JPS5849793A - 触媒燃焼器用燃料混合物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は加熱した作動流体例えばスチームを生成する設
備、装置、燃料並びに方法に関する。

油回収促進用にスチームを生成するため等に使用し得る
触媒燃焼器に関する既知の特許として米国特許４２３７
９７３号がある。

油井底周スチーム生成に使用し得る他の燃焼器は米国特
許３４５６７２１号に記される。こρ油井底燃焼器の始
動方法は米国特許４０５３０１５号に始動燃料プラグの
使用に関して記される。

燃焼生成物の冷却に水噴射することは米国特許３９８０
１３７号に記される。他の関連の米国特許として３２２
３１６６号がある。

定義、他の記載がない場合明細書内の言−葉の定義は次
の通りである。

断熱焔温度とは、燃焼が断熱容器内で行なわれ完全撚φ
であり、分離が生じない条件で得られる最高燃焼温度。

混合物とは、２種以上の別の材料を混合して生じた製品
。

空気とは、酸素を含むガス混合物。

燃焼とは、気体液体又は固体燃料の燃焼と酸化。

熱と時には光を生ずる。

燃焼温度とは、所定条件において燃焼の生ずる温度であ
り、化学当量又は断熱燃僻でない場合もある。

即時点火温度とは、標準圧力と化学当量の空気との下で
燃料燃焼がはｇ瞬間的に生ずる温度。

自然発火温度とは、断熱容器内で標準圧力と酸素の存在
の下φ所定時間で燃料の燃焼が生ずる最低温度。

理論断熱焔温度とけ、燃料を含む混合物が化学当量の酸
素を含む大気と共に燃焼し混合物と大気とが標準温度圧
力で供給された時の断熱焔温度。

本発明は新しい、ボイラーのないスチーム生成方法と装
置とを提供し、この方法を実施する燃焼器を含み、炭素
質燃料と水とはｙ化学当量の空気とによって燃焼可能混
合物を形成し、これを触媒撚＃させてスチームを生成す
るため、燃焼熱を直接水加熱に利用する。本発明は上述
の方法と装置だけでなく、更に水と炭素質燃料を所定質
量比として燃料混合物を形成し、これを燃焼器に供給し
て燃焼させる。特に、燃料混合物は熱的に自己消火質量
比として混合される。即ち、水と燃料の比は、この混合
物の理論断熱焔温度が通常の熱燃焼器内で安定焔を支持
するに必要な温度よりも低くなるようにされる。

水は勿論有用な作動流体であり、高い熱容量を有し、比
較的定常温度で液か′らガスに相変化を生ずる。本発明
は広い意味では作動流体は水のみには限定しない。任意
の不燃性稀釈剤であり高い熱容量で燃料に混合し得るも
のは作動流体となる。

例えば、ある条件の下では本発明の実施上水に代えて二
酸化炭素を稀釈剤として使用し得る。

本発明によって、触媒を主燃焼手段として燃焼器内で炭
素質燃料の低温化学当量溶炉を生じさせて直接水を加熱
する。水は第１及び第２の部分に分け、第１の部分は燃
料との混合物として制御燃料混合物を形成して触媒内の
燃焼温度とスは−ス速度を制御して触媒上を通過させて
燃焼させる。

水の第２の部分は触媒を出る高温流体に添加して流体を
冷却し゛た後に燃焼器を出る。これによって燃焼器の生
成する高温作動流体の温度を制御する。

本発明は更に燃焼器の制御方法を提供し、燃焼可能混合
物を安定に燃焼させ、その温度は燃料の通常の燃焼温度
よりも著しく低く、燃焼可能混合物ははｙ化学当量の炭
素質燃料と空気を含む。この低温化学当量撚＠／Ｃよる
利点は、燃焼生成物が化学的に大きな活性でなく、酸化
窒素の生成を防ぎ、空気内のは父すべての酸素を利用し
、媒の生成は著しく少ない。

本発明は更に燃焼器の始動停止の新しい方法を提供し、
特に始動に際して制御と燃料の混入によつて触媒作動温
度を保った後にスチーム生成燃焼可能混合物を導入する
。停止に際しては触媒が濡れるのを防ぐ。

本発明の別の特長は燃焼器の構造にあり、熱的に自己消
化する溶炉混合物を触媒燃焼させ、稀釈剤と燃料との質
量比をはＸｌ、６：１〜１１：１の範囲として、酸化剤
のはｙ化学当量と共に燃焼して有用な作動流体を生成す
る。

本発明の他の重要な目的は燃焼器とその作動装置並びに
作動方法を提供し、スチームを異なる圧力、温度、流量
で生成し、ある範囲内で相互に無関係であり、このため
、１個の燃焼器によヴて著しく異なる流量特性を有する
油含有層を処ｍして油回収を行ない得る。燃焼器をこの
地層で使用して地層からの油の生産を最大にし、生産間
のエネルギ消費は最小とする。

本発明は更に燃焼器に入る前に空気又は燃焼器８□工４
、料、。λ工えよっ、よすお 熱で予熱する方法に関する。

本発明による制御装置は、燃焼器の生ずるスチーム温度
を調整して、触媒がスチームを生成する機能を行なう低
い吻囲内の温度とし、例えば触媒の非作動温度と触媒の
安定の上限温度との間とする。更に制御装置によって燃
焼生成して触媒を出たスチーム内に水を噴射してスチー
ムを冷却し、更に水をスチームに変換する。

本発明によって触媒燃焼器を制御して広範囲の異なる温
度、圧力、熱放出率でスチームを生成し燃焼器出力を所
要端末使用に適合させる。即ち。

例えば燃焼器の熱放出率の所要の変化を生じさせるには
燃焼器を通る炭素質燃料の流量を変化させると同時には
ｇ化学当量燃焼を行なうに必要とする空気量及び燃焼器
を通ってスチームを生成する水量も比例して変化させる
。燃焼器の作動範囲を広くするには触媒の作動温度範囲
と触媒を通る燃焼可能混合物のスペース速度とを利用し
て行ない燃焼可能混合物、のはｙ完全な燃φを保つ。こ
のためには、燃焼混合物内の水の割合を調整し、噴射水
の割合を変化させて触媒をスペース速度の使用可能範囲
内で作動させ、燃焼器を出るスチームの出口温度を調整
前とはｙ同じレベルに保つ。かくして、熱放出率を出口
温度をはｙ変化させずに変化させることができ、この間
触媒を通る燃焼可能混合物のスペース速度は燃焼器の安
定作動に関して使用可能範囲内に保たれる。

本発明の目的と利点とを明らかにするための例示とした
実施例並びに図面について詳細に説明する。

図に示す本発明の蒸気発生装置はボイラーのない蒸気発
生装置であり、例えば石油工業で油回収率を良くするた
めに使用する装置である。しかし本発明は油回収率向上
装置用蒸気発生装置だけでなく、燃料部φによって流体
を加熱する場合、例えば高温作動流体を製造する場合又
は他の目的で流体を処理する場合等に適用可能、である
。蒸気等所要高温作動流体の製造に際しては、機械的熱
的に効率が良く、最小の価格で最大の仕事量を回収可能
であることが命ましい。更に作動流体の処理に際しては
環境に対する汚染を避けることが望ましい。

