[发明专利]发生器头部结构及其组装方法

说明书

技术领域

本发明有关于一种发生器头部结构及其组装方法，尤其有关于一种高压燃烧技术领域中的发生器头部结构及其组装方法。

背景技术

多元热流体技术热力开采稠油是一种非常高效的新技术，其具有燃烧效率高、零碳注入环保节能的优势，多元热流体技术输出的高温多元热流体具有综合增油机理，可大幅提高单井产能和提高原油采收率。

多元热流体技术用于油砂开采，其核心装备是发生器，目前，对发生器输出的多元热流体成分要求除去氮气或减少氮气含量，主要通过用含氧量90％以上的纯氧与天然气掺混的方式实现高压充分燃烧的需要。

上述发生器燃烧温度高、压力高，而且高温氧化性也极强，现有技术中的位于发生器下方的发生器头部结构不耐高温且不耐氧化；另外，设置在发生器头部结构内的喷嘴也易烧损，而且该喷嘴掺混纯氧、天然气的效果不好，易导致燃烧不稳定。

因此，有必要提供一种新的发生器头部结构及其组装方法，来克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种发生器头部结构，其耐高温、耐氧化，其内的喷嘴能将纯氧和天然气进行均匀雾化，使匀质雾化的纯氧和天然气在发生器中充分燃烧，该发生器头部结构合理、安全可靠、使用寿命长。

本发明的另一目的是提供一种发生器头部结构的组装方法，通过该组装方法组装成的发生器头部结构耐高温、耐氧化，且能实现纯氧和天然气的均匀雾化，使匀质雾化的纯氧和天然气在发生器中充分燃烧。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供一种发生器头部结构，所述发生器头部结构包括：

头部本体，其具有与发生器的燃烧室相对的内端面，所述头部本体内设有喷嘴通道和点火电极通道；

燃烧喷嘴，其位于所述喷嘴通道内；所述燃烧喷嘴具有喷嘴本体，所述喷嘴本体的一端具有燃料入口和纯氧入口，其另一端形成有多个隔膜外腔，多个所述隔膜外腔与所述燃烧室相对设置；所述喷嘴本体内设有燃料通道，所述燃料通道的一端与所述燃料入口相连通，其另一端通过多个燃料斜孔与多个所述隔膜外腔相连通，所述燃料斜孔沿燃料的喷射方向径向向外倾斜设置；所述喷嘴本体内还设有纯氧通道，所述纯氧通道的一端与所述纯氧入口相连通，所述纯氧通道的另一端通过多个纯氧斜孔与多个所述隔膜外腔相连通，所述纯氧斜孔沿纯氧的喷射方向径向向内倾斜设置；

点火电极，其位于所述点火电极通道内，所述点火电极与所述燃烧室相对设置。

在优选的实施方式中，所述头部本体的内端面上连接有耐高温隔热层，所述燃烧喷嘴和所述点火电极均密封设于所述耐高温隔热层中。

在优选的实施方式中，所述耐高温隔热层的材料为钨、钽、铼或锇。

在优选的实施方式中，所述头部本体的内端面形成有冷却腔，所述耐高温隔热层位于所述冷却腔的上方，所述头部本体内设有进水通道，所述进水通道与所述冷却腔相连通。

在优选的实施方式中，所述纯氧通道为环形通道，所述纯氧通道围设在所述燃料通道的外周。

在优选的实施方式中，所述纯氧通道的环腔宽度与所述纯氧斜孔的直径的比值为2.83；所述燃料通道的直径与所述燃料斜孔的直径的比值为2.0。

在优选的实施方式中，多个所述隔膜外腔沿圆周方向设置在所述喷嘴本体的端面，所述隔膜外腔的外轮廓形状为扇形形状，所述扇形的圆心角为60°～90°。

在优选的实施方式中，所述隔膜外腔为设置在所述喷嘴本体端部的球面凹槽，所述球面凹槽的球面半径为50mm～100mm。

在优选的实施方式中，多个所述纯氧斜孔沿圆周方向间隔设置在所述喷嘴本体内，所述纯氧斜孔的轴线与所述喷嘴本体的轴线之间所形成的锐角为15°～45°。

在优选的实施方式中，多个所述燃料斜孔沿圆周方向间隔设置在所述喷嘴本体内，所述燃料斜孔的轴线与所述喷嘴本体的轴线之间所形成的钝角为135°～175°。

本发明还提供一种上述的发生器头部结构的组装方法，所述组装方法包括如下步骤：

a)将燃烧喷嘴安装在头部本体的喷嘴通道内，将点火电极安装在所述头部本体的点火电极通道内；

b)将所述头部本体密封安装在发生器的燃烧室底端，所述燃烧喷嘴和所述点火电极均与所述燃烧室相对设置。

在优选的实施方式中，在所述步骤a)和所述步骤b)之间还包括步骤a1)安装耐高温隔热层，在所述头部本体与所述燃烧室相对的内端面上安装所述耐高温隔热层，所述燃烧喷嘴和所述点火电极均密封设于所述耐高温隔热层中。