專利名稱：多功能高壓高效燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及油田開采中使用的一種高壓高溫燃?xì)?、蒸汽混合燃燒發(fā)生器。該燃燒發(fā)生器利用燃油(柴油、原油)產(chǎn)生高壓、高溫的燃?xì)?、蒸汽混合氣，在油田稠油開采中，可直接注入油層用于石油熱力開采；對于石油開采設(shè)備、器材和工具，可作為去除頑垢和油脂的清洗器使用。
背景技術(shù)：
在石油開采領(lǐng)域中，開采稠油一般采用熱力開采技術(shù)，即將高壓、高溫燃?xì)?、蒸汽混合氣注入井下油層，通過加溫加壓降低稠油粘度，提高采油驅(qū)動(dòng)力，從而實(shí)現(xiàn)高效率開采稠油。
原始熱力開采大多是將地面鍋爐所產(chǎn)生的高壓高溫蒸汽注入井下油層，但是這種熱采方式存在許多不足，比如熱損失大，設(shè)備及生產(chǎn)成本高，原油開采效率低，環(huán)境污染大，特別是整套設(shè)備的移動(dòng)性差，難以適應(yīng)油井分散作業(yè)的要求。為了克服上述不足，中國專利于2004年11月10日公告了一件名稱為《石油熱采混合氣注氣裝置》，專利號(hào)為03278103.2的實(shí)用新型專利。該專利與上述熱采鍋爐相比，不論在技術(shù)上，還是在效率、成本、節(jié)能、機(jī)動(dòng)性等方面都取得了很大進(jìn)步，但是這種裝置在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面也存在以下不足1、由于燃油與空氣在噴油槍中單靠空氣的撞沖進(jìn)行混合，然后通過噴油嘴噴入燃燒室，霧化效果差，無法使燃油中的液碳與空氣中的氧完全混合，燃燒效果低于60％；2、因燃油與空氣在噴油槍中混合后噴入燃燒室，在背壓高的時(shí)候，由于壓力作用，使燃燒室前端組合頭端面很容易被燒毀，導(dǎo)致使用壽命下降；3、由于燃燒室溫度高，而火花塞又缺少安全保護(hù)措施，因此火花塞頭部很容易被燒壞。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的從改進(jìn)結(jié)構(gòu)的角度，設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)合理、安全可靠、使用壽命長，而且更加先進(jìn)的高效、節(jié)能型多功能高壓高效燃燒器，以克服上述不足。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種多功能高壓高效燃燒器，由殼體以及內(nèi)襯構(gòu)成一個(gè)前段的燃燒室、一個(gè)中段的熱交換室和一個(gè)后段的膨脹室，燃燒室頭部設(shè)有燃油和空氣噴射裝置，以及火花塞結(jié)構(gòu)，燃燒室尾部通過縮孔與熱交換室頭部相通，熱交換室尾部通過孔與膨脹室頭部相通，膨脹室尾部為排氣口；燃燒室壁間設(shè)有冷卻水通道，熱交換室內(nèi)壁上設(shè)有一組注水孔，該注水孔與燃燒室壁間的冷卻水通道出口連通，在燃油和空氣噴射裝置中，噴油槍獨(dú)立設(shè)在燃燒室頭部中央的軸線方向上，噴油槍頭部設(shè)有機(jī)械霧化器，空氣噴射孔環(huán)繞軸線呈錐形分布，其射流方向與燃油噴射方向在前方匯聚，以此形成油氣分離式噴射二次霧化結(jié)構(gòu)。
上述技術(shù)方案的有關(guān)內(nèi)容解釋如下1、上述方案中，為了延長火花塞的使用壽命，可以在火花塞與火花塞安裝孔之間設(shè)置環(huán)形間隙，環(huán)形間隙朝燃燒室開放，空氣噴射通道設(shè)有分路與該環(huán)形間隙連通，以此形成火花塞風(fēng)冷保護(hù)結(jié)構(gòu)。這樣在工作時(shí)火花塞頭部形成一圈氣幕，對火花塞進(jìn)行保護(hù)。
2、上述方案中，為了對燃燒室頭部的迎火盤進(jìn)行冷卻，可以在迎火面壁內(nèi)設(shè)有水冷腔，該水冷腔的進(jìn)口與冷卻水供給端連接，出口與燃燒室壁間的冷卻水通道進(jìn)口連接。這樣可以使迎火盤的冷卻水與燃燒室壁間的冷卻水組成串聯(lián)結(jié)構(gòu)。