本発明による燃料混合及び燃焼装置１０は新しい燃焼器
１１を有し、効率良く、汚染物質の排出なく、比較的低
い燃焼温度で、高温作動流体を生成する。このために、
燃料混合物は燃焼器内で本発明による制御された方法で
触媒的に燃焼して作動流体を生成する。燃料混合物は水
等の稀釈剤と炭素質燃料との混合物であり、熱的に自己
消化質量比で混合する。この混合物内の水の量は少なく
とも部分的には燃料混合物の燃料部分の発熱量に応じて
定め、燃焼器１１の第２図に示す触媒撚φ部１３内で燃
焼すせる時の燃料混合物の燃焼温度を調整する。燃焼温
度は所定の低い温度範囲内に保つ。更に制御装置によっ
て、はｙ化学当量のオキシダントを触媒に供給して燃料
混合物と混合して燃焼混合物を形成し、燃焼部１３内で
触媒１２を通る。稀釈剤と燃料との燃料混合物内での比
は混合物の理論断熱焔温度を低く保ち、このため高温燃
焼に伴なう熱的窒素化合物の生成と触媒安定性の問題と
は生じない。更に、燃料混合物の触媒燃焼は通常の熱燃
焼に伴なう媒と一酸化炭素との問題も生ぜず、はｙ化学
当量で燃快し、酸化剤を燃焼器に供給する動力は少ない
。更に、この方法で生成される作動流体にははｙ酸素が
含まれず。

通常の熱燃炉生成物よりも腐食性が小さい。

本発明の２種の実施例を以下説明する。両実施例共に油
回収を良くするため−にスチームを使用する装置である
。第１．２図に示す第１の実施例に燃焼装置１０を地表
面例えば処理すべき油井のヘット９の附近に設置する。

第１の実施例に示した設備は１個の油井のみの処理装置
であるが、複数の油井を同時に処理する中央設備とする
ことも容易である。第２の実施例は第６．４図に示す油
井内燃蝉器とした装置であり、同様の部品又は部分は同
じ符号に１″を附して示す。両実施例の燃料混合物と制
御とははｙ同様である。それ故、以下の説明は一方の実
施例のみについて行ない、両実施例の差異については後
に述べる。基本的構成部分は同様である。

・第１図は本発明の第１の実施例を示し、ミキサー１４
内で水供給源１５からの水と燃料供給源１６からの燃料
油を計算された質量比で機械的に混合しホモジナイザー
１７に供給する。ホモジナイザーは燃料混合物を乳濁液
として導管１９を経て燃焼器１１に供給して燃焼させる
。化学当量の酸素を含む空気を原動機２３の駆動する空
気圧縮機２１、導管２２．２０を経て燃焼器に供給する
。

第２図に示す燃焼器１１内で乳化燃料混合物と空気とは
入口室２４内で混合して燃焼可能混合物となり１．燃焼
部１３に流入する。触媒１２の存在によって、燃焼可能
混合物内の炭素質燃料は燃焼して水を直接加熱し過熱ス
チームと燃焼生成物から成る高温流体を形成する。触媒
を通過した高温流体は出口室２５に流入し、水供給源１
５からの別の水を流体内に噴射して冷却されて燃焼器を
出る。

出口室から、高温作動流体は出口２６を通って燃焼器を
去り、出口２６に連結した管３５は油井内に入る。油井
内ではパッカー３４が管３５と油井ケーシング６３との
間をシールし、管６５はパッカー３４を通ってノズル３
２に達する。ノズル３２はスチームを外方に導いてケー
シングの横孔を経て油含有層内に導く設計である。

ノズルは一連の上下方向の切頭円錐形部材３２αを円周
方向に離間したリブ３２Ａ　Ｆｃよって互に連結した構
造である。部材３２α相互間の間隔はディフューザとな
ってスチームの少なくとも一部の動圧を回収して天然の
地層圧力に抗してスチームを地層内に流入させる。第１
図の実施例では、管ストリング３５から油井ケーシング
３３に向う輻射損失熱の一部を回収するために圧縮機２
１、導管２２を通る空気をパッカー６４の上方の管スト
リング６５を囲む環状スペース１８内を循環させて空気
を予熱した後に燃焼器に入らせる。ケーシングの頂部で
圧縮機２１からの出口導管２２はウェルヘッドを通って
パッカー６４の上の開放下端３７に達する。下端６７を
出た空気韓環状スに一ス１８内を上方に流れてウェルヘ
ット９の上部出口開口３９、導管２０を経て燃焼器に流
入する。本発明の第３．４図に示す井内燃熔器１１′の
場合は、圧縮機出口導管２０は管ストリング３５の上端
でウェルヘット９に連結し、燃焼器１１′はパッカー６
４′の直上で管ストリングの下端に連結する。

燃料混合物内の水と燃料の比及び燃料混合物と空気との
化学当量に対する比を共に制御するために、第２図に示
す制御センサとして燃焼器１１内に温度センサＴＳ１．
ＴＳ２．ＴＳ３．酸素センサｏｓを配置する。温度セン
サＴＳ１．ＴＳ２．ＴＳ３は入口室２４、゛追加の噴射
水より前の出口室２５、追加噴射水後の出口室２５に取
付け、酸素センサＯ８は出口室内に取付ける。この配置
線図を第８図に示し、制御センサからの信号を計算機２
７で処理した後に利用して、圧縮機から燃焼器に供給す
る空気量、ホモジナイザー１７に対する水と燃料を供給
するポンプ２・９　、３０　、後噴射水ポンプ６１によ
って供給する水量を制御する。

前述した通り、本発明による燃焼によって種々の利点が
得られる。熱効率が高く、装置部分の機械的効率は高く
、事実上汚染物が生ぜずにスチームが低い燃焼温度で生
成され、燃料混合物は通常条件では熱的燃焼を行なわな
い。更に上述の燃料混合物を使用してボイラーのないス
チーム生成を行ない、混合物内の水は混合物内の燃料の
燃＃によって生ずる熱で直接加熱されてスチームとなる
。

本発明による燃料混合物の例として脱イオン水とＡ２燃
料油を使用した水と燃料の比を５．２：１とし、化学当
量の空気的２４３　［１３１０１ｍ　（約９０−７ｍ１
ｎ）を触媒１２を通過させ、燃料の触媒燃焼によって断
熱焔温度約１７００７（、約９３０°Ｃ）が他の熱源に
よる予熱の必要なく得られる。他の炭素質燃料として本
発明燃料混合物に使用可能の燃料には高粘度の燃焼用燃
料以外には通常使用できない油を含む。発明者の実験で
はトップトクルート°油、例えばケルンリパー重質燃料
油の約１３゜ＡＰＩ　　を使用して水とのエマルジョン
を形成して触媒燃φして１６９０Ｆ（約９２５℃）でス
チームを生成し、炭素変換率は９９７憾であった。この
実験で、燃焼用を含んで水がスチームに生成された質量
の燃焼燃料質量との比は１４：１であった。

