CN108006639B - 高温高压气体燃烧器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了高温高压气体燃烧器，它包括：电点火枪、助燃气体管、燃气管、燃气混合室、燃烧室和喷火嘴；所述的助燃气体管设在燃气混合室中心位置，电点火枪设在助燃气体管内，燃气管进口设在燃气混合室壁上；助燃气体管进口设有与电点火枪紧密接触的若个紧密接触部，紧密接触部分成若个助燃气体管进口；紧密接触部外侧设有若干个凹型沟槽；助燃气体管进口形成若干流速高的气流束。气流束的之间形成负压区，燃气从凹型沟槽中进入气流束之间的负压区，与助燃气体混合，气流束周围同时也形成负压区，与燃气混合室的燃气混合，内外混合充分，解决了高压下点火难的问题，保证了高温高压燃烧器稳定运行。

Description

高温高压气体燃烧器
技术领域
本发明属石油、油页岩开采及化工领域，具体涉及高温高压气体燃烧器。
背景技术
油页岩原位裂解开采是国内外公认的一种相对环保的方法。在原位裂解开采技术中,以加热技术最为关键,按照加热方式, 油页岩原位开采加热技术可分为电加热、辐射加热及对流加热。
电加热是通过热传导方式利用电阻发热产生的热量加热油页岩层，开发前需建立冷冻墙，用来保护地下水；主要存在工艺复杂、热损大、耗电多、成本高回收率低等问题；目前主要有壳牌ICP技术和Electrofrac TM技术。
辐射加热是利用微波发生器发射出的微波来加热油页岩；优点是传热快、选择性加热、容易自动控制、采油率高；不足是成本较高，技术难度大；目前主要有LLNL的射频技术和Raytheon公司的RF/CF技术。
对流加热是利用高温烃类气体对流加热油页岩,优点是岩层空隙不易闭合，油气回收率高；不足是效率低、成本高、规模小，难以大面积实施和缺乏市场竞争能力；主要有雪弗龙的CRUSH技术，美国公司的CCR技术、Superheated Air和IVE技术。
中国专利CN201310141426.4，一种稠油油层蒸汽加热装置与方法；该装置由储油罐、油泵和燃烧器构成，燃烧器与压气机连通；通过燃焰加热管在油井中设置的方法，解决稠油油层燃焰加热的技术问题。
中国专利CN201520114231.5，一种井内油页岩燃烧加热系统；该系统能实现50-800℃的加热范围，它包括地面监测与控制系统、井内燃烧与尾气逆流换热系统、外加流体注入管和外部套管。本系统可以作为加热体对井下地层进行直接加热，也可渗透传热。
针对目前井内油页岩层原位开采流体加热技术存在热量利用率低，加热效率低等问题。本发明人提出了一种地下燃烧对流加热的方法，该方法热量利用率高、易于控制，进一步推动了油页岩原位裂解加热技术。但由于地下环境复杂，存在高压下点火难，燃烧不稳定的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决油页岩原位裂解加热，地下环境复杂，高温高压气体燃烧点火难，燃烧不稳定的问题，而提供一种高温高压气体燃烧器。
高温高压气体燃烧器，它包括：电点火枪1、助燃气体管2、燃气管3、燃气混合室4、燃烧室5和喷火嘴6；
所述的燃气混合室4和燃烧室5之间设有隔41，隔41设有通孔42；
所述的喷火嘴6设在燃烧室5下方；
所述的助燃气体管2设在燃气混合室4中心位置，电点火枪1设在助燃气体管2内，穿过助燃气体管2进入燃气混合室4下部；燃气管进口31设在燃气混合室4壁上；
所述的燃气混合室4还设有气体分布器43，气体分布器43为锥形；固定燃气混合室4的壁上，气体分布器43外侧；
所述的高温高压气体燃烧器还包括热电偶7，所述的热电偶7设在燃气混合室4的壁内；
所述的高温高压气体燃烧器还设有调解装置，所述的调解装置是根据热电偶7发出的信号调整助燃气体和可燃气体的压力，以平衡燃气混合室4的温度；当燃气混合室4的温度突然降低时启动电点火枪1点火；
所述的高温高压气体燃烧器还设有风套，所述的高温高压气体燃烧器设在风套内，风套内通热传递介质。
所述的助燃气体管进口21设在燃气混合室4顶部；气体分布器43设在燃气混合室4下部，气体分布器43为倒锥形，其底部固定在隔41上；
所述的助燃气体管2设在燃气混合室4中心位置，进入燃气混合室4下部，助燃气体管进口21在电点火枪喷火头之上；
