自動混燒燃燒器的製作方法

2023-08-14 01:54:06

專利名稱：自動混燒燃燒器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於燃燒器技術領域，尤其涉及一種以油井伴生氣和原油為 燃料混合燃燒為油田生產供熱的自動混燒燃燒器。
技術背景目前油田部分井站的油井伴生氣產量不穩定或者不能充分滿足生產供熱 需要，如果僅採用油井伴生氣作為燃料供熱，不能滿足生產要求。若僅採用 自產原油作為燃料，由於原油價格高，供熱成本相應升高，而且在這種情況 下，油井伴生天然氣不會被利用，造成資源浪費。這樣既不符合環保規定， 又有悖於節能降耗的政策。現有技術的原油燃燒器包括油箱、燃油泵、燃油 加熱器、油路電磁閥、燃燒頭、回油壓力調節閥、點火變壓器、風門擋板、 風機、伺服電機、燃燒器控制系統和光敏電眼，所述燃油泵的進油口接油箱， 燃油泵的出油口接燃油加熱器的進油口，燃油加熱器的出油口接油路電磁閥 的進油閥口，油路電磁閥的出油閥口接燃燒頭，回油壓力調節閥的進油閥口 接油路電磁閥的進油閥口，回油壓力調節闊的出油閥口接油箱，燃油泵的另 一出油閥口接在回油壓力調節閥的出油閥口和油箱之間的管路上，在所述燃 燒頭中布置點火電極，點火變壓器與上述點火電極導線連接；風門擋板布置 在風機進風口的下方，所述風機出風口與燃燒頭空氣通道相連；光敏電眼布 置在燃燒頭前端的下方，用於檢測火焰；燃燒器控制系統可控制燃油泵、燃 油加熱器、油路電磁閥、點火變壓器、風機和伺服電機相互配合工作；伺服 電機可控制回油壓力調節閥和風門擋板協調動作。在所述燃燒頭中布置一噴 油槍，噴油槍的進油口接油路電磁閥的出油閥口，噴油槍的出油口接噴油嘴。 上述原油燃燒器僅適合於燒油，不能實現燃油和燃氣混燒。實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種可實現燃氣和燃油混燒、節 能、環保的自動混燒燃燒器。本實用新型包括燃燒頭、燃燒器控制系統和伺服電機，所述燃燒頭中布 置噴油槍，燃燒頭中還設置燃氣通道，本混燒燃燒器另包括氣路電磁閥和燃 氣量調節閥，氣路電磁閥的出氣閥口接燃氣量調節閥的進氣閥口，燃氣量調 節閥的出氣閥口接燃燒頭的燃氣通道；燃燒器控制系統可控制氣路電磁閥的 開關，伺服電機可控制燃氣量調節閥確定供氣量的多少。本實用新型的氣路電磁閥和燃氣量調節閥組成氣路系統，與現有技術燃 燒器的油路系統配合、在燃燒器控制系統的控制下實現油氣混燒，由此可充 分利用油井伴生氣，節約一部分燃油的使用，達到節能、環保的目的。作為本實用新型的改進，所述燃燒頭包括殼體，在殼體中沿水平方向布 置第一套管和第二套管，所述第一套管套在第二套管外且兩套管的末端相互連接形成一封閉端；在所述第一套管的管壁與第二套管的管壁之間形成一燃 氣通道；第一套管的管壁與殼體之間形成一空氣通道；第一套管的管壁上設 置一燃氣口，所述燃氣口與燃氣通道相互連通，燃氣口接燃氣量調節閥的出 氣閥口；噴油槍沿水平方向布置在第二套管的內腔中。上述燃燒頭結構設計簡單、實用。由風機強制提供的空氣可通過空氣通 道以及第二套管管腔流通，上述高速旋轉流動的空氣能夠與燃氣通道中的燃 氣充分混合，有助於燃氣高效燃燒。