專利名稱：補(bǔ)燃式超臨界壓力氣液燃料發(fā)生器燃燒室冗余冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種油田采油設(shè)備，特別是涉及一種補(bǔ)燃式超臨界壓力注汽發(fā)生器〔 又稱復(fù)合熱載體發(fā)生器〕燃燒室的冗余冷卻裝置。
背景技術(shù)：
注汽發(fā)生器已在國內(nèi)大慶、遼河、勝利、新疆等各大油田進(jìn)行了多年應(yīng)用，并取得了一定的增油效果，但其使用范圍過去主要集中在淺層油藏和高滲透油藏上。隨著油田開發(fā)的不斷進(jìn)展，我國現(xiàn)有的復(fù)合熱載體發(fā)生器，如專利98203951. 4《旋渦式噴嘴的復(fù)合熱載體發(fā)生器》、98203949. 2《復(fù)合熱載體發(fā)生器》、98203950. 6《具有氣化室的復(fù)合熱載體發(fā)生器》、02231765. 1《燃?xì)庹羝l(fā)生器》及200510022594. 7《亞臨界復(fù)合熱載體發(fā)生器的高溫高壓燃燒系統(tǒng)》等已無法適應(yīng)當(dāng)前油田生產(chǎn)的需要，因此，必須研制更大流量、更高壓力的超臨界壓力注汽發(fā)生器。然而，伴隨著注汽發(fā)生器流量、壓力及溫度的提高，又出現(xiàn)了新的亟待解決的技術(shù)問題，其中之一就是注汽發(fā)生器內(nèi)襯燒損、毀壞問題。在已公開的發(fā)生器設(shè)計中，注汽發(fā)生器燃燒室的冷卻均采用在燃燒室殼體內(nèi)設(shè)置螺旋式或豎條式冷卻水套的再生冷卻方式，但當(dāng)發(fā)生器燃燒室壓力提高，且設(shè)備流量大，并連續(xù)長期工作時，隨著復(fù)合熱載體溫度增高，為使設(shè)備摻混用水保持具有一定蒸汽干度的飽和狀態(tài)，其摻水量將逐漸減少，原有內(nèi)襯結(jié)構(gòu)已無法滿足工作環(huán)境的要求，經(jīng)常出現(xiàn)內(nèi)襯在火焰前鋒處呈環(huán)狀燒損、毀壞等現(xiàn)象，因而嚴(yán)重影響了注汽發(fā)生器在中深層主力油藏的正常使用。特別是當(dāng)發(fā)生器在超臨界壓力工作時，因冷卻工質(zhì)水存在大比熱區(qū)，在此區(qū)內(nèi)其體積隨工況變化較大，設(shè)備極易發(fā)生傳熱惡化現(xiàn)象，并進(jìn)而燒毀燃燒室內(nèi)襯，損壞設(shè)備。 因此，必須采取措施減少并控制高溫燃?xì)鈱鋮s介質(zhì)的傳熱總量，即對現(xiàn)有發(fā)生器燃燒室冷卻內(nèi)襯的設(shè)計進(jìn)行實質(zhì)性突破改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種補(bǔ)燃式超臨界壓力氣液燃料發(fā)生器燃燒室冗余冷卻裝置，即在改變現(xiàn)有發(fā)生器燃燒方式的基礎(chǔ)上(將原來集中在燃燒室頂部附近的一次性燃燒分成預(yù)燃燃燒及補(bǔ)燃燃燒兩個部分)，通過改進(jìn)冷卻裝置的結(jié)構(gòu)，把原有的單一再生冷卻方式改為內(nèi)襯用空氣氣膜冷卻，中襯用水再生冷卻，并且，空氣氣膜冷卻為主，水再生冷卻為輔的冗余冷卻方式，從而提高內(nèi)襯冷卻效果，延長設(shè)備工作壽命。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
補(bǔ)燃式超臨界壓力氣液燃料發(fā)生器燃燒室冗余冷卻裝置，由預(yù)燃室殼體、預(yù)燃室中襯、 預(yù)燃室內(nèi)襯構(gòu)成。其中，預(yù)燃室殼體的前后端面采用內(nèi)錐形(或球形);預(yù)燃室中襯和內(nèi)襯外緣設(shè)有多頭螺旋槽，且預(yù)燃室內(nèi)襯的內(nèi)壁上設(shè)有多個切向噴嘴；預(yù)燃室內(nèi)襯插裝于中襯內(nèi)孔中，通過尾端焊接(或其它固接方式)連接，可承壓密封；預(yù)燃室內(nèi)襯和中襯的焊接組件插裝于預(yù)燃室殼體中；預(yù)燃室內(nèi)襯與中襯之間形成的螺旋通道構(gòu)成空氣冷卻套，預(yù)燃室中襯和殼體之間形成的螺旋通道構(gòu)成水冷卻套。