CN108019766A - 一种高压含硫气井的环空自动泄压燃烧装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高压含硫气井的环空自动泄压燃烧装置，属石油天然气生产设备技术领域。它由储气罐、控制器和燃烧器构成，储气罐通过连通管与燃烧器连通，储气罐与燃烧器之间的连通管上依次安装有天然气减压器和硫化氢过滤器，硫化氢过滤器与燃烧器之间的连通管上设置有可燃气体监测传感器。该装置通过将高压含硫气体通过高压管汇流入储气罐内有效地进行气井的环空泄压，含硫气体进入燃烧器内与空气充分混合，然后通过燃烧器对高压含硫气体中可燃气体进行次级燃烧和主级燃烧，降低了有毒气体对环境的污染，有效地解决了现有技术中环空泄压的处理效率低下、含硫气体燃烧不充分以及存有较高安全隐患的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种高压含硫气井的环空自动泄压燃烧装置，属石油天然气生产设备技术领域。
背景技术
石油天然气开采及储存的高压气井中，常常出现环空带压现象，这对石油天然气的安全开发和气井的井筒完整性提出了严峻的挑战。一旦高压气井井筒完整性出现问题，可能导致整个油气井报废，甚至造成人员伤亡等超压事故。
井口泄压是避免超压事故发生的一种最为有效的措施。现有技术中，高压气井进行环空泄压时，工人通过金属导管将气井内的部分气体导出，通过燃烧的方式使导出的气体分解，以降低井内压力。但该人工泄压方式存在以下安全隐患，由于高压含硫气井中含有剧毒气体硫化氢，金属导管末端处的含硫气体燃烧不充分，排放后危害环境和现场人员的身体健康，严重时危及生命；燃烧头处易出现温度过高而导致大量的热通过金属导管传递至气井附近，从而存在较大的安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种操作方便，处理效率高，泄压气体燃烧充分，能够减缓高压气井内环空压力的急剧升高，以解决现有的泄压方式处理效率低下、泄压气体燃烧不充分以及存有安全隐患问题的高压含硫气井的环空自动泄压燃烧装置。
本发明的技术方案是：
一种高压含硫气井的环空自动泄压燃烧装置，它由储气罐、控制器和燃烧器构成，其特征在于：储气罐通过连通管与燃烧器连通，储气罐与燃烧器之间的连通管上依次安装有天然气减压器和硫化氢过滤器，硫化氢过滤器与燃烧器之间的连通管上设置有可燃气体监测传感器，可燃气体监测传感器和燃烧器分别与控制器电连接。
所述的燃烧器由扩散筒、预混筒、旋流器、防风罩、喷头和电火花点火器构成，扩散筒上通过固定螺栓安装有预混筒，预混筒的一端端头螺纹安装有防风罩，预混筒内的扩散筒端头通过旋流器螺纹安装有喷头，喷头一侧的防风罩上安装有电火花点火器。
所述的扩散筒的周向上呈间隔状设置有一级孔、二级孔和三级孔。
所述的一级孔、二级孔和三级孔分别沿扩散筒轴向上呈45°倾角设置。
所述的预混筒上设置有空气孔。
所述的空气孔在预混筒的固定螺栓外侧呈对称状设置。
所述的预混筒圆周上间隔状设置有与一级孔、二级孔和三级孔对应的一级空气孔、二级空气孔和三级空气孔。
所述的一级空气孔、二级空气孔和三级空气孔分别沿预混筒轴向上呈45°倾角设置。
所述的一级空气孔、二级空气孔和三级空气孔与一级孔、二级孔和三级孔的朝向相反。
所述的一级空气孔、二级空气孔和三级空气孔与一级孔、二级孔和三级孔在燃烧器的周向上位于一个平面。