而且，這種燃燒頭結構可避免現有技術 中燃氣流出後要經過較長距離才能實現與空氣的充分混合燃燒，克服了現有 技術中為了達到空氣與燃氣充分混合燃燒的目的，將燃燒頭的燃燒室要做的 很長的缺陷。同時，減少了現有技術燃燒頭中的長火炬中心高溫區域容易形 成的不符合環保指標氮氧化物。進一步而言，本實用新型燃燒頭中的燃氣通 道布置在邊緣，燃油噴嘴布置在中心位置，從而達到結構緊湊的目的。作為本實用新型的再改進，在第二套管前端的管腔內布置一配風盤，配 風盤呈圓環形狀，在所述配風盤的盤面上設置多個縫狀出風孔，配風盤的外 邊緣與第二套管的管腔內側壁相互配合連接。配風盤可令從第二套管管腔流出的空氣壓力增大，進一步使空氣與燃氣 充分混合。作為本實用新型的再改進，在第一套管和第二套管的前端面位置布置一 穩焰盤，穩焰盤呈圓環形狀，穩焰盤的盤面上設置多個通孔，沿穩焰盤的內 邊緣上均勻地設置多個凸齒，每兩個相鄰凸齒之間形成條幅狀細孔，穩焰盤 的外邊緣與殼體的內側壁相互配合連接。燃氣從上述條幅狀細孔流出，空氣從穩焰盤盤面上的多個通孔流出。通 過條幅狀細孔縮小燃氣的通流面積，提高燃氣噴射流速。由於混燒啟動過程 中切入燃油時爐膛背壓瞬時升高對燃氣火焰有衝擊，故該設計有效避免運行 過程中的熄火，提高了穩定性；而且，增加穩焰盤後，本實用新型也可適用產氣量小、流速小的井站，從而使節能的適應範圍拓寬了。進一步而言，天 然氣和助燃空氣分多股混合，有效縮短火炬長度，降低了由於長火炬產生的 火焰中心高溫引發氮氧化物超標的可能性。作為本實用新型的進一步改進，第一套管前部的一部分管壁向外側彎折 形成一彎折段，所述彎折段又繼續沿水平方向延伸形成一水平段，第二套管 前部的一部分管壁也是向外側彎折形成一彎折段，彎折段繼續沿水平方向延伸形成一水平段；上述第一套管的彎折段與第二套管的彎折段之間形成一喉 道；上述第一套管的水平段與第二套管的水平段之間形成一喉道下遊通道。由於部分井站氣量小且流量波動大，為了防止運行中出現可對燃燒器的 各個部件造成破壞的回火現象，故在燃氣通道中設計上述喉道。當燃氣流量 降低時，流速將下降，低至小於燃燒擴散的速度範圍時，容易發生回火，因 此該喉道將提高燃氣通道中局部流速，將回火屏蔽在下遊端，有效降低了回火發生的可能性和發生回火爆燃的範圍及當量。回火可對燃燒器的各個部件 造成破壞。作為本實用新型的進一步改進，所述喉道下遊通道的流通面積大於喉道 的流通面積。喉道下遊通道的流通面積於喉道的流通面積主要是預防燃氣流速過高引 發"脫火"現象。脫火有可能造成可燃氣體在燃燒室內積聚， 一旦再遇到明 火便會使大量燃氣迅速著火，發生爆燃。而且，燃氣的毒性也可影響操作人 員的身體健康。作為本實用新型的改進，燃燒器控制系統包括信號採集電路、信號監控 電路、程序控制器和燃燒器控制電路，所述信號採集電路用於採集燃氣壓力 信號、燃油溫度信號、火焰燃燒狀態信號，並將上述採集的各個信號傳輸給 信號監控電路；信號監控電路根據信號採集電路輸入的信號分析判斷後向程 序控制器輸出判斷信號；程序控制器根據上述判斷信號向燃燒器控制電路輸 出運行信號；燃燒器控制電路根據上述運行信號輸出控制信號。當本實用新型處於混燒模式下時，燃燒器控制電路首先啟動風機，對爐 膛進行鼓風；然後給點火變壓器供電，在燃料出口與空氣混合的區域建立高 壓電弧；隨後給氣路電磁閥通電，釋放天然氣。