3、上述方案中，為了防止上述熱交換室內(nèi)壁注水孔的堵塞，可以熱交換室內(nèi)壁上再設(shè)置一組輔助注水孔，該輔助注水孔經(jīng)控制閥門與燃燒室壁間的冷卻水通道出口連接。正常時(shí)，注水孔工作，控制閥關(guān)閉，一旦注水孔發(fā)生堵塞，打開控制閥，冷卻水從輔助注水孔注入熱交換室。
4、上述方案中，為了提高保溫效果，燃燒室設(shè)有鋯英砂耐火材料內(nèi)襯，內(nèi)襯外設(shè)水套，水套上設(shè)有螺旋型水槽，該螺旋型水槽與外殼形成燃燒室壁間的冷卻水通道。
5、上述方案中，為了消除噪音，提高膨脹效果，熱交換室與膨脹室之間設(shè)有帶罩體的消音器，消音器上設(shè)有若干加旋孔，加旋孔沿罩體外側(cè)切向傾斜布置。這樣既能起到消音作用，又能通過加旋孔將燃?xì)馀c蒸汽進(jìn)一步混合并膨脹。
本實(shí)用新型工作原理是高壓燃油由噴油槍噴入，在噴油槍頭部機(jī)械霧化器的作用下，使燃油由液狀轉(zhuǎn)變成高壓、高速旋轉(zhuǎn)的霧狀進(jìn)入燃燒室。在燃燒室內(nèi)，一次霧化的燃油與注入的高壓空氣撞擊實(shí)現(xiàn)二次霧化，經(jīng)火花塞點(diǎn)火后，使注入燃油與注入空氣混合成的可燃?xì)庠谌紵覂?nèi)進(jìn)行高壓、高速燃燒，并以音速從縮孔噴入熱交換室。在熱交換室內(nèi)，經(jīng)燃燒室頭部水冷腔和燃燒室壁間冷卻水通道的冷卻水通過注水孔注入后，與縮孔噴出的高溫載體熱交換，完成燃燒、吸熱、熱交換的全部過程，然后再經(jīng)膨脹室膨脹后產(chǎn)生高溫高壓復(fù)合載體和過熱水，由排氣口排出。
由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)和效果1、由于本實(shí)用新型高壓燃油注入噴油槍后經(jīng)機(jī)械霧化器進(jìn)行一次霧化后，與注入的高壓空氣撞擊實(shí)現(xiàn)二次霧化，使燃油中的液碳與空氣中的氧氣完全混合，油氣比例達(dá)到1∶11的最高值，燃燒后的高溫載體中過剩氧小于0.2％，因此最大限度的應(yīng)用了配置氣源的有效率。
2、由于本實(shí)用新型將燃油與空氣采用分離式注入方式，而且匯聚點(diǎn)位于迎火面前方，因此在背壓高的時(shí)候，燃燒中心不會(huì)緊靠燃燒室頭部的迎火面，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)容易被燒熔的缺陷，使噴油槍和火花塞的使用壽命延長。
3、由于本實(shí)用新型利用空氣噴射在火花塞周圍設(shè)計(jì)了一種風(fēng)冷保護(hù)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)工作時(shí)在火花塞頭部形成一圈氣幕，對火花塞進(jìn)行保護(hù)，因此延長了火花塞的使用壽命。
4、由于本實(shí)用新型在燃燒室頭部的迎火面壁內(nèi)設(shè)置了水冷腔，通過冷卻水可以對燃燒室頭部的迎火盤進(jìn)行有效冷卻，而冷卻水又經(jīng)燃燒室壁間的冷卻水通道送入熱交換室進(jìn)行再利用。這樣一方面發(fā)揮了水流的冷卻作用，另一方面其冷卻時(shí)吸收的熱量充分得到利用。
5、由于本實(shí)用新型燃燒室內(nèi)襯采用導(dǎo)熱系數(shù)小、保溫效果好的鋯英砂耐火材料厚壁，這樣既耐高溫、耐高速氣流沖刷，又給可燃?xì)怏w提供了良好的燃燒環(huán)境，使注入的燃油達(dá)到最高的發(fā)熱值，燃燒產(chǎn)生的載體達(dá)到最高的溫度。
6、本實(shí)用新型燃燒室與熱交換室之間的變徑縮孔，一方面將燃燒室與熱交換室分成兩個(gè)獨(dú)立的空間，杜絕了熱交換室交換后的氣流回流到燃燒室，保證了燃燒室的燃燒環(huán)境；另一方面使燃燒室內(nèi)混合后的可燃?xì)怏w產(chǎn)生回流，為火花塞點(diǎn)火提供了必要條件。
7、本實(shí)用新型為了防止上述熱交換室內(nèi)壁注水孔的堵塞，還專門設(shè)置了一組輔助注水孔，正常時(shí)，注水孔工作，控制閥關(guān)閉，一旦注水孔發(fā)生堵塞，打開控制閥，冷卻水從輔助注水孔注入熱交換室。這樣使本裝置的可靠性大大提高。