所述的一级空气孔、二级空气孔和三级空气孔与一级孔、二级孔和三级孔在燃烧器的轴向上呈错位状设置。
所述的旋流器由筒体和双螺旋叶片构成，筒体的外圆周面上均布有多个双螺旋叶片。
所述的防风罩呈喇叭状，防风罩的圆周上均布有进气孔。
所述的喷头呈杯状体，喷头的底部端面上设置有多个燃烧喷射孔。
本发明的有益效果在于：
该高压含硫气井的环空自动泄压燃烧装置使用时，通过压力传感器实时监测气井环空内的压力，并将压力信号传递给控制器，当气井内环空压力超过阈值时，控制器发出开启信号，高压含硫气体通过高压管汇流入储气罐内，气井进行环空泄压，储气罐内的含硫气体通过天然气减压器和硫化氢过滤器处理后流入燃烧器，在燃烧器中含硫气体与空气充分混合，然后通过燃烧器进行次级燃烧和主级燃烧，降低了有毒气体对环境的污染，有效解决了现有技术中环空泄压的处理效率低下、含硫气体燃烧不充分以及存有安全隐患的问题。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明燃烧器的结构示意图；
图3为本发明燃烧器的结构示意图；
图4为本发明燃烧器的等轴测示意图；
图5为本发明旋流器的结构示意图。
图中：1、储气罐，2、天然气减压器，3、硫化氢过滤器，4、燃烧器，5、扩散筒，6、固定螺栓，7、预混筒，8、旋流器，9、一级孔，10、二级孔，11、三级孔，12、筒体，13、双螺旋叶片，14、电火花点火器，15、防风罩，16、空气孔，17、喷头，18、一级空气孔，19、二级空气孔，20、三级空气孔，21、进气孔，22、燃烧喷射孔。
具体实施方式
该高压含硫气井的环空自动泄压燃烧装置由储气罐1、控制器和燃烧器4构成，储气罐1通过连通管与燃烧器4连通，燃烧器4由扩散筒5、预混筒7、旋流器8、防风罩15、喷头17和电火花点火器14构成，扩散筒5上通过固定螺栓6安装有预混筒7，预混筒7的固定螺栓外侧呈对称状设置有空气孔16。预混筒7的一端端头螺纹安装有防风罩15，防风罩15呈喇叭状，防风罩15的圆周上均布有进气孔21，防风罩15设置的目的在于：空气通过进气孔21进入至防风罩15内，用于补充燃烧时消耗的氧气。
预混筒7内的扩散筒5端头通过旋流器8螺纹安装有喷头17，喷头17呈杯状体，喷头17的底部端面上设置有多个燃烧喷射孔22，喷头17设置的目的是将扩散筒9内的部分高压含硫气体直接从喷头17的燃烧喷射孔22处喷出，完成次级燃烧。
扩散筒5的周向上呈间隔状设置有一级孔9、二级孔10和三级孔11。一级孔9、二级孔10和三级孔11分别沿扩散筒5轴向上呈45°倾角设置。一级孔9、二级孔10和三级孔11设置的目是将扩散筒5另一部分高压含硫气体喷射至预混筒7内，以与预混筒7内的空气混合，以在后序燃烧处理过程中得以充分燃烧。
旋流器8由筒体12和间隔设置的双螺旋叶片13构成，筒体12的外圆周面上均布有多个双螺旋叶片13。旋流器8设置的目的在于：扩散筒5和预混筒7之间的高压含硫气体和空气混合后到达旋流器8处，并沿着旋流器8的双螺旋叶片13形成的螺旋槽进行运动，由此使得高压含硫气体与空气进一步充分混合。
储气罐1与燃烧器4之间的连通管上依次安装有天然气减压器2和硫化氢过滤器3，天然气减压器2设置的目的在于：用于调节泄压气体的压力和流量，以使得气体稳定燃烧。硫化氢过滤器3设置的目的在于：用于过滤回收泄压气体中的有害气体硫化氢，以降低燃烧后有毒气体的排放，降低安全隐患和保护环境。
