[发明专利]一种用于燃料燃烧和加热工艺流体的传热系统以及使用该系统的工艺

说明书

背景技术

本发明要求于2005年3月10日提交的编号为美国临时专利申请60/660,446的利益，该申请在此作为参考被引入。

本发明涉及一种用于燃料燃烧和加热工艺流体的传热系统。另一方面，本发明涉及使用一种燃料无火焰燃烧的传热系统来直接加热一种将被用于工艺中的工艺流体。

编号为4,692,306的美国专利公开了一种同心管催化反应装置，该装置包括一环形反应腔，该反应腔包围着一个对流腔，该对流腔包围着一个燃烧室。在燃烧室内有一个燃烧器组件，提供一辐射热源，用于释放热量，该热量被传递到反应腔。

EP 0 450 872 B1公开了几种类型的反应装置，其中之一包括一个燃烧管，该燃烧管包围着一个燃料管，该燃料管具有沿其长度以一定间距彼此隔开的孔。燃料经由该燃料管及其孔供给到燃料管与燃烧管之间的环形空间中，燃料与空气在该环形空间中混合并点燃，以便释放出用于加热催化剂床的热量，该催化剂床包围着燃烧管。

编号为5,255,742的美国专利公开了一种利用无火焰燃烧装置加热地层的方法。该装置包括一个拥有多孔口的燃气管。该燃气管居中地位于一个助燃空气管之内，以便形成介于燃气管与助燃空气管之间的第一环形空间。这些孔口在该燃气管与该第一环形空间之间提供流体连通。该助燃空气管居中地位于一个井眼套筒之内，以便形成介于该助燃空气管与该井眼套筒之间的第二环形空间。燃气经由燃气管的孔口被引入到该第一环形空间中，以便与空气混合并在该第一环形空间中燃烧。由助燃空气管形成的第一环形空间与介于助燃空气管和井眼套筒之间的第二环形空间流体连通。该流体连通提供了一个流动通道，以便燃烧气体可被引入到该第二环形空间中，并向上穿过第二环形空间到达表面，从而提供了被传递到某一地层的热量。

美国公开号2003/0182858描述了一种利用无火焰分布式燃烧装置向工艺流体提供受控加热的方法。该装置包括一燃料管，该燃料管拥有沿其长度分布的多个燃料喷嘴以及周围的氧化腔。一个包围该燃料管的管道形成该氧化腔。该装置还包括一个围绕该氧化腔的工艺腔。该燃料喷嘴提供从燃料管内到氧化腔的连通，其中氧化剂和燃料在该氧化腔中混合且燃料燃烧。由燃烧释放的热量被传递到工艺腔。

发明内容

本发明的目的是提供燃料的燃烧，并将由此释放的热量直接传递到工艺流体。

相应地，提供一种包括燃料管、氧化剂管和工艺管的工艺系统。该燃料管具有一长度和一管壁，该长度和管壁确定了一个燃料引进区，其中沿着所述长度并在所述燃料引进区之内包括一燃料预热区和一燃烧区，其中所述燃料预热区包括一个用于将所述燃料引入到所述燃料预热区的燃料入口，以及一个用于将已预热的燃料从所述燃料预热区引入到所述燃烧区的燃料出口，并且其中沿着所述燃烧区且贯穿所述管壁具有多个孔。氧化剂管位于所述燃料管之外并围绕着所述燃料管，从而沿着所述燃料管的所述长度确定一个氧化剂引进区，其中所述氧化剂引进区包括一氧化剂预热区和一燃料燃烧区，其中所述氧化剂预热区包括一个用于将氧化剂引入到所述氧化剂预热区中的氧化剂入口，以及一个用于将已预热的氧化剂从所述氧化剂预热区引入到所述燃料燃烧区的氧化剂出口，且其中所述多个孔提供所述燃烧区与所述燃料燃烧区之间的流体连通。该工艺管位于所述氧化剂管之外并包围着所述氧化剂管，从而沿着所述氧化剂管确定一工艺流体引进区，其中所述工艺流体引进区包括一工艺流体加热区和一氧化剂/燃料加热区，其中所述工艺流体加热区与所述燃料燃烧区处于换热关系，并包括一个用于将所述工艺流体引入到所述工艺流体加热区中的工艺流体入口，以及一个用于将已加热的工艺流体从所述工艺流体加热区引入到所述氧化剂/燃料加热区中的工艺流体出口，并且其中所述氧化剂/燃料加热区所述与所述氧化剂预热区和所述燃料预热区均处于换热关系，并包括一个用于将所述已加热的工艺流体从所述氧化剂/燃料加热区排出的排泄出口。