8、本實(shí)用新型不僅在油田稠油開采中，可直接作為石油熱力開采設(shè)備，對于石油開采設(shè)備、器材和工具，還可作為去除頑垢和油脂的清洗器使用。特別是當(dāng)石油開采設(shè)備、器材和工具，在作業(yè)時(shí)沾上的頑油脂，該燃燒器產(chǎn)生的過熱蒸汽、過熱水和二氧化碳等介質(zhì)，對此類頑垢的清洗具有顯著的效果。


附圖1為本實(shí)用新型燃燒室頭部結(jié)構(gòu)剖視圖；附圖2為本實(shí)用新型多功能高壓高效燃燒器實(shí)施例結(jié)構(gòu)剖視圖；以上附圖中1、排氣口；2、膨脹室；3、加旋孔；4、輔助注水孔；5、熱交換室；6、注水孔；7、縮孔；8、燃燒室；9、空氣噴射孔；10、火花塞；11、噴油槍；12、出水管；13、進(jìn)油口；14、霧化器；15、頂蓋；16、迎火盤；17、進(jìn)水管；18、上殼體；19、水套；20、內(nèi)襯；21、水冷腔；22、進(jìn)水管；23、內(nèi)圈；24、下殼體；25、消音器；26、進(jìn)水管。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述實(shí)施例參見圖1和圖2所示，一種多功能高壓高效燃燒器，由頂蓋15、上殼體18、下殼體24組成的一個(gè)筒體，筒體下端為排氣口1。
上殼體18內(nèi)孔中設(shè)有內(nèi)襯20與水套19雙層隔熱結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯20采用鋯英砂耐高溫材料構(gòu)成，具有很好的隔熱效果。下殼體24內(nèi)孔中設(shè)有內(nèi)圈23與消音器25，由此將裝置內(nèi)腔分隔為前段的燃燒室8、中段的熱交換室5和后段的膨脹室2。燃燒室8尾部通過縮孔7與熱交換室5頭部相通。
頂蓋15上裝有進(jìn)氣管(圖中未畫出)、噴油槍11和火花塞10。進(jìn)氣管與空氣噴射孔9連通，噴油槍11獨(dú)立設(shè)在燃燒室8頭部中央的軸線方向上，噴油槍11頭部設(shè)有機(jī)械霧化器14，空氣噴射孔9環(huán)繞軸線呈錐形分布，其射流方向與燃油噴射方向在前方匯聚，以此形成油氣分離式噴射二次霧化結(jié)構(gòu)?；鸹ㄈ?0通過安裝孔與燃燒室8相通，火花塞10與火花塞安裝孔之間設(shè)置環(huán)形間隙，環(huán)形間隙朝燃燒室8開放，空氣噴射通道設(shè)有分路與該環(huán)形間隙連通，以此形成火花塞風(fēng)冷保護(hù)結(jié)構(gòu)。工作時(shí)在火花塞10頭部形成一圈氣幕，對火花塞進(jìn)行保護(hù)。為了提高保溫隔熱效果，頂蓋15與燃燒室8結(jié)合部設(shè)有耐高溫的迎火盤16。為了對燃燒室8頭部的迎火盤16進(jìn)行冷卻，在迎火面壁內(nèi)設(shè)有水冷腔21，該水冷腔21的進(jìn)口與冷卻水供給端連接，出口與燃燒室8壁間的冷卻水通道的進(jìn)水管22連接。
水套19上設(shè)有螺旋型水槽，該螺旋型水槽與上殼體18的內(nèi)緣拼合形成燃燒室8的壁間冷卻水通道。螺旋型水槽出口與注水孔6連接，注水孔6設(shè)置在內(nèi)圈23上并與熱交換室5相通。為了防止上述熱交換室5內(nèi)圈23上的注水孔6堵塞，還在內(nèi)圈23上設(shè)置了一組輔助注水孔4，該輔助注水孔4通過進(jìn)水管26，經(jīng)控制閥門(未畫出)與出水管12連接。正常時(shí)，注水孔6工作，控制閥關(guān)閉，一旦注水孔6發(fā)生堵塞，打開控制閥，冷卻水從輔助注水孔4注入熱交換室5。
熱交換室5與膨脹室2之間設(shè)有帶罩體的消音器25，消音器25上設(shè)有若干加旋孔3，加旋孔3沿罩體外側(cè)切向傾斜布置。
本實(shí)施例工作時(shí)，高壓燃油與高壓空氣分別從噴油槍11和空氣噴射孔9注入，其中，高壓燃油經(jīng)機(jī)械霧化器14進(jìn)行一次霧化后，然后與注入的高壓空氣撞擊實(shí)現(xiàn)二次霧化。在火花塞10點(diǎn)火后燃油在空氣中燃燒并形成高溫、高壓的煙氣，經(jīng)縮孔7進(jìn)入熱交換室5，與由水套19下部的注水孔6注入的水相遇，水吸熱汽化變?yōu)檎羝?，同時(shí)使煙氣降溫，兩者在熱交換室5混合變?yōu)闊煔狻⒄羝旌蠚?，再?jīng)消音器25加旋孔3進(jìn)入膨脹室2進(jìn)一步混合并膨脹，經(jīng)膨脹室2內(nèi)逐步加速，最后經(jīng)后端排氣口1排出。