光敏電眼檢測到天然氣火焰 後向信號採集電路輸出採集的信號，該信號依次傳遞給信號監控電路、程序 控制器、燃燒器控制電路。燃燒器控制電路繼續維持風機和氣路電磁閥的工 作，點火變壓器停止供電。當負荷增大時，燃燒器控制電路給油路電磁閥通 電，釋放燃油，在保持原燃氣火糹細勺情況下切入燃油，實現油氣混燒。當負 荷繼續增大時，燃燒器控制電路指令伺服電機調節回油壓力調節閥和風門擋 板，由此增大燃油系統回流壓力即油嘴噴油量，和與之匹配的風量來滿足供 熱要求。負荷減小時同理進行相反的調節。當燃燒器與外部負荷需求平衡時， 燃燒器維持該狀態運行。當本實用新型處於燃氣模式下時，啟動過程同上述油氣混燒模式，只是在負荷調節時由燃燒器控制電路指令伺服電機調節燃氣 量調節閥的開度來調整燃料量。燃油泵和燃油加熱器一直不工作，節省電能。 當本實用新型處於燃油模式下時，燃氣閥一直關閉，啟動只有燃油切入燃燒， 負荷調節和混燒調節方式相同。

圖1是本實用新型的一種系統結構示意圖。圖2是本實用新型中燃燒頭的一種結構示意圖。圖3是本實用新型中穩焰盤的一種結構示意圖。圖4是沿圖2中A-A線的剖視圖。 圖5是本實用新型中控制系統的一種控制電路框圖。
具體實施方式
如圖1所示，自動混燒燃燒器包括油箱l、燃油泵2、燃油加熱器3、油 路電磁閥4、燃燒頭5、回油壓力調節閥6、點火變壓器7、風門擋板8、風 機9、伺服電機IO、光敏電眼ll、燃燒器控制系統12，上述部件的連接關係 和控制關係如圖所示。自動混燒燃燒器還包括氣路電磁閥13和燃氣量調節閥14，氣路電磁閥 13的進氣閥口接氣源15，氣路電磁閥13的出氣閥口接燃氣量調節閥14的進 氣閥口，所述燃氣量調節閥14的出氣閥口與布置在燃燒頭5中的燃氣通道相 互連通。氣路電磁閥13的開關由燃燒器控制系統12控制。燃氣量調節閥14 由伺服電機10控制，以確定供氣量的多少。如圖2所示，燃燒頭5包括殼體5-1，在殼體5-1中沿水平方向布置第一 套管5-2和第二套管5-3，上述第一套管5-2的內徑大於第二套管5-3的內徑， 第一套管5-2套在第二套管5-3外且兩套管的末端相互連接形成一封閉端。 在所述第一套管5-2的管壁與第二套管5-3的管壁之間形成一燃氣通道5-4， 所述燃氣通道5-4的末端封閉、前端開口。第一套管5-2的管壁與殼體5-1之間形成一空氣通道5-5。第一套管5-2的管壁上設置一燃氣口 5-6，所述燃氣口 5-6與燃氣通道5-4 相互連通，且燃氣口 5-6穿過殼體5-l。燃氣口 5-6應接圖1中所示燃氣量調 節閥14的出氣閥口。燃氣從燃氣口 5-6進入燃氣通道5-4後，可沿圖中箭頭 所示方向運動。在第二套管5-3前端的管腔內布置一配風盤5-7，所述配風盤5-7呈圓環 形狀，且在配風盤5-7的盤面上設置多個縫狀出風孔5-7-1。配風盤5-7的外 邊緣與第二套管5-3的管腔內側壁相互配合連接。在第一套管5-2和第二套管5-3的前端面位置布置一穩焰盤5-8。如圖3 所示，穩焰盤5-8呈圓環形狀，且在穩焰盤5-8的盤面上設置多個通孔5-8-1。 沿穩焰盤5-8的內邊緣上均勻地設置凸齒5-8-2，每兩個相鄰凸齒5-8-2之間 形成條幅狀細孔。