所述的補(bǔ)燃式超臨界壓力氣液燃料發(fā)生器燃燒室冗余冷卻裝置，除用于預(yù)燃室貧油燃燒所需空氣外的其余空氣經(jīng)由冷卻空氣入口全部進(jìn)入空氣冷卻套，由空氣冷卻套內(nèi)壁上的多個切向噴嘴噴入預(yù)燃室，在空氣冷卻套內(nèi)壁上形成連續(xù)氣膜，并在此過程中吸收燃?xì)庵械臒崃款A(yù)熱自身。所述的補(bǔ)燃式超臨界壓力氣液燃料發(fā)生器燃燒室冗余冷卻裝置，預(yù)燃室所需冷卻用水全部經(jīng)由冷卻水入口進(jìn)入水冷卻套，對空氣冷卻套中的受熱空氣進(jìn)行再生冷卻，并在氣膜冷卻不佳時，保護(hù)預(yù)燃室不被損壞。本發(fā)明的優(yōu)點與效果是
通過對現(xiàn)有設(shè)備燒損毀壞和現(xiàn)象進(jìn)行觀察、分析及計算，本發(fā)明改進(jìn)了設(shè)備結(jié)構(gòu)和冷卻方式，并以此解決了注汽發(fā)生器的內(nèi)襯燒損問題。1、燃燒室內(nèi)設(shè)置空氣冷卻套，使用空氣進(jìn)行氣膜冷卻。注汽發(fā)生器工作過程中，其燃燒所需空氣分成兩路壓入燃燒室內(nèi)。其中，一路供給預(yù)燃室，直接用于貧油燃燒；另一路供給預(yù)燃室空氣冷卻套，通過設(shè)置于其內(nèi)襯上的多個切向小孔噴入預(yù)燃室，在空氣冷卻套內(nèi)壁上形成連續(xù)氣膜。由于該氣膜隔開了高溫燃?xì)馀c內(nèi)壁，并在流動過程中不斷吸收燃?xì)鉄崃?，降低了燃?xì)鉁囟群腿細(xì)獗褥手?，因而，提高了保護(hù)效果，有效避免了內(nèi)襯燒損或毀壞。同時，由于在此過程中對未參與燃燒的空氣進(jìn)行了有效預(yù)熱，還連帶提高了下一步補(bǔ)燃階段的燃燒效率。氣膜冷卻的突出特點是在任何條件(包括在超臨界壓力工作條件)下，都不會像水冷卻那樣產(chǎn)生傳熱惡化現(xiàn)象，有效避免了發(fā)生器在超臨界壓力工作條件下因傳熱惡化造成的燒損或毀壞。2、空氣冷卻套外設(shè)置水冷卻套，形成冗余冷卻，避免傳熱惡化。當(dāng)發(fā)生器工作時，冷卻水壓入水冷卻套，在其螺旋通道內(nèi)強(qiáng)迫流動，并對空氣冷卻套內(nèi)的己受熱空氣進(jìn)行再生冷卻，從而進(jìn)一步增強(qiáng)了冷卻效果，并形成了冗余冷卻。與此同時，因受接近燃?xì)饪諝鈿饽さ睦鋮s保護(hù)，水冷卻套中的再生冷卻水溫度也得到了有效控制， 從而避免了傳熱惡化現(xiàn)象產(chǎn)生。


圖1為本發(fā)明的預(yù)燃室冷卻系統(tǒng)示意圖。
具體實施例方式下面參照圖1對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。補(bǔ)燃式超臨界壓力燃?xì)庖簝上嗳剂献⑵l(fā)生器燃燒室冗余冷卻裝置由預(yù)燃室殼體1、預(yù)燃室中襯2、預(yù)燃室內(nèi)襯3構(gòu)成。其中，預(yù)燃室殼體1的前端面4和后端面10均為內(nèi)錐形，通過預(yù)燃室殼體1上連接法蘭螺紋5和法蘭螺紋9上的螺紋法蘭、雙頭螺柱及螺母， 分別與位于其前后兩端的預(yù)燃室噴注器殼體及補(bǔ)燃噴注器殼體的球形端面壓緊密封。預(yù)燃室中襯2外緣設(shè)有多頭螺旋槽。預(yù)燃室內(nèi)襯3外緣亦設(shè)有多頭螺旋槽，且其內(nèi)壁上設(shè)有多個切向噴嘴8。預(yù)燃室內(nèi)襯3插裝于中襯2內(nèi)孔中，二者通過尾端焊接連接，并可承壓密封。 預(yù)燃室內(nèi)襯3與中襯2之間構(gòu)成的螺旋通道為空氣冷卻套7，預(yù)燃室中襯2和殼體1之間構(gòu)成的螺旋通道為水冷卻套6。預(yù)燃室內(nèi)襯3和中襯2的焊接組件插裝于預(yù)燃室殼體1中。本發(fā)明工作過程
