CN205690374U - 废水复合热载体发生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种废水复合热载体发生器，其包括：发生器本体，其包括燃烧室及套设在燃烧室外部的蒸气室，燃烧室的上端与蒸气室相连通，蒸气室的上端连接有出口管道；发生器头部结构，其连接在发生器本体的下端，发生器头部结构具有头部本体和设置在头部本体内的燃烧喷嘴和点火电极，燃烧喷嘴和点火电极与燃烧室相对设置，头部本体内设有与蒸气室相连通的进水通道及排垢通道。本实用新型不仅可以满足高压燃烧并安全输出复合热载体的要求，同时该发生器还可使用原油分离出的废水作为冷却水对发生器进行冷却处理并生成复合热载体所需的蒸气，该废水复合热载体发生器不仅节约清水资源，还减少了废水处理的高额费用。

Description

废水复合热载体发生器

技术领域

本实用新型有关于一种发生器，尤其有关于一种高压燃烧技术领域中的废水复合热载体发生器。

背景技术

多元热流体技术热力开采稠油是一种非常高效的新技术，其具有燃烧效率高、零碳注入环保节能的优势，多元热流体技术输出的高温多元热流体具有综合增油机理，可大幅提高单井产能和提高原油采收率。

多元热流体技术用于油砂开采，其核心装备是发生器，目前，用软化水对发生器冷却气化形成多元热流体技术是目前成熟技术。由于油砂开采成本约三分之一要用于水处理，为实现低成本热力开发原油，将原油分离出来的废水用于发生器冷却掺混形成水蒸气则可以大量减少稠油/油砂开采的水处理成本。

现有技术中还没有专门使用废水作为冷却水使用的专门发生器，因此，有必要来提供一种新型的发生器，来解决此问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种废水复合热载体发生器，其不仅可以满足高压燃烧并安全输出复合热载体的要求，同时该发生器还可使用原油分离出的废水作为冷却水对发生器进行冷却处理并生成复合热载体所需的蒸气，该废水复合热载体发生器不仅节约清水资源，还减少了废水处理的高额费用。

本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本实用新型提供一种废水复合热载体发生器，所述废水复合热载体发生器包括：

发生器本体，其包括燃烧室及套设在所述燃烧室外部的蒸气室，所述燃烧室的上端与所述蒸气室相连通，所述蒸气室的上端连接有出口管道；

发生器头部结构，其连接在所述发生器本体的下端，所述发生器头部结构具有头部本体和设置在所述头部本体内的燃烧喷嘴和点火电极，所述燃烧喷嘴和所述点火电极均与所述燃烧室相对设置，所述头部本体内设有与所述蒸气室相连通的进水通道及排垢通道。

在优选的实施方式中，所述蒸气室的上端沿圆周方向设有多个上进水孔，多个所述上进水孔与所述蒸气室相连通。

在优选的实施方式中，所述蒸气室包括相连通的蒸气环腔及蒸气气化腔，所述燃烧室与所述蒸气室之间形成所述蒸气环腔，所述燃烧室上方的所述蒸气室形成所述蒸气气化腔，多个所述上进水孔与所述蒸气气化腔相连通。