在圖2中，穩焰盤5-8的外邊緣與殼體5-1的內側壁相互 配合連接。穩焰盤5-8的盤面布置在空氣通道5-5的出風口處，流經空氣通 道5-5的空氣只能從穩焰盤5-8盤面上設置的通孔5-8-1流出；沿穩焰盤5-8 的一周內邊緣上均勻設置的凸齒5-8-2布置在燃氣通道5-4的出風口處，流經 燃氣通道5-4的燃氣只能從每兩個相鄰凸齒5-8-2之間形成的條幅狀細孔流 出。如圖2所示，在第二套管5-3的內腔中沿水平方向布置一噴油槍5-9，噴 油槍5-9前端的噴油嘴依次從配風盤5-7和穩焰盤5-8的內圓開口中心伸出。 噴油槍5-9的進油口與導油管5-10的一端相連，導油管5-10的另一端穿過殼 體5-l與圖1中所示油路電磁閥4的出油閥口相接。在噴油槍5-9的下方布置一點火電極5-11，所述點火電極5-11通過螺絲 連接在噴油槍5-9上。點火電極5-11與布置在殼體5-1外的點火變壓器7電 連接。在第一套管5-2和殼體5-1之間布置支撐件5-12，以便於第一套管5-2和第二套管5-3整體定位。同時，在噴油槍5-9與第二套管5-3之間布置支撐 件5-12，以便於噴油槍5-9的定位。如圖4所示，第一套管5-2和殼體5-1 之間均勻地布置三個支撐件5-12;同時，在噴油槍5-9與第二套管5-3之間 也均勻地布置三個支撐件5-12。優選地，第一套管5-2前部的一部分管壁向外側彎折形成一彎折段，所 述彎折段又繼續沿水平方向延伸形成一水平段；第二套管5-3和第一套管5-2 的形狀結構類似，第二套管5-3前部的一部分管壁也是向外側彎折形成一彎 折段，彎折段繼續沿水平方向延伸形成一水平段。上述第一套管5-2的彎折 段與第二套管5-3的彎折段之間形成一喉道5-13。上述第一套管5-2的水平 段與第二套管5-3的水平段之間形成一喉道下遊通道5-14。所述喉道下遊通 道5-14的流通面積大於喉道5-13的流通面積。如圖5所示，燃燒器控制系統12包括信號採集電路12-1、信號監控電 路12-2、程序控制器12-3和燃燒器控制電路12-4。所述信號採集電路12-1 用於採集燃氣壓力信號、燃油溫度信號、火焰燃燒狀態信號，並將上述採集 的各個信號傳輸給信號監控電路12-2;經信號監控電路12-2分析判斷後輸出 判斷信號給程序控制器12-3;程序控制器12-3向燃燒器控制電路12-4輸出 運行信號；燃燒器控制電路12-4輸出控制信號以控制燃油泵、燃油加熱器、 油路電磁閥、氣路電磁閥、點火變壓器、風機和伺服電機。同時，伺服電機 可控制回油壓力調節閥、燃氣量調節閥以及風門擋板相應動作。
權利要求1、自動混燒燃燒器，包括燃燒頭、燃燒器控制系統和伺服電機，所述燃燒頭中布置噴油槍，其特徵在於燃燒頭中設置燃氣通道；本混燒燃燒器還包括氣路電磁閥和燃氣量調節閥，氣路電磁閥的出氣閥口接燃氣量調節閥的進氣閥口，燃氣量調節閥的出氣閥口接燃燒頭的燃氣通道；燃燒器控制系統可控制氣路電磁閥的開關，伺服電機可控制燃氣量調節閥以確定供氣量的多少。
2、 根據權利要求1所述自動混燒燃燒器，其特徵在於所述燃燒頭包括 殼體，在殼體中沿水平方向布置第一套管和第二套管，所述第一套管套在第 二套管外且兩套管的末端相互連接形成一封閉端；在所述第一套管的管壁與 第二套管的管壁之間形成一燃氣通道；第一套管的管壁與殼體之間形成一空 氣通道；第一套管的管壁上設置一燃氣口，所述燃氣口與燃氣通道相互連通， 燃氣口接燃氣量調節閥的出氣閥口 ；噴油槍沿水平方向布置在第二套管的內 腔中。
