴入蒸氣室43的蒸氣環(huán)腔432，蒸氣環(huán)腔432內(nèi)的水可吸收燃燒室41內(nèi)因燃燒產(chǎn)生的熱量，一方面用于冷卻燃燒室41，另一方面，蒸氣環(huán)腔432內(nèi)的水吸收熱量后會生成過熱蒸氣，該些過熱蒸氣會流入蒸氣室43頂部的蒸氣氣化腔433內(nèi)，同時純氧和天然氣在燃燒室41內(nèi)充分燃燒后生成二氧化碳也會排入蒸氣室43頂部的蒸氣氣化腔433內(nèi)；之后，通過多個上進(jìn)水孔434向蒸氣氣化腔433內(nèi)噴水，該些自多個上進(jìn)水孔434噴入蒸氣氣化腔433內(nèi)的水會吸收燃燒室41上方的熱量瞬間氣化成蒸氣，該蒸氣與燃燒室41內(nèi)排出的二氧化碳及蒸氣環(huán)腔432內(nèi)排出的蒸氣三者互相摻混，最終形成高溫復(fù)合熱載體，該復(fù)合熱載體自連接在蒸氣室43上端的出口管道431排出。
[0063]本實(shí)用新型的純氧復(fù)合熱載體發(fā)生器，特別適用于純氧、天然氣直噴霧化、均質(zhì)摻混實(shí)現(xiàn)高溫高壓充分燃燒，屬于高壓燃燒的技術(shù)領(lǐng)域。該復(fù)合熱載體發(fā)生器4的燃燒噴嘴10能均質(zhì)摻混純氧、天然氣，實(shí)現(xiàn)二者的高溫高壓充分燃燒，同時高速流動的冷卻水由頭部本體2的進(jìn)水通道28進(jìn)入冷卻腔27，之后進(jìn)入蒸氣室43的蒸氣環(huán)腔432，該冷卻水不但能冷卻頭部本體2，提升發(fā)生器頭部結(jié)構(gòu)20的使用壽命，而且還能吸收燃燒室41的熱量，并氣化為復(fù)合熱載體所需的蒸氣。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了高壓密閉燃燒，同時燃燒室41及套設(shè)在燃燒室41外的蒸氣室43的結(jié)構(gòu)保證了燃燒的可靠性和穩(wěn)定性。
[0064]以上所述僅為本實(shí)用新型的幾個實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員依據(jù)申請文件公開的內(nèi)容可以對本實(shí)用新型實(shí)施例進(jìn)行各種改動或變型而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種純氧復(fù)合熱載體發(fā)生器，其特征在于，所述純氧復(fù)合熱載體發(fā)生器包括: 發(fā)生器本體，其包括燃燒室及套設(shè)在所述燃燒室外部的蒸氣室，所述燃燒室的上端與所述蒸氣室相連通，所述蒸氣室的上端連接有出口管道； 發(fā)生器頭部結(jié)構(gòu)，其連接在所述發(fā)生器本體的下端，所述發(fā)生器頭部結(jié)構(gòu)具有頭部本體和設(shè)置在所述頭部本體內(nèi)的燃燒噴嘴和點(diǎn)火電極，所述燃燒噴嘴和所述點(diǎn)火電極均與所述燃燒室相對設(shè)置，所述頭部本體內(nèi)設(shè)有與所述蒸氣室相連通的進(jìn)水通道； 其中，所述燃燒噴嘴具有噴嘴本體，所述噴嘴本體的一端具有燃料入口和純氧入口，其另一端形成有多個隔膜外腔，多個所述隔膜外腔與所述燃燒室相對設(shè)置;所述噴嘴本體內(nèi)設(shè)有燃料通道，所述燃料通道的一端與所述燃料入口相連通，其另一端通過多個燃料斜孔與多個所述隔膜外腔相連通，所述燃料斜孔沿燃料的噴射方向徑向向外傾斜設(shè)置;所述噴嘴本體內(nèi)還設(shè)有純氧通道，所述純氧通道的一端與所述純氧入口相連通，所述純氧通道的另一端通過多個純氧斜孔與多個所述隔膜外腔相連通，所述純氧斜孔沿純氧的噴射方向徑向向內(nèi)傾斜設(shè)置。2.如權(quán)利要求1所述的純氧復(fù)合熱載體發(fā)生器，其特征在于，所述蒸氣室的上端沿圓周方向設(shè)有多個上進(jìn)水孔，多個所述上進(jìn)水孔與所述蒸氣室相連通。3.如權(quán)利要求1所述的純氧復(fù)合熱載體發(fā)生器，其特征在于，所述頭部本體與所述燃燒室相對的內(nèi)端面上連接有耐高溫隔熱層，所述燃燒噴嘴和所述點(diǎn)火電極均密封設(shè)于所述耐高溫隔熱層中。4.如權(quán)利要求3所述的純氧復(fù)合熱載體發(fā)生器，其特征在于，所述頭部本體的內(nèi)端面形成有冷卻腔，所述耐高溫隔熱層位于所述冷卻腔的上方，所述進(jìn)水通道通過所述冷卻腔與所述蒸氣室相連通。5.如權(quán)利要求1所述的純氧復(fù)合熱載體發(fā)生器，其特征在于，所述純氧通道為環(huán)形通道，所述純氧通道圍設(shè)在所述燃料通道的外周。6.如權(quán)利要求5所述的純氧復(fù)合熱載體發(fā)生器，其特征在于，所述純氧通道的環(huán)腔寬度與所述純氧斜孔的直徑的比值為2.83;所述燃料通道的直徑與所述燃料斜孔的直徑的比值為 2.0。7.如權(quán)利要求1所述的純氧復(fù)合熱載體發(fā)生器，其特征在于，多個所述隔膜外腔沿圓周方向設(shè)置在所述噴嘴本體的端面，所述隔膜外腔的外輪廓形狀為扇形形狀，所述扇形的圓心角為60°?90° ο8.如權(quán)利要求1或7所述的純氧復(fù)合熱載體發(fā)生器，其特征在于，所述隔膜外腔為設(shè)置在所述噴嘴本體端部的球面凹槽，所述球面凹槽的球面半徑為50mm?I OOmm。9.如權(quán)利要求5所述的純氧復(fù)合熱載體發(fā)生器，其特征在于，多個所述純氧斜孔沿圓周方向間隔設(shè)置在所述噴嘴本體內(nèi)，所述純氧斜孔的軸線與所述噴嘴本體的軸線之間所形成的銳角為15°?45°。10.如權(quán)利要求5所述的純氧復(fù)合熱載體發(fā)生器，其特征在于，多個所述燃料斜孔沿圓周方向間隔設(shè)置在所述噴嘴本體內(nèi)，所述燃料斜孔的軸線與所述噴嘴本體的軸線之間所形成的鈍角為135°?175°。
【文檔編號】F23D14/32GK205690375SQ201620521811
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年6月1日 公開號201620521811.0, CN 201620521811, CN 205690375 U, CN 205690375U, CN-U-205690375, CN201620521811, CN201620521811.0, CN205690375 U, CN205690375U
【發(fā)明人】吳耀文, 梅立新, 李國誠, 陳龍, 陸峰, 司軍濤, 朱偉, 宋宇波, 梅奕中, 李興儒, 徐梁, 張建忠
【申請人】天津中油銳思技術(shù)開發(fā)有限責(zé)任公司, 北京亦通石油科技有限公司