本発明による燃焼によって生成される作動流体としては
スチームが最も望ましい力ζ本発明においては、稀釈剤
に混合した炭素質燃料の燃φの結果として、稀釈剤の直
接加熱によって生成した流体を含む。稀釈剤の特性とし
て重要なものは、稀釈剤が高い熱容量があり、非燃煉性
であり、仕事を行なうために有用であり、燃料混合物が
理論的断熱焔闘を有し、この温度が触媒の温度安定性上
部限界より低いことが必要である。最後の条件は触媒又
はその支持媒体が混合物の燃料部の燃焼間に生ずる熱に
よって溶結溶融気化しないことが必要である。高い熱容
量を有することは熱効率の点から重要であり、稀釈剤の
等しい質量について１°上昇させるために比較的大きい
熱を必要とする。こ〜では水等の熱容量を有する物質を
高い熱容量と称する。更に稀釈剤は燃解熱を利用して位
相変化を行なうことが望ましい。これらの特性を考慮し
て、稀釈剤と、して使用可能の化合物中には二酸化炭素
が含まれる。

稀釈剤と燃料の燃料混合物内質量比の選択にｉ燃料の燃
φ熱と触媒１２の上下温度安定性限界とを考慮する。触
媒の下部安定限畳とは触媒が効率良く燃料を燃焼すせ得
る最低温度である。それ故燃炉器１１に使用し得る夫々
の触媒について、触媒を損傷せずに燃料を効率良く燃φ
させるための利用可能温度範囲がある。この範囲内の選
択された温度は燃料混合物に対する理論断熱焔温度を代
表する。特に、稀釈剤即ち図示の例では水の燃俳に対す
る比を燃φ熱、即ち燃料燃熔によって理論的に放出され
る熱、によって定め、稀釈剤と燃熔生成物とを上述の選
択温度に放出熱によって加熱するようにする。この温度
は作動流体の所定作動条件で燃焼器から生成される作動
流体が有効な仕事を最大に行なうように定める。即ち、
稀釈剤と燃料との比は稀釈剤の熱容量と燃焼生成物の熱
容量との和と燃焼器内の燃料燃焼熱との比に等しい。

燃料混合物を燃焼器１１に供給する系統は第１図に示し
、燃料混合物の質量比を調整するための制御系統は第８
図に示す。第１．８図において各部は互に直接結合して
示したうζ構成部品の一部の行なう機能は燃焼器１”１
の反対側で行なうこともできる。

第１図において、燃熔装置１０の水供給源１５は導管４
０を経て脱イオン装置４１に接続した水内の不純物を除
去し、触媒１２を汚損又は被覆するのを防ぐ。脱イオン
装置４１から導管４０は貯蔵タンク４３に入りポンプ２
９％３１を経て最終的に燃焼器１１に供給される。ポン
プ２９はミキサー１４に直接接続し１分岐導管４４は燃
料供給源１６からの燃料を燃料ポンプ６０を経てミキサ
ーに供給する。脱イオン水と燃料とのミキサー１４に供
給する相対量は上述の理論的自己消火質量比に等しい割
合の混合物となるように定める。

ミキサーにおいて両液は攪拌されて出口導管４５を経て
ホモジナイザー１７に入り、両液を密に混合してエマル
ジョンとして混合過程を完了する。

ホモジナイザーから、混合エマルジョンは導管４６を経
て中間貯留タンク４８に入り、導管１９を経てポンプ４
７によってエマルジョン即ち燃料混合物は制御された量
で燃焼器１１に供給される。

本発明の好適な実施例による燃焼装置１０では燃料混合
物をエマルジョンの形式とし、大きな遅れなしに燃焼器
１１に供給して混合物内の燃料を燃熔させたが、エマル
ジョンの安定性を良くすることが望ましい場合には、各
種化学的安定剤、例えば１種以上の非イオン表面活性剤
、リンク剤等を使用してエマ化ジョンの分離を防ぐ。上
述のカーンリノｚ−重質燃料油の場合は表面活性剤とし
てシェルオイル社の商品名ネオドル９１−２．５、ネオ
ト９ル２３−６．５をプチルカービトルと共に使用した
。他の例では燃焼器１１の入口室の所要のノズルから水
と燃料とを噴出して水、燃料、空気の十分な混合を行な
わせて触媒１２に所要の作動をさせる。この型式の場合
はホモジナイザー１７は必要でない。

燃料混合物を燃焼器１１で燃φさせるために、酸素は圧
縮機２１の供給する空気とし、導管２０に供給する。即
ち、圧縮機は外気から入口４９を経て導入し高圧空気を
導管２２、環状スペース１８、導管２０を経て燃焼器に
送る。燃焼器では導管２０はハウジング５０を経て入口
室２４に接続し、燃熔混合物は導管１９を経て供給する
。導管１９はハウジングに第２図に示す通り人ロマニホ
ール）４４２を経て連結し、マニホールド９４２は燃焼
器ハウジング５１の開口５０を経て人口室２４に連通す
る。マニホ・−ルト４４２の上流の導管１９に圧力逆止
弁６６を介挿して所要作動圧力値を得る前に触媒内にエ
マルジョンが漏出するのを防ぐ。同様に逆止弁６４を導
管２０に介挿して作動圧力値を得る前に空気が入口室２
４に流入するのを防ぐ。入口室２４内の燃料混合物スプ
レーノズル６５をハウジング内の各開口５ｏを囲んで設
け、ノズルを経てエマルジョンを入口室２４にスプレー
し、燃料混合物が空気と完全に混合して燃焼可能混合物
を形成する。燃焼可能混合物はセラミックの熱シールド
９５２内を流れる。熱シールドはニクロム加熱素子５８
であって始動燃料混合物の燃焼を開始させる。油井内燃
熔器の場合は、燃焼可能混合物は電気始動素子９５を第
４図に示す通りに通った後に触媒１２を流れて燃料を燃
φさせる。地表面燃焼器の場合も、油井内燃焼器の場合
も、触媒１２は格子セル一体物であり、パラジウム、プ
ラチナ製とし、ロージェライト等の材料に支持されたア
ルミナ上に被覆し、Ａ２ディーゼル燃料油の熱燃焼温度
より低い温度で作動する。

第２図に示す通り、燃焼器１１の触媒１２ははｙ円筒形
であり、燃焼器ハウジング５１内に一連の同心の円筒部
材によって支持される。円筒部材の中の熱絶縁ファイバ
ーマツトスリーブ５３は触媒を囲み、触媒が半径方向に
大きく動くのを防ぐと共に熱膨張収縮を可能にする。ス
リーブ外側の一体の支持管５４の下端５５は支持リング
５６に接触し、燃焼器ハウジングに一体形成して内方に
突出する半径方向支持突出部５７によって／Ｓウジング
内に長手方向にリング５６を保持する。支持管５４の内
面に一体に形成された内方に延長する支持フランジ５９
は、触媒の底部セル６０の下端に接触し、触媒を上方に
ハウジング５１内で支持する。支持管５４の上端でベル
ビルスナップリンダ６６を溝内に着座させ、一体構造物
を垂直に支持して膨張収縮可能とする。

