本發(fā)明涉及海洋石油鉆采技術(shù)領(lǐng)域。更具體地說，本發(fā)明涉及一種陸地油田測試期間無噴淋降溫設(shè)施的自冷環(huán)保燃燒器。

背景技術(shù)：

石油及天然氣勘探領(lǐng)域，油氣井測試階段會對井內(nèi)返出的油氣通過燃燒裝置進行燃燒，以實現(xiàn)油氣的清潔處理，避免造成環(huán)境污染。

油氣燃燒技術(shù)一直在海上測試期間應(yīng)用，且燃燒時使用海水噴淋對燃燒器進行降溫，同時噴淋的水幕對燃燒產(chǎn)生的熱輻射有良好的抑制作用，該技術(shù)已經(jīng)很成熟。

陸地油田測試期間，通常會對井內(nèi)返出的液體回收處理。但在部分特殊的油田區(qū)域，回收的原油或廢液無法進一步處理，直接傾倒在露天的污油池中，造成極大的安全風險和環(huán)境污染。因此，采用油氣燃燒技術(shù)對原油及廢液進行處理。陸地油田與海上不同的是沒有充足的水源進行水噴淋以降低設(shè)備溫度及熱輻射，如果采用海上同樣的燃燒器，油氣燃燒產(chǎn)生的高溫和熱輻射會對燃燒器及其附近的設(shè)備帶來極大的危害。

為實現(xiàn)在一些陸地特殊油田區(qū)域油氣的清潔處理，并能夠保證正常的作業(yè)和人身及設(shè)備的安全，迫切需要開發(fā)具備有效降低溫度和削減熱輻射的燃燒器。這對于在部分陸地油田提高作業(yè)效率和完善原油及廢液處理方式具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提供一種測試用陸地自冷環(huán)保燃燒器，冷卻機構(gòu)同時向燃燒器外周和熱輻射擋板噴射低溫空氣，對燃燒器和熱輻射阻隔設(shè)備進行降溫，阻斷熱輻射。

本發(fā)明還有一個目的是提供一種測試用陸地自冷環(huán)保燃燒器的控制方法，根據(jù)燃燒器溫度對空氣壓縮噴嘴的孔口前壓力進行分段控制，有效降低燃燒器外周的溫度。

本發(fā)明還有一個目的是提供一種測試用陸地自冷環(huán)保燃燒器的控制方法，根據(jù)環(huán)境溫度對空氣噴灑管線的空氣噴射流量進行分段控制，快速降低環(huán)境溫度。

為了實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點，提供了一種測試用陸地自冷環(huán)保燃燒器，包括：

集裝箱，包括箱門；集裝箱底部設(shè)置有延伸至箱門的導(dǎo)軌；

第一冷卻裝置，其上壓縮空氣噴嘴固定在所述集裝箱內(nèi)部，用于噴射低溫空氣對集裝箱內(nèi)部進行降溫；

燃燒機構(gòu)，其設(shè)置在所述第一冷卻裝置的上部并與導(dǎo)軌滑動連接，用于燃燒石油或燃氣；

第二冷卻裝置，其圍設(shè)在所述燃燒器外部并通過支架滑動連接在導(dǎo)軌上；

其中，所述箱門朝向燃燒機構(gòu)的側(cè)面上固定熱輻射擋板；當進行測試時，箱門打開，熱輻射擋板朝向集裝箱外部，所述燃燒機構(gòu)和第二冷去裝置沿導(dǎo)軌移動至集裝箱外部，第一冷卻裝置和第二冷卻裝置進行降溫，熱輻射擋板阻隔熱輻射。