所述的气体分布器43设在燃气混合室4上部，气体分布器43为锥形，其顶部固定在燃气混合室的盖44上，其底部固定在燃气混合室4的壁上；
所述的助燃气体管2和燃气管3的截面积之和大于通孔42截面积；
所述的助燃气体管2末端及助燃气体管进口21设有与电点火枪1紧密接触的若个紧密接触部23，紧密接触部23分成若个助燃气体管进口21；紧密接触部23外侧设有若干个凹型沟槽22；
所述的紧密接触部23和凹型沟槽22均为1-4个；
所述的紧密接触部23和凹型沟槽22均为3个。
本发明提供了高温高压气体燃烧器，它包括：电点火枪1、助燃气体管2、燃气管3、燃气混合室4、燃烧室5和喷火嘴6；所述的燃气混合室4和燃烧室5之间设有隔41，隔41设有通孔42；所述的喷火嘴6设在燃烧室5下方；所述的助燃气体管2设在燃气混合室4中心位置，电点火枪1设在助燃气体管2内，穿过助燃气体管2进入燃气混合室4下部；燃气管进口31设在燃气混合室4壁上；所述的助燃气体管2末端及助燃气体管进口21设有与电点火枪1紧密接触的若个紧密接触部23，紧密接触部23分成若个助燃气体管进口21；紧密接触部23外侧设有若干个凹型沟槽22；
助燃气体管2和风套加压供气，压力稳定后，起动电点火枪1，燃气管3供气，燃气经气体分布器43分布进入燃气混合室4，流速放缓，助燃气体管2的末端为2-4个助燃气体管进口21，形成流速高的2-4个气流束，气流束的之间，特别是电点火枪1的点火头前形成负压区，燃气从凹型沟槽22中进入气流束之间的负压区，与助燃气体混合，气流束周围同时也形成负压区，与燃气混合室4的燃气混合，内外混合充分，电点火枪1点燃充分混合的气体，经通孔42进入燃烧室5燃烧，从喷火嘴6喷出，加热井套套风，喷出的套风，带走热量，混合后形成高温高压烟气；燃气混合室4截面积和体积都大，燃气流速慢，在燃气混合室4内停留时间长，燃烧器燃烧后加热了燃气，燃烧稳定。助燃气体在助燃气体管2直接输出，燃气混合室4内停留时间短，助燃气体管2末端形成的气流束流速高，散热快，温度低，电点火枪1从助燃气体管2内通过，电点火枪1的点火头被气流束包围，保护了电点火枪1。延长了电点火枪1使用寿命，在热电偶平衡下，在熄火时能自动点火。解决了高压下点火难的问题，保证了高温高压燃烧器稳定运行。
附图说明
图1为高压气体燃烧器的剖示示意图；
图2为油页岩层高压气体燃烧器又一实施例的剖示示意图；
图3为A-A面放大的剖示示意图。
具体实施方式
请参见图1-3，高温高压气体燃烧器，它包括：电点火枪1、助燃气体管2、燃气管3、燃气混合室4、燃烧室5、喷火嘴6和热电偶7；
所述的燃气混合室4和燃烧室5之间设有隔41，隔41设有通孔42；
所述的喷火嘴6设在燃烧室5下方；
所述的燃气混合室4还设有气体分布器43、助燃气体管进口21设在燃气混合室4顶部中心位置，气体分布器43设在燃气混合室4下部，气体分布器43为倒锥形，设有通气分布孔431，其底部固定在隔41上，其顶部固定在燃气混合室4的壁上，燃气管进口31设在燃气混合室4壁上，气体分布器43外侧；
电点火枪1设在助燃气体管2内，穿过助燃气体管2进入燃气混合室4下部, 气体分布器43内；
所述的热电偶7设在燃气混合室4的壁内。
请参见图1-3，高温高压气体燃烧器，它包括：电点火枪1、助燃气体管2、燃气管3、燃气混合室4、燃烧室5、喷火嘴6和热电偶7；
所述的燃气混合室4、燃烧室5设有隔41，隔41设有通孔42；
所述的喷火嘴6设在燃烧室5下方；
所述的燃气混合室4还设有气体分布器43、气体分布器43设在燃气混合室4上部，气体分布器43为锥形，其顶部固定在燃气混合室的盖44上，其底部固定在燃气混合室4的壁上；
所述的燃气管进口31设在燃气混合室4壁上，气体分布器43外侧；
助燃气体管2设在燃气混合室4中心位置，进入燃气混合室4下部，助燃气体管进口21在电点火枪喷火头之上。
电点火枪1穿过助燃气体管2进入燃气混合室4下部, 助燃气体管2末端及助燃气体管进口21设有与电点火枪1紧密接触的若个紧密接触部23，紧密接触部23分成若个助燃气体管进口21；紧密接触部23外侧设有凹型沟槽22；
紧密接触部23和凹型沟槽22均为1-4个。
所述的助燃气体管2和燃气管3的截面积之和大于通孔42截面积；
所述的热电偶7设在燃气混合室4的壁内。