冷卻水通過頂蓋15上的進(jìn)水管(未畫出)進(jìn)入水冷腔21，然后通過進(jìn)水管22進(jìn)入上殼體18與水套19間形成的螺旋型水槽，對燃燒室8產(chǎn)生的高溫進(jìn)行冷卻，最后通過水套19下部的注水孔6進(jìn)入熱交換室5變?yōu)檎羝?br> 權(quán)利要求1.一種多功能高壓高效燃燒器，由殼體以及內(nèi)襯構(gòu)成一個(gè)前段的燃燒室、一個(gè)中段的熱交換室和一個(gè)后段的膨脹室，燃燒室頭部設(shè)有燃油和空氣噴射裝置，以及火花塞結(jié)構(gòu)，燃燒室尾部通過縮孔與熱交換室頭部相通，熱交換室尾部通過孔與膨脹室頭部相通，膨脹室尾部為排氣口；燃燒室壁間設(shè)有冷卻水通道，熱交換室內(nèi)壁上設(shè)有一組注水孔，該注水孔與燃燒室壁間的冷卻水通道出口連通，其特征在于在燃油和空氣噴射裝置中，噴油槍獨(dú)立設(shè)在燃燒室頭部中央的軸線方向上，噴油槍頭部設(shè)有機(jī)械霧化器，空氣噴射孔環(huán)繞軸線呈錐形分布，其射流方向與燃油噴射方向在前方匯聚，以此形成油氣分離式噴射二次霧化結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能高壓高效燃燒器，其特征在于所述火花塞與火花塞安裝孔之間設(shè)置環(huán)形間隙，環(huán)形間隙朝燃燒室開放，空氣噴射通道設(shè)有分路與該環(huán)形間隙連通，以此形成火花塞風(fēng)冷保護(hù)結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能高壓高效燃燒器，其特征在于所述燃燒室頭部迎火面壁內(nèi)設(shè)有水冷腔，該水冷腔的進(jìn)口與冷卻水供給端連接，出口與燃燒室壁間的冷卻水通道進(jìn)口連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能高壓高效燃燒器，其特征在于所述熱交換室內(nèi)壁上還設(shè)有一組輔助注水孔，該輔助注水孔經(jīng)控制閥門與燃燒室壁間的冷卻水通道出口連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能高壓高效燃燒器，其特征在于所述燃燒室設(shè)有鋯英砂耐火材料內(nèi)襯，內(nèi)襯外設(shè)水套，水套上設(shè)有螺旋型水槽，該螺旋型水槽與外殼形成燃燒室壁間的冷卻水通道。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能高壓高效燃燒器，其特征在于所述熱交換室與膨脹室之間設(shè)有帶罩體的消音器，消音器上設(shè)有若干加旋孔，加旋孔沿罩體外側(cè)切向傾斜布置。
專利摘要一種多功能高壓高效燃燒器，由殼體以及內(nèi)襯構(gòu)成一個(gè)前段的燃燒室、一個(gè)中段的熱交換室和一個(gè)后段的膨脹室，燃燒室頭部設(shè)有燃油和空氣噴射裝置，以及火花塞結(jié)構(gòu)，膨脹室尾部為排氣口；燃燒室壁間設(shè)有冷卻水通道，熱交換室內(nèi)壁上設(shè)有一組注水孔，該注水孔與燃燒室壁間的冷卻水通道出口連通，其特征在于在燃油和空氣噴射裝置中，噴油槍獨(dú)立設(shè)在燃燒室頭部中央的軸線方向上，噴油槍頭部設(shè)有機(jī)械霧化器，空氣噴射孔環(huán)繞軸線呈錐形分布，其射流方向與燃油噴射方向在前方匯聚，以此形成油氣分離式噴射二次霧化結(jié)構(gòu)。本方案涉及油田開采中使用的一種高壓高溫燃?xì)狻⒄羝旌先紵l(fā)生器。在油田稠油開采中，可直接注入油層進(jìn)行石油熱力開采；對于石油開采設(shè)備、器材和工具，可作為去除頑垢和油脂的清洗器使用。
文檔編號(hào)F23D11/36GK2769700SQ20042005488
公開日2006年4月5日 申請日期2004年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月29日
發(fā)明者楊文俊 申請人:楊文俊, 劉順興