優(yōu)選的是，所述熱輻射擋板和箱門采用折疊高溫不銹鋼板連接成無縫隙機構(gòu)。

優(yōu)選的是，所述集裝箱采用高溫不銹鋼材質(zhì)，其頂部設(shè)置有天窗，所述天窗采用耐高溫玻璃材質(zhì)。

優(yōu)選的是，所述第一冷卻裝置還包括：空氣泵，其通過耐高溫管線連接所述壓縮空氣噴嘴，用于提供空氣。

優(yōu)選的是，所述第二冷卻裝置包括：

空氣噴灑管線，包括主管線、第一噴灑管線和第二噴灑管線，用于噴射空氣冷卻燃燒機構(gòu)；

空氣壓縮泵，其連接主管線，用于向主管線提供高壓空氣；

其中，所述第一噴灑管線與主管線并聯(lián)，所述第二噴灑管線與第一噴灑管線并聯(lián)。

優(yōu)選的是，還包括：

溫度傳感器，其分別安裝在所述集裝箱內(nèi)、外上，用于探測集裝箱和環(huán)境的溫度；

壓力表，其安裝在所述空氣壓縮噴嘴的入口管線上，用于探測空氣壓縮噴嘴的入口壓力；

控制器，其連接所述溫度傳感器、第一冷卻裝置和第二冷卻裝置，用于控制空氣壓縮噴嘴的孔口前壓力和空氣噴灑管線的空氣噴射流量。

優(yōu)選的是，所述燃燒機構(gòu)包括：

燃燒機構(gòu)主體，其內(nèi)設(shè)置有燃燒噴嘴，用于提供燃氣和燃油的燃燒空間；

進料管線，其連接燃燒機構(gòu)主體，用于向燃燒機構(gòu)主體內(nèi)通入嘆氣和燃油；

鼓風機，其固定在所述燃燒機構(gòu)主體的上部，用于向燃燒機構(gòu)主體內(nèi)通入空氣。

本發(fā)明的目的還通過一種測試用陸地自冷環(huán)保燃燒器的控制方法來實現(xiàn)，包括以下步驟：

步驟1、將燃燒機構(gòu)和第二冷卻裝置通過導(dǎo)軌推出集裝箱外部，開啟燃燒器，控制器接收溫度傳感器探測的燃燒機構(gòu)溫度tr和環(huán)境溫度te；

步驟2、

當燃燒機構(gòu)溫度tr≥tκ1，控制器調(diào)整空氣壓縮噴嘴的孔口前壓力p，直至tκ2≤tr<tκ1；此時孔口前壓力p為：

當燃燒機構(gòu)溫度tκ2≤tr<tκ1，控制器調(diào)整空氣壓縮噴嘴的孔口前壓力p，直至tr<tκ2；此時孔口前壓力p為：

當燃燒機構(gòu)溫度tr<tκ2，孔口前壓力p為：

其中，ρa為空氣黏滯系數(shù)；ωa為入口處空氣流速；ζ為入口動壓下的黏滯系數(shù)，tκ1為第一預(yù)設(shè)溫度，tκ2為第二預(yù)設(shè)溫度；

步驟3、關(guān)閉燃燒機構(gòu)，第一冷卻裝置和第二冷卻裝置繼續(xù)運行10分鐘后關(guān)閉。

優(yōu)選的是，所述步驟2還包括：

當環(huán)境溫度te≥tτ1，控制器調(diào)整主管線、第一噴灑管線和第二噴灑管線的空氣噴射流量q，直至tτ2≤te<tτ1；此時空氣噴射流量q為：

當環(huán)境溫度tτ2≤te<tτ1，控制器調(diào)整主管線、第一噴灑管線和第二噴灑管線的空氣噴射流量q，直至te<tτ2，此時空氣噴射流量q為：

當環(huán)境溫度te<tτ2，空氣噴射流量q為：

其中，l為空氣噴灑管線的長度；v0為管線截面積；p為空氣噴灑管線入口壓力，a為空氣噴灑管線上噴射孔的數(shù)量，b為噴射孔的截面積；η為校正因子；tτ1為第一設(shè)定溫度；tτ2為第二設(shè)定溫度。

本發(fā)明至少包括以下有益效果：1、本發(fā)明解決了部分水資源匱乏的陸地油田在測試期間的油氣燃燒，避免井內(nèi)返出流體造成的環(huán)境污染，降低廢液處理成本。2、本發(fā)明獨特的空氣自冷技術(shù)能夠有效降低燃燒器的溫度，解決了無法采用水噴淋進行降溫隔熱的難題，為整個測試作業(yè)的安全實施提供必要條件。

本發(fā)明的其它優(yōu)點、目標和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本發(fā)明的研究和實踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的測試用陸地自冷環(huán)保燃燒器的工作狀態(tài)平面布置圖。