一部が触媒燃焼する時には、触媒１２に入る時の燃焼可
能混合物の温度は十分に高くし、混合物面燃料の一部は
蒸発して酸化反応の生じ得ることを必要とする。即ち、
触媒の温度は作動温度に近い値子あり、気化した燃料は
燃焼し、燃焼可能混合物内の残りの燃料の気化燃焼を生
じさせる。かくして、燃料混合物又は空気又は触媒を予
熱して触媒燃熔を生じ得る温度値を得ることが望ましい
。

本発明の好適な実施例によって、燃φ間に生じた熱の一
部を利用して予熱する。この目的のために、燃焼器内の
入口出口室２４．２５の間に設けた装置によって、燃料
燃φ熱の一部を燃焼可能混合物の成分の少なくとも一部
を加熱し、触媒１２に流入する流体の予熱とする。この
構成によって十分な予熱を行なって、十分な燃焼な気化
させ、外部熱源を使用せずに燃焼可能混合物の定常触媒
燃嬢を保つ。更に、この構成によって燃焼可能混合物用
として重質油が使用でき、温度が上れば燃料の粘度は低
下し蒸気圧が上昇する。

図示の例では、触媒１２に入る前に燃熔可能混合物な予
熱する装置として、燃φ器の入口出口室２４．２５間を
連通ずる４本の円周方向に離間した管６７を設ける。管
６７は燃炉器ハウジング５１内の、ハウジング内壁と触
媒支持管５４の外側との間とする。導管６７の両端部６
９．７０ははｙ半径方向内方に曲り、下端部６９は更に
上方に曲って拡がり、このため出口室２５の高温溶炉ガ
スは管内を第１に下方に流れ次に半径方向外方に流れる
。この後に、一部のスチームを含む高温燃焼ガスは管内
を上方に流れ、上端部７０で半径方向内方に流れて入口
室２４に流入し燃料混合物及び空気に混合する。この出
口流体の熱は人口室内の流体の温度を上昇させて生成燃
熔可能混合物の触媒自然発火温度とする。管６７の数、
内径。

流入量は出口室から入口室に戻す熱伝達量を定める。

本発明による上述の予熱構造が成立する理由は燃貌生成
物即ちスチームと高温ガスの圧力が触媒１２を通る流体
圧力より高いため人口室２４に熱を戻すことが可能にな
る。これを燃φ器１１の温度分布として第１２図に示す
。定容量ガスの温度分布は直に電圧分布となるため、燃
φの進行と共に触媒を通る流体流温度は上昇する。図に
示す通り、流体流の温度ＴＦ８はエマルジョンがスプレ
ーノズル６５を通る時の点Ａで僅に上昇し１次に低下す
る。フィードバック熱Ｆは図の点Ｂで入り、燃料混合物
がノズルからスプレーされる時の圧力の急激な低下を防
ぐ。点Ｃは触媒溶焼開始点を示し点りの直前で終了する
。触媒１２内では流通流体温度は第１に急激に上昇し、
流体内燃料の燃焼が完了すれば一定温度となる。点Ｅで
追加の水を高温燃焼生成物内に噴射され、触媒内の過熱
スチームの温度を低下させた後に仕事を行なわせる。

上述の燃焼可能混合物を触媒に入る前に直接予熱するこ
とは図の燃焼器においての特に有効であるが、他の予熱
方法例えば燃焼可能混合物と排出ガスとの熱交換器等に
よる間接接触予熱又は電気的予熱器等も使用可能の予゛
熱法である。更に、熱シールド５２の吸収する輻射熱の
一部もシールド通過間に燃焼可能混合物によって吸収さ
れ、予熱の一部となる。

燃焼器１１の生成した高温流体流内に燃焼後の水噴射を
行なうために、第１．２図に示す水供給導管７１をハウ
ジング５１の端部７３に接続して出口室２５内に延長さ
せる。導管７１のノズル端７４は触媒１２を出た高温流
体流の流路に水を供給する。この水を燃焼器に供給する
ために、脱イオン水の貯留タンク４３に連通したポンプ
３１の供給する水を原動機２３．圧縮機２１の熱交換器
７６．７７に接続１−タループ７４．７５を通うセて熱
を吸収させ、原動機及び圧縮機の運転による熱を装置損
失とすることなく回収する。この水は導管７１を経て燃
焼器１１に供給し、触媒１２を出た過熱スチームの燃焼
後の噴射冷却に使用する。

本発明の他の重要な特性によって一稀釈剤即ち水と燃料
との相対質量流量を調整して燃料混合物ヲ得、この触媒
燃焼のための理論的断熱焔温度は触媒１２の作動開始温
度よりも高く、触媒と支持部材との安定上限温度よりも
低くする。このためにζ図示の装置に設けたセンサ装置
は、触媒１２を出る高温流体流の温度Ｔ２　を測定する
温度センサＴＳ２　と、このセンサに応答する制御装置
とを含む。制御装置は燃焼可能混合物内の稀釈剤と燃料
との割合を調整し、理論量の酸化剤と共に燃焼すれば生
成流体流の温度が理論的に上述の特定温度となるように
する。この構成によって燃焼器の熱効率は最大となり、
過大ポンプ等による機械的効率の損失は最小となる。

図示の例では装置制御装置を第８図に示し、熱電対ＴＳ
１．ＴＳ２．ＴＳ３が触媒入口室２４内の温度Ｔ１．触
媒１２の出口端の水噴射前の温度Ｔ２．燃焼器１１を出
るスチームの温度Ｔ３　を検出する。更に出口室２５内
の酸素センサＯ８は高温流体流内の酸素の存在を検出し
て制御信号を発生１．、計算機２７は理論値に対して燃
焼を制御する。即ち。

温度Ｔ１．Ｔ２．Ｔ３及び酸素含有量を代表する信号は
所要の増巾器７９と制御装置８０を通して処理して計算
機に送る。温度信号はサーミスタ８１の生ずる基準温度
に対して処理して絶対温度を得る。

この後に温度信号と酸素量信号とはアナログ・デイジタ
光変換器８３を経て計算機２７に送り、少なくとも一時
的にデータとして計算機内に記憶させる。この情報は他
の計算機内記憶情報と共に処理されて出力信号を発生し
、ディジタルアナログ変換器８４を経て所要の制御信号
として流量調整装置８５，８６．８７．８．８＆Ｃ送り
一１空気圧縮機２１、エマルジョン水ポンプ２９．燃料
ポンプ３０、噴射水ポンプ３１を制御する。高温流体流
の温度Ｔ１．Ｔ、２．Ｔ３と酸素含有量とは燃焼器１１
の作動間に変化することがあり、計算機２７に供給され
るデータが変化し、計算機出力信号即ち制御信号が変化
して、燃焼可能混合物を形成する燃料と空気の成分の流
量の割合を制御する。