在优选的实施方式中，所述头部本体与所述燃烧室相对的内端面上连接有耐高温隔热层，所述燃烧喷嘴和所述点火电极均密封设于所述耐高温隔热层中。

在优选的实施方式中，所述头部本体的内端面形成有冷却腔，所述耐高温隔热层位于所述冷却腔的上方，所述进水通道通过所述冷却腔与所述蒸气室相连通。

在优选的实施方式中，所述耐高温隔热层的材料为钨、钽、铼或锇。

在优选的实施方式中，所述耐高温隔热层的厚度为20mm～30mm。

在优选的实施方式中，所述进水通道内通入的水为废水。

在优选的实施方式中，所述头部本体内沿圆周方向设有多个所述排垢通道，所述排垢通道的直径为15mm～25mm。

在优选的实施方式中，所述头部本体与所述燃烧室相对的内端面上形成有排垢环槽，所述排垢环槽与所述蒸气室相对设置，多个所述排垢通道与所述排垢环槽相连通。

本实用新型的废水复合热载体发生器的特点及优点是：

一、本实用新型将原油开采中油水分离后的废水由头部本体的进水通道，经头部本体的冷却腔后注入蒸气室，该废水不但能冷却头部本体，提升发生器头部结构的使用寿命，而且还能吸收燃烧室的热量，并气化为复合热载体所需的蒸气；另外，废水气化后，废水中的钙镁离子会在蒸气室内沉积形成水垢，该些水垢最终可从头部本体内的排垢通道顺利排出。本实用新型不仅可以满足高压燃烧并安全输出复合热载体的要求，同时该发生器还可使用原油分离出的废水作为冷却水对发生器进行冷却处理并生成复合热载体所需的蒸气，该废水复合热载体发生器可对原油分离后的废水循环再利用，其不仅节约清水资源，还减少了废水处理的高额费用。

二、本实用新型通过在头部本体的内端面设置耐高温隔热层，当头部本体与发生器本体连接后，该耐高温隔热层恰好封堵在废水复合热载体发生器的燃烧室的端部并直接面对燃烧室，以有效保护头部本体，避免头部本体直接面对燃烧室，防止高温烧蚀头部本体，延长了头部本体的使用寿命；另外，位于头部本体内的燃烧喷嘴和点火电极均密封设于耐高温隔热层中，因此，可有效保护燃烧喷嘴和点火电极，防止高温烧蚀，延长了燃烧喷嘴和点火电极的使用寿命。

三、本实用新型通过头部本体内的冷却腔的设计，可实现对头部本体的冷却处理；同时，还可对直面燃烧室的耐高温隔热层进行冷却处理，防止高温烧蚀及燃料高温反应损坏头部本体的情况发生。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的废水复合热载体发生器的结构示意图。

图2为图1的A部放大图。

图3为本实用新型的废水复合热载体发生器的发生器头部结构的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1至图3所示，本实用新型提供一种废水复合热载体发生器4，其包括发生器本体42和发生器头部结构20，其中：发生器本体42包括燃烧室41及套设在所述燃烧室41外部的蒸气室43，所述燃烧室41的上端与所述蒸气室43相连通，所述蒸气室43的上端连接有出口管道431；发生器头部结构20连接在所述发生器本体42的下端，所述发生器头部结构20具有头部本体2和设置在所述头部本体2内的燃烧喷嘴10和点火电极3，所述燃烧喷嘴10和所述点火电极3均与所述燃烧室41相对设置，所述头部本体2内设有与所述蒸气室43相连通的进水通道28及排垢通道29。

具体是，发生器本体42大体呈圆柱体形，其中部为燃烧室41，蒸气室43套设在燃烧室41的外部，从而在蒸气室43与燃烧室41之间形成环形的蒸气环腔432；该燃烧室41的上端开口且与蒸气室43相连通，位于燃烧室41上方的蒸气室43形成蒸气气化腔433。该蒸气室43被划分为两部分，即位于下方的蒸气环腔432和位于上方的蒸气气化腔433，蒸气环腔432和蒸气气化腔433相互连通，二者之间没有明显的界限区分。连接在蒸气室43上端的出口管道431与蒸气气化腔433相连通。

如图2所示，在本实用新型中，在蒸气室43的上端沿圆周方向设有多个上进水孔434，多个上进水孔434与蒸气室43的蒸气气化腔433相连通。通过该些上进水孔434可向蒸气气化腔433内喷入水流。

在本实施例中，该些上进水孔434两两径向相对设置在蒸气室43的上端外壁上，且多个上进水孔434位于同一水平面上。这样可使自多个上进水孔434喷出的水流集中于蒸气气化腔433的中心对撞，一方面用于形成水雾并冷却发生器本体42，另一方面，通过该些上进水孔434喷入蒸气气化腔433内的水流会吸收发生器本体42的热量而生成高温蒸气，该高温蒸气与蒸气环腔432内的蒸气共同与燃烧室41内的燃料燃烧后生成的气体掺混形成复合热载体。