喷头17一侧的防风罩15上安装有电火花点火器14。硫化氢过滤器3与燃烧器4之间的连通管上设置有可燃气体监测传感器，可燃气体监测传感器和燃烧器4分别与控制器电连接，当扩散筒9的进气端流入高压含硫气体后，可燃气体监测传感器检测到含硫气体中的可燃气体成分，并将该信号传递给控制器，控制器向电火花点火器14发出点火信号，即可点燃由喷头17喷出的可燃气体。
该高压含硫气井的环空自动泄压燃烧装置工作时，进入至扩散筒5内的部分高压含硫气体直接从喷头17的燃烧喷射孔22处喷出，完成次级燃烧。另一部分高压含硫气体沿一级孔9、二级孔10和三级孔11的孔壁边缘喷到预混筒7的内壁上，这一过程中，由于一级孔9、二级孔10和三级孔11在扩散筒5轴向上呈45°倾角设置，喷射到预混筒7内壁上的高压含硫气体与由空气孔16进入的空气混合后，不断在预混筒7内壁和扩散筒5外壁之间折返并向旋流器8处前行，经旋流器8再一次充分混合后喷出并燃烧，实现燃烧处理的目的；具体过程为：高压含硫气体沿一级孔9、二级孔10和三级孔11喷到预混筒7内壁的过程中，一级孔9后端与空气孔16之间的腔体形成负压，空气得以由空气孔16源源不断的进入，进入至预混筒7内的空气与一级孔9喷出的高压含硫气体汇合后在预混筒7内壁和扩散筒5外壁之间折返并与二级孔10喷出的高压含硫气体汇合，再次在预混筒7内壁和扩散筒5外壁之间折返后与三级孔11喷出的高压含硫气体汇合，然后到达旋流器8处。由于旋流器8的双螺旋叶片13与预混筒7内壁接触，从而形成螺旋流道，由此迫使混合的高压含硫气体和空气由螺旋流道的前端口进入，由螺旋流道的后端口喷出，这一过程中得以使高压含硫气体和空气再一次充分混合后喷出。喷出的混合气体在次级燃烧的火焰下点燃，实现主级燃烧。
该高压含硫气井的环空自动泄压燃烧装置操作方便，处理效率高，通过燃烧器进行高压含硫气体中可燃气体的次级燃烧和主级燃烧，降低了有毒气体对环境的污染，有效解决了现有技术中环空泄压的处理效率低下、含硫气体燃烧不充分以及存有安全隐患的问题。
作为预混筒7的改进，亦可在预混筒7的周向上呈间隔状设置有与一级孔9、二级孔10和三级孔11对应的一级空气孔18、二级空气孔19和三级空气孔20，一级空气孔18、二级空气孔19和三级空气孔20分别沿预混筒7轴向上呈45°倾角设置，一级空气孔18、二级空气孔19和三级空气孔20与一级孔9、二级孔10和三级孔11的朝向相反。一级空气孔18、二级空气孔19和三级空气孔20与一级孔9、二级孔10和三级孔11在燃烧器4的周向上位于一个平面，一级空气孔18、二级空气孔19和三级空气孔20与一级孔9、二级孔10和三级孔11在燃烧器4的轴向上呈错位状设置。
工作过程中，由一级孔9喷出的高压含硫气体喷射至一级空气孔18一侧的预混筒7内壁上，由于高压含硫气体的折返点位于一级空气孔18的端口一侧，一级孔9喷出的高压含硫气体喷射折返后与由一级空气孔18进入的空气混合，与此同时，二级孔10喷出的高压含硫气体喷射折返后与由二级空气孔19的空气混合；三级孔11喷出的高压含硫气体喷射折返后与由三级空气孔20的空气混合。
一级孔9喷出的高压含硫气体喷射折返后与由一级空气孔18进入的空气混合折返后与二级空气孔19的空气和二级孔10喷出的高压含硫气体混合，再次折返后与三级孔11喷出的高压含硫气体和三级空气孔20的空气混合后进入至旋流器8内，使其进一步充分混合后喷出。喷出的混合气体在次级燃烧的火焰下点燃，实现主级燃烧。