第２，４図に示す通り、熱電対ＴＳ１．ＴＳ２゜ＴＳ３
及び酸素センサｏＳは燃焼器１１のハウジング５１を通
る導線によって制御装置８０を収容する制御箱８９に接
続する。、第１．２図に示す地表設備では制御箱８９は
燃焼器ハウジング５１の附近に取付ける。第３．４．６
図に示す油井底設備では、絶縁された制御箱８９′は燃
焼器ハウンング５１′の頂部７３′に連結する管ストリ
ング６５′に気密に封鎖して取付ける。箱８９′内に取
付けた熱伝導フィン９０を管３５′に接続し。

管内を流れる空気を使用して箱内の基準温度を保ってサ
ーミスタ８１′の所要作動を行なう。

計算機２７に対する基準データとなる情報の一部を第１
３図に示し、６種の異なる燃料混合比に対して空気燃料
比を変化させた場合の燃焼器温度変化を示す。例えば、
曲線Ｉは水対燃料比５．２のエマルジョンの燃焼によっ
て生ずる流体流温度を種々の空気燃料比に対して示し、
曲線■は水対燃料の重量比６．２のエマルジョンの燃焼
によって生ずる高温流体流の温度を示す。曲線■の場合
は水対燃料比を更に犬とする。各曲線のピーク温度は空
気対燃料混合比が化学当量である時に理論的に生ずる。

垂直線Ｓは空気対燃料混合比が化学当量であることを示
す。この曲線に示す通り、空気量に対して過量の燃料品
ち濃い混合比である時は燃焼する特定質量比に対して燃
焼温度はピーク温度より低い。同様にして過量の空気の
場合も温度は低下する。更に、燃料混合物の水含有量が
増せばピーク温度は低下し、水が燃焼熱の一部を吸収す
る。第１３図に示す曲線は異なる燃料混合比とし各混合
物内の燃料部分の加熱容量は等しくする。

異なる加熱容量を有する燃料に対して１等しい質量比の
混合物の燃焼温度は燃料によって異なる。

それ故、計算機の基準データのためには、各使用燃料に
ついての夫々の情報を準備する。

上述の情報以外に計算機２７の基本データとしての特定
の情報には燃焼器の高温出力流体の各使用個所に特定の
情報を得るために行なう予備処理過程が含まれる。この
例の概要を第９図に示１−１燃焼器を油含有地層のスチ
ームフラッディングに使用し得るようにした例である。

一般的には各油含有地層の物理的特性は各地層毎に異な
り、透過性、多孔性、強度、圧力、温度等の特性がその
地層がスチームを受入れて油を放出する能力に影響する
。それ故、異なる油含有層から最も効率良く油を生産す
るにはスチームを異なる流量、圧力、温度で噴出し、地
層が流れを受入れ、損傷せずに熱と圧力に耐える能力に
応じて定める。

本発明の重要な特長として、図示の燃焼器１１を使用し
て著しく異なる物理特性を有する油含有層から油を生産
することがでた。広節囲の熱放出率、圧力、温度の高温
作動流体を生成して油を一地層から効率良く生産するた
めに地層の必要とする特性に最も良く適合させる。更に
燃焼器作動間これらのパラメータに合致させるために燃
焼器を新奇な方法で運転し高温作動流体出力を所要条件
に適合させる。第１Ｆｃ燃焼器触媒寸法を選択してその
地層の所要生産パラメータ内の広い燃焼器作動容量を得
るように定める。次に燃焼器作動間の空気、燃料、稀釈
剤の流れを調整して所要出力特性を正確に得るようにし
、地層からの流体の誘導流に基く地層特性の変化があれ
ば出力特性も変化させる。即ち、例えば燃焼器の熱放出
量の調整は触媒を通る炭素質燃料の流量を変化させ、こ
の場合は燃焼器１通る稀釈剤と空気量を変化させて作動
流体温度に影響しないようにする。これを熱放出率の広
い範囲について行なうには、燃焼器を通る全水量を選択
的に燃料に添加して燃料混合物とする水と燃焼後に噴射
する水とに配分し、触媒を通る燃焼可能混合物流量を燃
料の有効な燃焼を生ずるスペース速度範囲内に定める。

図示の装置をスチームフラッディング作業に使用する時
は、燃焼器１１内に圧送して燃料を階化する空気量を理
論的にスチーム圧力ける油井の透過性研究を加味して定
める。好適な測子はこのために、図示しない高圧供給源
からの窒素ガスを使用してスチーム処理すべき各地層に
特有のリザーバ噴射性曲線を実験的に定める。石油技術
者の使用する利用可能の現用の技法によって、窒素を使
用して得られた流量及び圧力データは燃焼器の生成した
高温流体流のデータに変換可能である。このデータによ
って第１４図に示す地層の理論噴射性曲線が得られ、燃
焼器１１に使用する触媒寸法を選択して最大熱放散率及
びスチーム流量を得る。

第１５，１６図に示す通り、触媒１２の異なる寸法が異
なる熱放出率及び圧力において最も効率良く作動する。

第１５図はある寸法の触媒とした燃焼器Ａの代表的最大
燃焼率曲線であり、第１６図は別の寸法の触媒とした燃
焼器Ｂの最大燃焼率曲線である。触媒の物理的寸法、特
に直径と長さが夫々の化学当量燃焼可能混合物の最大燃
焼率曲線の傾斜を定め、燃焼の率は混合物の★量流量と
触媒を通る混合物の圧力の関数である。図の曲線の上方
の部分は油溶部分を示し、この部分内では燃焼中の燃焼
可能混合物の焔伝播速度が触媒を通る混合物のスは−ス
速度よりも小さい。点線で示す曲線群は水と炭素質燃料
との質量比が異なる燃料を示し、第１５図に示す場合は
質量比９：１〜４：１の範囲を示す。実際上、最大燃焼
率曲線の点線は特定の燃料混合物が所定圧力である範囲
の熱放出率とスペース速度で燃焼した時の燃焼範囲の中
心を示す。最大燃焼率の代表的範囲を第１７図に示し、
燃料混合物の質量比５：１と６＝１とし、縦線、横線範
囲内で混合物の燃焼を行なう。

図に示す通り、異なる質量比の水と燃料の混合物の燃焼
範囲は互に重なっている。

所定作動条件下で有効な熱燃焼を行なうための適切な燃
焼器を選択するためには、燃焼器の最大燃焼曲線が地層
の吸入性曲線に最も近い適今値となるようにする。この
適合のためには、燃焼器はスチームを地層に噴射する所
要流量圧力を得るための最も広い作動範囲を有するよう
にする。これによって、作動量地層条件が変化した場合
に、燃焼器を調整して変化を補正し所要出力を生じさせ
ることができる。