如图3所示，该发生器头部结构20位于废水复合热载体发生器4的底部，该发生器头部结构20的头部本体2的外周缘通过多个连接件24与发生器本体42相连，该头部本体2的内端面21与燃烧室41和蒸气室43相对设置。

在本实用新型中，头部本体2的内端面21设有环凹槽25，该环凹槽25内可设有密封圈251，在头部本体2与发生器本体42连接后，该密封圈251可有效保证头部本体2与发生器本体42之间的密封性能。

该头部本体2内设有喷嘴通道22和点火电极通道23，该喷嘴通道22和点火电极通道23均与燃烧室41相对，燃烧喷嘴10位于喷嘴通道22内，点火电极3位于点火电极通道23内。

进一步的，根据本实用新型的一个实施方式，该头部本体2的内端面21上连接有耐高温隔热层26，该燃烧喷嘴10和点火电极3均密封设于该耐高温隔热层26中。在本实用新型中，该耐高温隔热层26的材料为钨、钽、铼或锇，综合考虑加工及实用成本，该耐高温隔热层26首选锻造致密纯钨制成。在本实用新型中，该耐高温隔热层26的厚度为20mm～30mm，其可承受3000℃以上的高温，该耐高温隔热层26可有效保护燃烧喷嘴10和点火电极3，防止高温烧蚀，以延长燃烧喷嘴10和点火电极3的使用寿命。该耐高温隔热层26的面积大小恰好与燃烧室41的端面面积一致，在头部本体2与发生器本体42连接后，该耐高温隔热层26恰好封堵在燃烧室41的端部并直接面对燃烧室41，阻绝了头部本体2与燃烧室41的直接接触，有效保护了头部本体2，延长了头部本体2的使用寿命。

进一步的，该头部本体2的内端面21形成有冷却腔27，该冷却腔27为设置在头部本体2内端面21的凹槽，该耐高温隔热层26位于冷却腔27的上方，该头部本体2内的进水通道28与冷却腔27相连通。

具体的，在头部本体2内还设有过流通道271，该过流通道271与冷却腔27相连通，当头部本体2密封连接在发生器本体42的下端后，该过流通道271位于头部本体2的内端面21的出口处可连接有一出口管272，该出口管272直接面对蒸气室43与燃烧室41之间形成的蒸气环腔432，从而使得自进水通道28流入的冷却水，经冷却腔27、过流通道271后流入蒸气环腔432内。

本实用新型通过冷却腔27的设计，可实现对头部本体2的冷却处理；同时，还可对直面燃烧室41的耐高温隔热层26进行冷却处理，防止高温烧蚀及燃料高温反应损坏头部本体2的情况发生。

该废水复合热载体发生器4的工作过程如下：首先，通过发生器头部结构20的进水通道28向发生器本体42的蒸气室43内注入废水，在本实用新型中，该废水为原油开采中油水分离后的废水，同时，通过设置在发生器头部结构20内的燃烧喷嘴10向发生器本体42的燃烧室41内喷入燃料；打开点火电极3，自燃烧喷嘴10喷出的燃料在燃烧室41内燃烧，注入蒸气环腔432内的废水首先通过头部本体2的冷却腔27冷却头部本体2及其内的耐高温隔热层26、燃烧喷嘴10和点火电极3，而后高速喷入蒸气室43的蒸气环腔432，蒸气环腔432内的废水可吸收燃烧室41内因燃烧产生的热量，一方面用于冷却燃烧室41，另一方面，蒸气环腔432内的废水吸收热量后会生成过热蒸气，该些过热蒸气会流入蒸气室43顶部的蒸气气化腔433内，同时燃料在燃烧室41内充分燃烧后生成的气体也会排入蒸气室43顶部的蒸气气化腔433内；之后，通过多个上进水孔434向蒸气气化腔433内喷水，该些自多个上进水孔434喷入蒸气气化腔433内的水会吸收燃烧室41上方的热量瞬间气化成蒸气，该蒸气与燃烧室41内排出的气体及蒸气环腔432内排出的蒸气三者互相掺混，最终形成高温复合热载体，该复合热载体自连接在蒸气室43上端的出口管道431排出。