所述的高温高压气体燃烧器还设有风套，所述的高温高压气体燃烧器设在风套内，风套内通热传递介质。
使用时，助燃气体管2和风套加压供气，压力稳定后，起动电点火枪1，燃气管3供气，燃气经气体分布器43分布进入燃气混合室4，流速放缓，助燃气体管2的末端为2-4个助燃气体管进口21，形成流速高的2-4个气流束，气流束的之间，特别是电点火枪1的点火头前形成负压区，燃气从凹型沟槽22中进入气流束之间的负压区，与助燃气体混合，气流束周围同时也形成负压区，与燃气混合室4的燃气混合，内外混合充分，电点火枪1点燃充分混合的气体，解决了高压下点火难的问题，经通孔42进入燃烧室5燃烧，从喷火嘴6喷出，加热井套套风，喷出的套风，带走热量，混合后形成高温高压烟气；燃气混合室4截面积和体积都大，燃气流速慢，在燃气混合室4内停留时间长，燃烧器燃烧后加热了燃气，燃烧稳定。助燃气体在助燃气体管2直接输出，燃气混合室4内停留时间短，助燃气体管2末端形成的气流束流速高，散热快，温度低，电点火枪1从助燃气体管2内通过，电点火枪1的点火头被气流束包围，保护了电点火枪1。延长了电点火枪1使用寿命，在热电偶平衡下，在熄火时能自动点火。保证了高温高压烟气燃烧器稳定运行。

Claims (7)

1.高温高压气体燃烧器，它包括：电点火枪（1）、助燃气体管（2）、燃气管（3）、燃气混合室（4）、燃烧室（5）和喷火嘴（6）；
所述的燃气混合室（4）和燃烧室（5）之间设有隔（41），隔（41）设有通孔（42）；
喷火嘴（6）设在燃烧室（5）下方；
所述的燃气混合室（4）还设有气体分布器（43），气体分布器（43）为锥形，设有通气分布孔（431）；固定燃气混合室（4）的壁上；
助燃气体管（2）设在燃气混合室（4）中心位置，电点火枪（1）设在助燃气体管（2）内，穿过助燃气体管（2）进入燃气混合室（4）下部；燃气管进口（31）设在燃气混合室（4）壁上，在气体分布器（43）外侧上；
助燃气体管（2）末端及助燃气体管进口（21）设有与电点火枪（1）紧密接触的若个紧密接触部（23），紧密接触部（23）分成若个助燃气体管进口（21）；紧密接触部（23）外侧设有若干个凹型沟槽（22）；
所述的高温高压气体燃烧器设在风套内，风套内通热传递介质；
助燃气体管（2）和风套加压供气，压力稳定后，起动电点火枪（1），燃气管（3）供气，燃气
经气体分布器（43）分布进入燃气混合室（4），流速放缓，助燃气体管（2）的末端为2-4个助燃气体管进口（21），形成流速高的2-4个气流束，气流束的之间，特别是电点火枪（1）的点火头前形成负压区，燃气从凹型沟槽（22）中进入气流束之间的负压区，与助燃气体混合，气流束周围同时也形成负压区，与燃气混合室（4）的燃气混合，内外混合充分，电点火枪（1）点燃充分混合的气体，经通孔（42）进入燃烧室（5）燃烧，从喷火嘴（6）喷出，加热井套套风，喷出的套风，带走热量，混合后形成高温高压烟气。
2.根据权利要求1所述的高温高压气体燃烧器，其特征在于：还包括热电偶（7），所述的热电偶（7）设在燃气混合室（4）的壁内。
3.根据权利要求2所述的高温高压气体燃烧器，其特征在于：还设有调解装置，所述的调解装置是根据热电偶（7）发出的信号调整助燃气体和可燃气体的压力，以平衡燃气混合室（4）的温度；当燃气混合室（4）的温度突然降低时启动电点火枪（1）点火。
4.根据权利要求1、2或3所述的高温高压气体燃烧器，其特征在于：助燃气体管进口（21）设在燃气混合室（4）顶部；气体分布器（43）设在燃气混合室（4）下部，气体分布器（43）为倒锥形，其底部固定在隔（41）上。
5.根据权利要求1、2或3所述的高温高压气体燃烧器，其特征在于：助燃气体管（2）设在燃气混合室（4）中心位置，进入燃气混合室（4）下部，助燃气体管进口（21）在电点火枪喷火头之上。
6.根据权利要求5所述的高温高压气体燃烧器，其特征在于：气体分布器（43）设在燃气混合室（4）上部，气体分布器（43）为锥形，其顶部固定在燃气混合室的盖（44）上，其底部固定在燃气混合室（4）的壁上。
7.根据权利要求6所述的高温高压气体燃烧器，其特征在于：紧密接触部（23）和凹型沟槽（22）均为3个。
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