圖2是本發(fā)明的測試用陸地自冷環(huán)保燃燒器的燃燒機構(gòu)的剖視圖。

圖3是本發(fā)明的測試用陸地自冷環(huán)保燃燒器的非工作狀態(tài)俯視圖。

圖4是本發(fā)明的測試用陸地自冷環(huán)保燃燒器的非工作狀態(tài)側(cè)視圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。

應(yīng)當理解，本文所使用的諸如“具有”、“包含”以及“包括”術(shù)語并不配出一個或多個其它元件或其組合的存在或添加。

圖1-4示出了根據(jù)本發(fā)明的一種實現(xiàn)形式，一種測試用陸地自冷環(huán)保燃燒器，包括集裝箱1、燃燒機構(gòu)2、第一冷卻裝置3、第二冷卻裝置4和熱輻射擋板5，集裝箱1采用耐高溫不銹鋼材質(zhì)，其開口的一側(cè)鉸接有箱門12，集裝箱1底部設(shè)置有延伸至箱門的導(dǎo)軌11；如圖2所示，燃燒機構(gòu)2為燃油燃氣的小型燃燒裝置，其底部上焊接固定撐，所述固定撐滑動連接在導(dǎo)軌11上，使燃燒機構(gòu)2可沿導(dǎo)軌11滑動，從而使燃燒機構(gòu)2能夠從集裝箱1內(nèi)滑動出集裝箱1外部，當滑動至集裝箱1外部時，燃燒機構(gòu)2用于燃燒石油或燃氣；第一冷卻裝置3的壓縮空氣噴嘴31固定在所述集裝箱1內(nèi)部，用于噴射低溫空氣對集裝箱1內(nèi)部進行降溫；如圖1所示(為清楚示出第二冷卻裝置的結(jié)構(gòu)，燃燒器內(nèi)未安裝燃燒機構(gòu)2)，第二冷卻裝置4圍繞在所述燃燒機構(gòu)2外部并通過支架42滑動連接在導(dǎo)軌11上，圖2示出了第二冷卻裝置4和燃燒機構(gòu)2的裝配形式，第二冷卻裝置4環(huán)繞在燃燒機構(gòu)2外部，對其進行降溫。其中，所述箱門12朝向燃燒機構(gòu)2的側(cè)面上固定熱輻射擋板5；當進行測試時，箱門12打開，熱輻射擋板5朝向集裝箱1外部，所述燃燒機構(gòu)2和第二冷卻裝置4沿導(dǎo)軌11移動至集裝箱1外部，第一冷卻裝置3和第二冷卻裝置4進行降溫，熱輻射擋板5阻隔熱輻射。

在另一實施例中，所述熱輻射擋板5和箱門12采用折疊高溫不銹鋼板連接成無縫隙機構(gòu)，做到抑制熱輻射和高溫無縫隙。

在另一實施例中，如圖3所示所述集裝箱1采用耐高溫不銹鋼材質(zhì)，其頂部設(shè)置有天窗13，所述天窗13采用耐高溫玻璃材質(zhì)，天窗13可以有效遮擋前部熱輻射從集裝箱1上部穿過，又可以和集裝箱1內(nèi)部的空氣冷卻系統(tǒng)形成循環(huán)通道，保證集裝箱1內(nèi)部在正常溫度下工作。

在另一實施例中，所述第一冷卻裝置3還包括空氣泵，其通過耐高溫管線32連接所述壓縮空氣噴嘴31，用于向壓縮空氣噴嘴31提供空氣，因空氣泵為常用裝置，本發(fā)明在圖中示出其具體結(jié)構(gòu)。

在另一實施例中，所述第二冷卻裝置4包括：空氣噴灑管線41，包括主管線411、第一噴灑管線412和第二噴灑管線413，用于噴射空氣冷卻燃燒機構(gòu)2；其中，所述第一噴灑管線412與主管線411并聯(lián)，所述第二噴灑管線413與第一噴灑管線412并聯(lián)；主管線411、第一噴灑管線412和第二噴灑管線413上開設(shè)多個噴射口414。空氣壓縮泵連接主管線411，用于向主管線411提供高壓空氣，因空氣壓縮泵為常用裝置，本發(fā)明在圖中示出其具體結(jié)構(gòu)。