在本实用新型中，在头部本体2的内端面21上形成有排垢环槽211，该排垢环槽211与蒸气室43的蒸气环腔432相对设置，在头部本体2内沿圆周方向设有多个排垢通道29，在本实施例中，排垢通道29为4个～6个，且排垢通道29的直径为15mm～25mm，该些排垢通道29与排垢环槽211相连通。因蒸气环腔432中的废水温度升高后，废水中的钙镁离子会在燃烧室41的外壁结成水垢，该些水垢会在蒸气室43的蒸气环腔432内沉积，并最终沉积于排垢环槽211内，之后，该些水垢会通过多个排垢通道29以压差的方式排出发生器本体42而不堵塞废水复合热载体发生器，确保了废水复合热载体发生器安全可靠运行。

本实用新型的废水复合热载体发生器，将原油开采中油水分离后的废水由头部本体2的进水通道28，经头部本体2的冷却腔27后注入蒸气室43，该废水不但能冷却头部本体2，提升发生器头部结构20的使用寿命，而且还能吸收燃烧室41的热量，并气化为复合热载体所需的蒸气；另外，废水气化后，废水中的钙镁离子会在蒸气室43内沉积形成水垢，该些水垢最终可从头部本体2内的排垢通道29顺利排出。本实用新型不仅可以满足高压燃烧并安全输出复合热载体的要求，同时该发生器还可使用原油分离出的废水作为冷却水对发生器进行冷却处理并生成复合热载体所需的蒸气，该废水复合热载体发生器可对原油分离后的废水循环再利用，其不仅节约清水资源，还减少了废水处理的高额费用。

以上所述仅为本实用新型的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本实用新型实施例进行各种改动或变型而不脱离本实用新型的精神和范围。

Claims (10)

1.一种废水复合热载体发生器，其特征在于，所述废水复合热载体发生器包括：

发生器本体，其包括燃烧室及套设在所述燃烧室外部的蒸气室，所述燃烧室的上端与所述蒸气室相连通，所述蒸气室的上端连接有出口管道；

发生器头部结构，其连接在所述发生器本体的下端，所述发生器头部结构具有头部本体和设置在所述头部本体内的燃烧喷嘴和点火电极，所述燃烧喷嘴和所述点火电极均与所述燃烧室相对设置，所述头部本体内设有与所述蒸气室相连通的进水通道及排垢通道。

2.如权利要求1所述的废水复合热载体发生器，其特征在于，所述蒸气室的上端沿圆周方向设有多个上进水孔，多个所述上进水孔与所述蒸气室相连通。

3.如权利要求2所述的废水复合热载体发生器，其特征在于，所述蒸气室包括相连通的蒸气环腔及蒸气气化腔，所述燃烧室与所述蒸气室之间形成所述蒸气环腔，所述燃烧室上方的所述蒸气室形成所述蒸气气化腔，多个所述上进水孔与所述蒸气气化腔相连通。

4.如权利要求1所述的废水复合热载体发生器，其特征在于，所述头部本体与所述燃烧室相对的内端面上连接有耐高温隔热层，所述燃烧喷嘴和所述点火电极均密封设于所述耐高温隔热层中。

5.如权利要求4所述的废水复合热载体发生器，其特征在于，所述头部本体的内端面形成有冷却腔，所述耐高温隔热层位于所述冷却腔的上方，所述进水通道通过所述冷却腔与所述蒸气室相连通。

6.如权利要求4所述的废水复合热载体发生器，其特征在于，所述耐高温隔热层的材料为钨、钽、铼或锇。

7.如权利要求4所述的废水复合热载体发生器，其特征在于，所述耐高温隔热层的厚度为20mm～30mm。

8.如权利要求1所述的废水复合热载体发生器，其特征在于，所述进水通道内通入的水为废水。

9.如权利要求1所述的废水复合热载体发生器，其特征在于，所述头部本体内沿圆周方向设有多个所述排垢通道，所述排垢通道的直径为15mm～25mm。

10.如权利要求9所述的废水复合热载体发生器，其特征在于，所述头部本体与所述燃烧室相对的内端面上形成有排垢环槽，所述排垢环槽与所述蒸气室相对设置，多个所述排垢通道与所述排垢环槽相连通。