触媒１２の適切な寸法を選択し、触媒を燃焼器ハウジン
グ５１に取付ければ、燃焼器１１を油井に接続してスチ
ームフラッディングのために地層にスチームを供給する
ことが可能となる。しかし実際のスチームフラッディン
グの前に試験を行ない、燃焼すべき燃料の実際の加熱値
を定め、この燃料を使用して選択した燃焼可能混合物の
熱量と物量勘定とが選択寸法の触媒を使用した燃焼器の
作動温度節回（Ｔ２　ｍ１ｔｖ　Ｔ２　ｍａｘ）内に燃
焼器出入口間で理論的に入るかどうか計算する。燃料試
験が満足し得る値となれば、所要情報即ち、所要熱放出
率、スチームの最大燃焼器出力温度Ｔ３．最大燃焼温度
Ｔ２ｍαＸ、スチーム圧力を計算機２７の人力データと
して始動、停止、定常運転間の制御用とする。更に計算
を行って、′燃料混合物の質量比、燃料、空気比、噴射
水と燃料との比、燃料混合物と空気と噴射水との定常運
転間流量の見積値を定める。これらの値から流量調整装
置８５゜８７．８６．８８及びポンプ２９．３０．３１
を設定して燃焼器に対する燃料と水と空気との所要流量
を定める。これらの流体の流量を第１に定めるのは、実
験的に窒素ガスな地層内に流入させた流量から計算され
た関数として定める。第１３図に示す曲線に従って燃焼
させる燃焼可能混合物の温度データが定められれば、触
媒１２の安定性限界によって示される上述の温度範囲内
で理論化学当量燃焼温度を得るように上述の流量値が定
まる。

水と炭素質燃料の所定質量比としたエマルジョンを準備
し、燃焼器１１に接続した燃焼と空気と水の供給導管１
９，２０．２１を所定圧力値とすれば、燃焼器の運転開
始が可能となる。燃焼器の運転を示すフローチャートを
第１０図に示し、第１０図のステップ２０の定常燃焼を
示す閉ループ制御は第１１α、１１ｈ図に示す。燃焼開
始時の閉ループ制御は第１０図のステップ１５に示し。

安定状態運転とは父同じであるが、計算機２７に対する
基準情！データは使用始動燃料用の特定の値である。そ
れ故１作動制御ループの説明は省略し安定状態運転の場
合の制御とは父同じであるとの説明のみとする。

第１０図において、運転開始信号（ステップ１２）Ｋよ
って、燃料と空気と水の供給導管１９゜２０．２１ＶＣ
点火前流量が設定され、逆止弁６６゜６４を開いて点火
燃料と空気とが燃焼器ＩＫ供給される（ステップ１６）
。地表面燃焼器の場合は燃料点火（ステップ１４）は第
一図に示す触媒１２の上端上の電気抵抗点火器５８を使
用し、油井内燃焼型の場合はグロープラグ９５を電気始
動装置とする。点火燃料の燃焼を開始すれば点火サイク
ルの閉ループ制御（ステップ１５〜１７）が続き、燃焼
が安定するまで継続する。安定のためのある時間経過し
ても点火燃焼が不安定であれば再始動が自動的に行なわ
れ（ステップ１７）、上述のステップ１２〜１６を繰返
す。点火サイクルで安定状態が得られれば（ステップ１
６）、燃料混合物を安定状態燃料量としくステップ１８
）装置は次第に安定状態燃焼モート二とする。安定状態
燃焼条件では燃焼器の制御は第１１α、１１ｈ図に示す
閉ループ制御装置によって維持する。（ステップ１９〜
２１）、閉ループ制御においては、熱電対ＴＳ１．ＴＳ
２．ＴＳ３が入口室２４、出口室２５、燃焼器出口２６
内の温度を検出し、この情報は計算機２７に供給記憶さ
れる（第１１図ステップＡ）。更に燃料混合物、空気、
噴射水流量に関する情報が計算機に記憶され、燃焼器の
熱と物量勘定を実際温度データを使用して計算する。２
種の熱と物量勘定とを計算し、第１は実際の出力温度Ｔ
３ａを使用する全体の装置について行ない、第２は触媒
出口温度即ち燃焼温度Ｔ２　を使用する内部勘定である
。・この情報を使用して装置内各センサが所定機能であ
ることを確かめる。（ステップＣ）センサが正しく作動
していると定めた時は装置変数即ち水、燃料、空気の流
量を検査してこの値が限定内である（ステップＦ）こと
を確認し燃焼器が正しく運転され、触媒１２の安定限界
を不時に超えることによる損傷は生ぜず、最大温度と熱
放出率によってスチームが地層に噴射されることを確か
める。変数が装置安全限界を超えれば運転を停止する。

変数が限度内であれば、計算機は入力温度と流体流デー
タとを解析して燃焼器の実際の熱放出率を計算し、処理
すべき地層に供給すべき所要値と比較する（ステップＧ
）。実際の熱放出率を変更して所要熱放出率を得る必要
があれば、燃料混合物、空気、噴射水の流量を比例して
高く又は低く調整し、所要熱放出率に合致させる。熱放
出率が所要値となれば燃焼器から排出される高温作動流
体の実際温度Ｔ３　を流体の設定点温度Ｔ３ＳＰ　Ｋ比
較する。この比較の結果に応じて高温流体に噴射する水
量を増加又は減少して実際温度Ｔ３ｙａ′減少又は増加
させ、排出温度と設定点温度を等′シくする。所要設定
点温度に達すれば実際燃焼器温度を計算機で点検し、温
度Ｔ２ａが触媒の安定限度内かどうかを検査する。温度
内にあれば、計算機は燃焼器を点検して燃焼器がはｙ化
学当量で運転しているかどうかを検査する。温度Ｔ２ａ
の修正が必要であれば、燃料混合物の水と燃料の質量比
を変更する。この修正に必要な応答時間が著しく長い時
は、計算機データバンクに記憶されている過去の同様な
修正情報を考慮に入れて燃料混合物質量比を変更し、水
と燃料製混合してエマルジョン化燃料混合物製造の変更
の際の過度補正を防ぐ。何かの修正が必要な時は燃料混
合物内の水量を増加又は減少させて実際燃焼温度Ｔ２ａ
を減少又は増加させ、この温度を燃焼装置の安定限度以
内とする。（以上ステップＧ−Ｎ）。

燃料混合物内の水の量を変化させる場合には吸射水量を
同時に反対方向に変更して燃焼器を通る全水量を同じに
する。この結果、出力流体温度Ｔ３は同じになり、燃焼
温度の調整を行ない、触媒を通る流体の温度とスペース
速度とは燃焼燃料量に対する量も効率の良い燃焼となる
。

例えば、実際燃焼温度Ｔ２ａが低く、前に修正した燃料
混合物は既に燃焼器を通っている場合は。

燃料混合物の水ｔ”＜減少させ、噴射水を同量だけ増加
させる。これによって、温度Ｔ２ａは増加１−１燃焼器
を出る流体の温度Ｔ３ａは変化しない。燃焼温度Ｔ２ａ
が退廃の場合は、反対の手順によって燃料混合物内水量
を増加し、噴射水量を同量減少する。