在另一實施例中，自冷環(huán)保燃燒器還包括：溫度傳感器，其分別安裝在所述集裝箱1內(nèi)部、外部上，用于探測集裝箱1和環(huán)境的溫度；壓力表，其安裝在所述空氣壓縮噴嘴的入口管線上，用于探測空氣壓縮噴嘴的入口壓力；控制器，其連接所述溫度傳感器、第一冷卻裝置3和第二冷卻裝置4，用于控制空氣壓縮噴嘴的孔口前壓力和空氣噴灑管線41的空氣噴射流量。

在另一實施例中，如圖2所示，所述燃燒機構(gòu)2包括：燃燒機構(gòu)主體21，其內(nèi)設(shè)置有燃燒噴嘴，用于提供燃氣和燃油的燃燒空間；進料管線22，其連接燃燒機構(gòu)2主體并設(shè)置在集裝箱1外部，用于向燃燒機構(gòu)2主體內(nèi)通入嘆氣和燃油；鼓風機23，其固定在所述燃燒機構(gòu)2主體的上部，用于向燃燒機構(gòu)2主體內(nèi)通入空氣。

本發(fā)明還公開了一種測試用陸地自冷環(huán)保燃燒器的控制方法，包括：

步驟1、將燃燒機構(gòu)2和第二冷卻裝置4通過導(dǎo)軌11推出集裝箱1外部，開啟燃燒器，控制器接收溫度傳感器探測的燃燒機構(gòu)2溫度tr和環(huán)境溫度te；

步驟2.1:

當燃燒機構(gòu)2溫度tr≥tκ1，控制器調(diào)整空氣壓縮噴嘴的孔口前壓力p，直至tκ2≤tr<tκ1，其中，孔口前壓力p為：

其中，p為孔口前壓力，單位為kg/cm³；ρa為空氣黏滯系數(shù)，單位為kg·s²/cm⁵，ωa為入口處空氣流速，167-240cm/s；ζ為入口動壓下的黏滯系數(shù)，單位為kg·s²/cm⁵；tκ1為第一預(yù)設(shè)溫度，取值為873k；tκ2為第二預(yù)設(shè)溫度，取值為673k；

當燃燒機構(gòu)2溫度tκ2≤tr<tκ1，控制器調(diào)整空氣壓縮噴嘴的孔口前壓力p，直至tr<tκ2，其中，孔口前壓力p為：

當燃燒機構(gòu)2溫度tr<tκ2，孔口前壓力p為：

步驟2.2：

當環(huán)境溫度te≥tτ1，控制器調(diào)整主管線411、第一噴灑管線412和第二噴灑管線413的空氣噴射流量q，直至tτ2≤te<tτ1，此時空氣噴射流量q為：

當環(huán)境溫度tτ2≤te<tτ1，控制器調(diào)整主管線411、第一噴灑管線412和第二噴灑管線413的空氣噴射流量q，直至te<tτ2，此時空氣噴射流量q為：

當環(huán)境溫度te<tτ2，空氣噴射流量q為：

其中，l為空氣噴灑管線41的長度，單位為s；v0為管線截面積，單位為cm²；p為空氣噴灑管線41入口壓力m單位為kg/cm³；a為空氣噴灑管線41上噴射孔的數(shù)量；b為噴射孔的截面積單位為cm²；η為校正因子，單位為cm³/(kg·k·s)。tτ1為第一設(shè)定溫度，取值為343k；tτ2為第二設(shè)定溫度，取值為323k。

步驟3、關(guān)閉燃燒機構(gòu)2，第一冷卻裝置3和第二冷卻裝置4繼續(xù)運行10分鐘后關(guān)閉。

本發(fā)明的測試用陸地自冷環(huán)保燃燒器的控制方法，根據(jù)燃燒器溫度對空氣壓縮噴嘴的孔口前壓力進行分段控制，有效降低燃燒器外周的溫度；同時根據(jù)環(huán)境溫度對空氣噴灑管線的空氣噴射流量進行分段控制，快速降低環(huán)境溫度，即具有燃燒系統(tǒng)本身的熱輻射隔絕和降溫的作用，同時也為系統(tǒng)后部的設(shè)備和作業(yè)人員起到了保護作用。

盡管本發(fā)明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用。它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域。對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實現(xiàn)另外的修改。因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細節(jié)和這里示出與描述的圖例。