補(bǔ)燃式超臨界壓力注汽發(fā)生器正常工作時，其燃燒所需空氣在預(yù)燃噴注器內(nèi)分成兩路，其中一路直接噴入預(yù)燃室與所噴入的燃料摻混后進(jìn)行貧油燃燒；另一路全部進(jìn)入空氣冷卻套7，經(jīng)由空氣冷卻套內(nèi)襯3上的多個切向噴嘴8噴入預(yù)燃室，在其內(nèi)壁上形成連續(xù)氣膜，防止火焰與空氣冷卻套內(nèi)壁直接接觸，同時，通過這部分空氣的摻混吸熱，逐步降低燃?xì)鉁囟群腿細(xì)獗褥手?，從而多方位保護(hù)內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，綜合提高保護(hù)效果，進(jìn)一步避免內(nèi)襯燒損或毀壞。另外，由于在此過程中對未參與燃燒的空氣進(jìn)行了有效預(yù)熱，連帶提高了下一步補(bǔ)燃階段的燃燒效率。為進(jìn)一步提高預(yù)燃室的冷卻效果，增強(qiáng)安全防護(hù)，在上述空氣冷卻套7的外表面又增設(shè)了水冷卻套6，對其進(jìn)行再生冷卻。當(dāng)發(fā)生器工作時，冷卻水進(jìn)入預(yù)燃室水冷卻套6， 在螺旋形通道中強(qiáng)迫流動，并對空氣冷卻套中的受熱空氣進(jìn)行冷卻，以進(jìn)一步增強(qiáng)冷卻效果，同時，一旦氣膜冷卻不佳時，通過再生冷卻進(jìn)行冗余保護(hù)，以確保設(shè)備安全完好。
權(quán)利要求
1.補(bǔ)燃式超臨界壓力氣液燃料發(fā)生器燃燒室冗余冷卻裝置，由預(yù)燃室殼體、預(yù)燃室中襯、預(yù)燃室內(nèi)襯構(gòu)成，其特征在于，預(yù)燃室殼體(1)的前后端面采用內(nèi)錐形；預(yù)燃室中襯(2) 和內(nèi)襯(3)外緣設(shè)有多頭螺旋槽，且預(yù)燃室內(nèi)襯(3)的內(nèi)壁上設(shè)有多個切向噴嘴(8);預(yù)燃室內(nèi)襯(3)插裝于中襯(2)內(nèi)孔中，采用尾端焊接或其它方式固接，為承壓密封狀；預(yù)燃室內(nèi)襯⑶和中襯⑵的焊接組件插裝于預(yù)燃室殼體⑴中；預(yù)燃室內(nèi)襯⑶與中襯⑵之間形成螺旋通道，構(gòu)成空氣冷卻套，預(yù)燃室中襯(2)和殼體(1)之間形成螺旋通道，構(gòu)成水冷卻套。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的補(bǔ)燃式超臨界壓力氣液燃料發(fā)生器燃燒室冗余冷卻裝置，其特征在于，用于預(yù)燃室貧油燃燒所需空氣外的其余空氣經(jīng)冷卻空氣入口全部進(jìn)入空氣冷卻套(7)，由空氣冷卻套內(nèi)壁上的多個切向噴嘴(8)噴入預(yù)燃室，在空氣冷卻套內(nèi)壁上形成連續(xù)氣膜，并在此過程中吸收燃?xì)庵械臒崃款A(yù)熱自身。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的補(bǔ)燃式超臨界壓力氣液燃料發(fā)生器燃燒室冗余冷卻裝置，其特征在于，預(yù)燃室所需冷卻用水全部經(jīng)由冷卻水入口進(jìn)入水冷卻套(6)，對空氣冷卻套(7) 中的受熱空氣進(jìn)行再生冷卻。
全文摘要
補(bǔ)燃式超臨界壓力氣液燃料發(fā)生器燃燒室冗余冷卻裝置，涉及一種油田采油設(shè)備，包括有預(yù)燃室殼體(1)、預(yù)燃室內(nèi)襯(2)、預(yù)燃室內(nèi)襯(3)。預(yù)燃室殼體(1)與中襯(2)之間形成水冷卻套(6)，預(yù)燃室中襯(2)與內(nèi)襯(3)之間形成空氣冷卻套(7)，空氣冷卻套內(nèi)壁設(shè)有多個切向空氣噴嘴(8)，空氣由噴嘴(8)噴出，在內(nèi)襯(2)接觸燃?xì)獗砻嫘纬蛇B續(xù)氣膜，冷卻預(yù)燃室。冷卻水強(qiáng)迫流過水冷卻套(6)，對空氣冷卻套內(nèi)已受熱空氣進(jìn)行再生冷卻，并對高溫燃?xì)鈱嵤┤哂嗬鋮s。本發(fā)明通過改進(jìn)設(shè)備結(jié)構(gòu)和冷卻方式的方法解決了注汽發(fā)生器的內(nèi)襯燒損和毀壞問題。
文檔編號F23R3/34GK102287854SQ201110202050
公開日2011年12月21日 申請日期2011年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月19日
發(fā)明者關(guān)兵, 劉殿璽 申請人:關(guān)兵, 劉殿璽, 廉桂南