化学当量での燃焼を行なうために、酸素センサＯ８な使
用して酸素量の存否を燃焼器１１の出口室２５内高温流
体について検出する。この流体内に酸素が存在すれば燃
料混合物は薄い燃焼であり酸素がなければ燃料混合物は
化学当量又は濃い混合比で燃焼する。化学当量燃焼のた
めには燃焼器に供給する酸素量に対する燃料量を相対的
に調整して燃料量の僅な変化が燃焼器高温流体内の酸素
存在と酸素不存在との間に変化するようにする。

（第１１ｂ図のステップＯ−Ｓ＞第ｉｉａ図に示す通り
、酸素が存在する時は酸素流に対して燃料流を僅に増加
させて燃焼器供給空気量と共に燃焼させる。所要時間経
過して燃焼器が燃焼可能混合物の変化に応答すれば、酸
素センサかものデータを再び計算機に供給して酸素の存
否を定める。酸素が存在すればこのサブステップを繰返
して燃焼器に供給す・る燃料を増加する。酸素が検出さ
れない時は、化学当量の線を横切ったことを禿し、燃焼
可能混合物ははｙ化学当量で燃焼器に供給される。第１
のステップ０で酸素が存在すれば、燃料供給を酸素供給
量に対して僅に増加させ同様にして化学当量線を横切ら
せる。上述の説明は燃料と酸素の相別量の制御であり、
第１１ｈ図の例では固定量の空気に対して燃料流量を調
整したが、固定量の燃料に対して空気流量を調整するこ
ともできる。

燃焼器１１が化学当量で燃焼すれば、制御過程を連続的
に繰返し、閉ループ制御サイクル間計算して所要熱放出
率と出力温度Ｔ３ＳＰで化学当量燃焼を行ない、（ステ
ップ２０）スチームフラップインク作業完了まで続ける
。各サイクルの終りに停止信号がなければ（ステップ２
１）制御ループを繰返１．、停止信号があれば停止する
。

燃料混合物の化学当量燃焼を酸素センサを使用せずに行
なわせる方法として、特定燃料の実際燃焼温度Ｔ２ａを
化学当量燃焼゛の二次指標として使用する。この場合、
第１３図に示した情報を前述のように使用して空気容積
に対するエマルジョン流量を変化させ、燃焼器１１の燃
焼に際しての空気と燃料の化学当量ケ得る。！１３図の
グラフにおいて、曲線のピーク温度に達するためには燃
焼可能混合物が濃い混合比か薄い混合比かを定める必要
がある。燃焼可能混を物が濃ければエマルジョンの比流
量を空気流量に対して減少して燃焼温度をピーク温度に
上昇させる。それ故、第１の決定はエマルジョン流量変
化に応答して計算機基準データに前に読みこまれた温度
に対して現在のエマルジョンでの温度Ｔ２ｃＬが増加し
たか減少したかを定める。温度Ｔ２ａが増加すれば、前
にエマルジョン流量を増加させた時は、この場合もエマ
ルジョン流量を増加させる。これは薄い燃焼の場合に生
ずる。エマルジョン流量の相対的減少に応答して温度が
上昇すればエマルジョンの流量は減少すべきであり、こ
れは濃い燃焼の場合である。反対に温度Ｔ２ｃｔが減少
し、エマルジョン流量を前に減少させた時はエマルジョ
ン流量を増加に修正する。

この条件は薄い燃焼を示す。温度が上昇し、エマルジョ
ン流量を前に増加させた時は、濃い燃焼条件を示し、エ
マルジョン流量を減少させる必要がある。温度を連続的
に検出し、エマルジョンと空気の相対流な調整すれば微
調整によって特定燃料に対する空気とエマルジョ／との
化学当量流量が得られる。

上述の燃焼装置の説明で明らかにされた通り。

地層条件が変化寸れば燃焼器運転は上下限界内で自動的
に調整され、効率の高い燃焼を継続しながら所要温度Ｔ
３で地ｓＶｃ対する所要熱放出率が得られる。例えば、
スチームフラッディングがある時間経過して地層の吸入
性が増加すれば、燃焼器で生成される作動流体は容易に
地層内に流入１−１地層内への熱放出率は増加中る。図
示の燃焼器では、熱放出率の調整はサブステップＧ、Ｈ
Ｋ示す通り、燃料混合物の相対流量を減少する。水と燃
料の特定質量比に対しては第１５〜１７図に示す通り、
この特定燃料混合物を使用した燃焼器についである巾の
燃焼を行なうため、上述の調整はある範囲で可能である
。しかし、地層の吸入度が著しく減少した時は燃料混合
物の質量比の変更が要求され、新しい吸入度圧力所要値
において燃焼器の作動可能スは−ス速度内で燃焼させる
。この例では燃料混合物の水対燃料の質量比を減少させ
、低い圧力で地層内にはｙ同じ熱放出率な保たせ排出温
度Ｔ　を所要設定点温度Ｔ３ＰＶｃ保つ。

３α 本発明の他の特長として、燃焼器ケ始動させて触媒１２
を燃焼可能混合物の触媒燃焼可能温度とする始動法があ
る。このためにニクロム加熱素子５８を加熱する°電気
エネルギを供給すると共に熱的燃焼可能の始動燃料を燃
焼器の人口室２４に供給し点火して触媒温度を作動温度
に上げろ。この場合始動燃は第１の部分が低い自動点火
温度を有しくステップ１４〜１８）中間部が（ステップ
１９）高い。最後に燃焼可能混合物によって燃焼器内で
定常燃焼する混合燃料とする。（ステップ１９．２０） 始動燃料の第１の部分としてメタノールが好適である。

メタノールは自動点火温度８７８″Ｆ（約４７６℃）で
ある。他の所要の低点火温度燃料を始動燃料の第１の部
分として使用で衣１例えば、ジエチルエーテル自動点火
温度３６６″Ｆ（約１８６°Ｃ）、ノルマルオクタン自
動点火温度４６４″Ｆ（約２４０℃）、１−テトラデカ
ン自動点火温度４６３″Ｆ（約２４０℃）、２−メチル
オクタン自動点火温度１１４０Ｆ＜約２２７℃）、２−
メチルノナン自動点火温度４１８″７；′（約２１５℃
）等がある。始動燃料の中間部分は、例えばディーゼル
燃料等の重い炭化水素液、及び始動燃料と燃焼すべき燃
料混合物との混合物とする。始動間混合始動燃料を熱燃
焼させ、触媒１２を加熱すると共に再循環熱を生じて次
の燃料を予熱する。

触媒１２の出口温度Ｔ２が触媒の燃焼範囲の下限に達す
れば、触媒の作動温度以上となり、燃焼可能混合物を燃
焼器に送って定常状態燃焼させる。

第１図に示す通り、始動燃料肩ン−／９１を分岐導管９
３によって燃焼器の入口導管１９に接続し始動に際して
始動燃料を燃焼器に送る。分岐導管の弁９４を選択的に
開閉して始動燃料の分岐導管への流量を始動及び停止間
に調整する。加熱素子５８の作動を計算機２７で制御し
て始動間入口室２４の温度Ｔ１　がメタノールの自動点
化温度以下の場合に燃料に着火する。