作为预混筒7的进一步改进，亦可在一级空气孔18、二级空气孔19和三级空气孔20的端口一侧设置截面呈直角的折流板（图中未示），以保证一级孔9、二级孔10和三级孔11喷出的高压含硫气体准确折返，进而保证外界空气进入至预混筒7内。
Claims (10)
1.一种高压含硫气井的环空自动泄压燃烧装置，它由储气罐（1）、控制器和燃烧器（4）构成，其特征在于：储气罐（1）通过连通管与燃烧器（4）连通，储气罐（1）与燃烧器（4）之间的连通管上依次安装有天然气减压器（2）和硫化氢过滤器（3），硫化氢过滤器（3）与燃烧器（4）之间的连通管上设置有可燃气体监测传感器，可燃气体监测传感器和燃烧器（4）分别与控制器电连接。
2.根据权利要求1所述的一种高压含硫气井的环空自动泄压燃烧装置，其特征在于：所述的燃烧器（4）由扩散筒（5）、预混筒（7）、旋流器（8）、防风罩（15）、喷头（17）和电火花点火器（14）构成，扩散筒（5）上通过螺栓（6）固定安装有预混筒（7），预混筒（7）的一端端头螺纹安装有防风罩（15），预混筒（7）内的扩散筒（5）端头通过旋流器（8）螺纹安装有喷头（17），喷头（17）一侧的防风罩（15）上安装有电火花点火器（14）。
3.根据权利要求2所述的一种高压含硫气井的环空自动泄压燃烧装置，其特征在于：所述的扩散筒（5）的周向上呈间隔状设置有一级孔（9）、二级孔（10）和三级孔（11）；一级孔（9）、二级孔（10）和三级孔（11）分别沿扩散筒（5）轴向上呈45°倾角设置。
4.根据权利要求2所述的一种高压含硫气井的环空自动泄压燃烧装置，其特征在于：所述的预混筒（7）上设置有空气孔（16），空气孔（16）在预混筒（7）的固定螺栓（6）外侧呈对称状设置。
5.根据权利要求4所述的一种高压含硫气井的环空自动泄压燃烧装置，其特征在于：所述的预混筒（7）圆周上间隔状设置有与一级孔（9）、二级孔（10）和三级孔（11）对应的一级空气孔（18）、二级空气孔（19）和三级空气孔（20）。
6.根据权利要求5所述的一种高压含硫气井的环空自动泄压燃烧装置，其特征在于：所述的一级空气孔（18）、二级空气孔（19）和三级空气孔（20）分别沿预混筒（7）轴向上呈45°倾角设置；所述的一级空气孔（18）、二级空气孔（19）和三级空气孔（20）与一级孔（9）、二级孔（10）和三级孔（11）的朝向相反。
7.根据权利要求6所述的一种高压含硫气井的环空自动泄压燃烧装置，其特征在于：所述的一级空气孔（18）、二级空气孔（19）和三级空气孔（20）与一级孔（9）、二级孔（10）和三级孔（11）在燃烧器（4）的周向上位于同一个平面；所述的一级空气孔（18）、二级空气孔（19）和三级空气孔（20）与一级孔（9）、二级孔（10）和三级孔（11）在燃烧器（4）的轴向上呈错位状设置。
8.根据权利要求2所述的一种高压含硫气井的环空自动泄压燃烧装置，其特征在于：所述的旋流器（8）由筒体（12）和双螺旋叶片（13）构成，筒体（12）的外圆周面上均布有多个双螺旋叶片（13）。
9.根据权利要求2所述的一种高压含硫气井的环空自动泄压燃烧装置，其特征在于：所述的防风罩（15）呈喇叭状，防风罩（15）的圆周上均布有进气孔（21）。
10.根据权利要求2所述的一种高压含硫气井的环空自动泄压燃烧装置，其特征在于：所述的喷头（17）呈杯状体，喷头（17）的底部端面上设置有多个燃烧喷射孔（22）。
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