3、 根據權利要求2所述自動混燒燃燒器，其特徵在於在第二套管前端 的管腔內布置一配風盤，配風盤呈圓環形狀，在所述配風盤的盤面上設置多 個縫狀出風孔，配風盤的外邊緣與第二套管的管腔內側壁相互配合連接。
4、 根據權利要求2所述自動混燒燃燒器，其特徵在於在第一套管和第 二套管的前端面位置布置一穩焰盤，穩焰盤呈圓環形狀，穩焰盤的盤面上設 置多個通孔，沿穩焰盤的內邊緣上均勻地設置多個凸齒，每兩個相鄰凸齒之 間形成條幅狀細孔，穩焰盤的外邊緣與殼體的內側壁相互配合連接。
5、 根據權利要求2或3或4所述自動混燒燃燒器，其特徵在於第一套 管前部的一部分管壁向外側彎折形成一彎折段，所述彎折段又繼續沿水平方 向延伸形成一水平段，第二套管前部的一部分管壁也是向外側彎折形成一彎 折段，彎折段繼續沿水平方向延伸形成一水平段；上述第一套管的彎折段與所述加熱板上設有溫控器和熱保護器。所述溫控器的安裝位置是在加熱板溫度最高點上，在該點，加熱 板是向裡凹的。所述加熱管為蛇形。本實用新型的積極效果如下由於加熱板是平的，加熱管又是按 蛇形設於加熱板內，所以底部整體發熱均勻，溫度平穩，產生的蒸汽 是平衡的；由於溫控器是設置在加熱板溫度最高點上，且在該點加熱板又是向裡凹的，使溫控器與加熱管距離最近，所以一旦加熱管溫度 超高，馬上就能感應到溫控器，溫控器立即通過熱保護器切斷電源， 保護了蒸汽發生器，從而大大提高了蒸汽發生器的使用壽命，也確保 了使用上的安全。圖1是本實用新型剖面結構圖圖2是本實用新型立體結構圖 圖3是本實用新型底視結構圖 圖中l加熱板 2上蓋4蒸汽艙隔片 5熱態水位隔片7蒸汽出口 8注水口 IO溫控器 ll熱保護器3加熱管 6密封圈 9密封蓋具體實施方法如圖1圖2所示，所述雙層爐體蒸汽發生器，包括加熱板l、上 蓋2、加熱管3、蒸汽艙隔片4、熱態水位隔片5，加熱板l內設有加 熱管3,加熱板1上固接有熱態水位隔片5，加熱板1與上蓋2通過 密封圈6相連接構成爐體，上蓋2上固接有蒸汽艙隔片4，蒸汽艙隔 片4將爐體分隔為上下兩層，下層為水加熱艙，上層為蒸汽艙，蒸汽 艙隔片4使沸騰的水與蒸汽分開，蒸汽艙的頂部設有蒸汽出口 7和注 水口8，注水口8上設有密封蓋9。所述蒸汽出口6為兩個。所述加熱板1上設有溫控器10和熱保護器11。
專利摘要本實用新型公開了燃燒器技術領域的一種以油井伴生氣和原油為燃料混合燃燒為油田生產供熱的節能、環保的自動混燒燃燒器，該自動混燒燃燒器包括燃燒頭、燃燒器控制系統和伺服電機，所述燃燒頭中布置噴油槍，燃燒頭中設置燃氣通道；本混燒燃燒器還包括氣路電磁閥和燃氣量調節閥，氣路電磁閥的出氣閥口接燃氣量調節閥的進氣閥口，燃氣量調節閥的出氣閥口接燃燒頭的燃氣通道；燃燒器控制系統可控制氣路電磁閥的開關，伺服電機可控制燃氣量調節閥以確定供氣量的多少。
文檔編號F23D17/00GK201093502SQ20072004702
公開日2008年7月30日 申請日期2007年9月7日 優先權日2007年9月7日
發明者喬昌軍, 陳富昌 申請人:中國石化集團江蘇石油勘探局