図示の燃焼装置１０の停止に際して特・別なシーケンス
によって触媒１２の熱衝撃を防ぎ、再呻動の時に乾燥状
態とする（第１０図ステップ２２〜２４）　即ち装置停
止に際して燃料と空気の流量は化学当量を保ち、水対燃
料の質量比を大にしてエマルジョンとし、入口室２４の
温度Ｔ１　を触媒の作動停止温度に近い護とする。この
作動停止温度に達すればエマルジョン流量と空気流量を
比例して減少させ化学当量を保つ。空気流量が減少すれ
ば、供給源９６からの相当量の窒素を弁９２を経て導管
２０に導入し、燃料混合物導管１９の圧力が逆止弁圧力
以下となれは逆止弁６６は閉じる。

こへで、窒素は完全に空気に代って導入され、導管２０
内圧力を保って入口室２４内の燃焼可能混合物を触媒１
２を通って追い出す。燃焼可能混合物が排出されれば触
媒１２の出口温度Ｔ２は低下し始める。この低下に伴っ
て噴射水量を順次減少させる。最後の噴射水停止は触媒
出口温度Ｔ２が所要燃焼器出口温度Ｔ３ＳＦ）　ＶＣ達
した時子ある。油井底燃焼器の場合は、燃焼器の下流圧
力をノズル３２の上方で第５図に示す逆止弁９８によっ
て保ち、停止後に油井内流体が燃焼器１１に入るのを防
ぐ。

好適な例では、再始動のために、停止手順の所要段階で
ジエチルエーテル又はメタノールの始動プラグを燃料導
管１９に噴出させ、始動プラグの一部は逆止弁６６を通
って燃焼器１１の入口に達する。この手順を行なう場合
は始動プラＩの一部が入口室２４に入った時に入口温度
Ｔ１　は急激に上昇する。この急激な温度上昇後燃料導
管１９に対する流６体流を停止すれば、逆止弁上方に残
る始動燃料の一部によって触媒は製品に再始動可能とな
る。

上述した通り、本発明によって新らしい有効な燃焼装置
１０を提供し、新しい燃焼器１１は新しい方法で作動し
て高温作動流体を生成する。作動流体は熱放出率、温度
、圧力の広い範囲について効率良く生成され、この−た
め同じ燃焼器を使用して著しく異なるリザーバ特性を有
する油含有量のスチームフラッディング等の広い用途に
使用子きる。このために、作動流体のボイラーのない生
成を行なう触媒１２付きの燃焼器が主燃焼器として使用
される。この燃焼器の使用に際して稀釈剤ケ制御量とし
て〆料に密に混合した後に燃焼させ、燃焼器温度欠選択
的に調整した低い温度に保って有効に燃焼さ姦る。他の
選択された量の稀釈剤を触媒を出た高温流体内に噴射し
て流体温度を使用温度に冷却する。他の用途又は出力要
求の変化に際して、稀釈剤、燃料、空気流量を一調整し
て燃焼器出口流体の所要特性に合致させる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例による蒸気生成装置の線
図、第２図は第１図の装置に使用する燃焼器の断面図、
第３図は第２の実施例による蒸気生成装置の線図、第４
図第５図は接続して第３図の装置に使用する燃焼嘉断面
図、第６図＄７図は第４図の６−６線　７−７線に沿う
断面図、第８図は第１第３図の装置の制御装置の線図、
第９図＄１０図郭１１．２図μｍＩｂ図は蒸気発生装置
の作動のステップのフロー線図、第１２図は燃焼器内、
の温度変化を示す図、第１３図は空気燃料比を示す図、
第１４図は含油層の吸入度を示す図、第１５図、第１６
図は燃焼器の触媒燃焼特性を示す図、第１７図は第１５
図に示す線の一部拡大して作動範囲を示す図である。 １０　蒸気生成装置（燃焼装置） １１　燃焼器　　　　　１２　触媒 １３　触媒燃焼部　　　１４　ミキサー１５　水供給源
　　　　１６　燃焼供給源１７　ホモジナイザ−２１圧
縮機 ２３　原動機　　　　　２４　人口部 ２５　出口部　　　　　２７　計算機 ２９．３０．３１．ｄ７．９１　　＃？ンプ４２　燃料
ノズル ６４．６８．９８　　逆止弁 ７４　水ノズル ８０　、８５　、８６　、８７　、８８　　制御装置特
許出願人　ドレッサー・インダストリーズ・インコーホ
レーテッド （外２名） （４９ ■＝」ン翠Ｖ 対に方’ｆ−ｋ＞Ａ　　軸受エカ５Ｊ１り凋乾゛を楚、
恩＞８　　市瞠１°ス到

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、触媒燃焼器内で燃焼させるための流体混合物であっ
   て、非燃焼性稀釈剤と炭素質燃料とを熱的に自己消火性
   質量比で混合したことを特徴とする流体混合物。 ２、前記稀釈剤はＨ２Ｏ及びＣＯ２の平均全熱容量値に
   はｙ近い熱容量な有する流体とする特許請求の範囲第１
   項記載の混合物。 ３、前記稀釈剤をＨ２Ｏ又はＧＯ□とする特許請求の範
   囲第２項記載の混合物。 ４、前記混合物の理論的断熱焔温度を触媒燃焼器の安定
   上限温度以下とする特許請求の範囲第２項記載の混合物
   。 ５、前記混合物を特徴とする特許請求の範囲第１項ない
   し第４項の１項記載の混合物。 ６、前記混合物をエマルジョンとする特許請求の範囲第
   ５項記載の混合物。 Ｚ　前記混合物をガス内に分散した液滴とする特許請求
   の範囲第１項ないし第４項の１項記載の混合物。 ８、前記混合物を特徴とする特許請求の範囲第４項記載
   の混合物。 ９　前記混合物は低い触媒瞬間点火温度と低い断熱焔温
   度とを有する特許請求の範囲第４項記載の混合物。 １０、前記混９合物は高い非触媒瞬間点火温度と低い断
   熱焔温度とを有する特許請求の範囲第４項記載の混合物
   。 １１、前記断熱焔温度は燃焼器に使用する触媒の作動最
   低温度以上とする特許請求の範囲第４項記載の混合物。 １２、触媒燃焼器内で燃焼して直接スチームを生成する
   流体混合物であって、液体の水の部分と液体の炭素質燃
   料部分とを有し画部分を熱的に自己消火性質量比に混合
   して成る触媒燃焼器用流体混合物。 １３、前記混合物をエマルジョンとする特許請求の範囲
   第１２項記載の混合物。 １４．前記混合物には水と燃料の分離を防ぎエマルジョ
   ンを安定させる安定剤を含む特許請求の範囲第１３項記
   載の混合物。 １５、前記安定剤を親水性表面活性剤とし、混合物には
   更に親液表面活性剤と結合剤とを含む特許請求の範囲第
   １４項記載の混合物。