[發明專利]無噴嘴式多孔介質燃燒裝置及燃油燃燒方法

在審

• 申請號: 201510427396.2
• 申請日: 2015-07-20
• 公開（公告）號: CN105135428A
• 公開（公告）日: 2015-12-09
• 發明（設計）人: 劉宏升;史俊瑞;孔庚
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司;大連理工大學
• 主分類號: F23D11/00
• 分類號: F23D11/00;F23D11/36;F23D11/44
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 李景輝

技術領域

本發明涉及燃燒領域，尤其指一種能實現稠油等低品質燃油高效、清潔燃燒的無噴嘴式多孔介質燃燒裝置及燃油燃燒方法。

背景技術

石油作為一種重要的非再生性戰略資源，對國民經濟建設具有特殊的意義。面對我國嚴峻的石油供應短缺形勢，在加緊開展新油田勘測的同時，提高開采后期油田的產量、并實現低品質燃油(如稠油)的高效率利用具有重要意義。

近年來，火燒油層作為開采稠油的一種熱采工藝受到越來越多的重視。火燒油層是利用油藏中極小一部分原油就地燃燒的生成熱作為熱源，利用多種驅動綜合作用提高采收率的熱力采油法。該技術具有采收率高、熱效高、適用范圍廣的特點。地下油層的稠油分布在具有大量孔隙的砂石巖中，該結構可看作是顆粒隨機分布的多孔介質結構。因此，火燒油層是涉及高粘度稠油在巖石孔隙型多孔介質內點火和穩定燃燒的復雜問題，火燒油層的驅油效果與原油性質，空氣通風量、點火溫度等多個因素有關，同時由于受地質結構的特殊性、現場操作困難，加上油藏淹水等因素的限制，火燒油層工藝目前尚未得到普遍認同和應用，相關的實驗研究也很少。

而對于已開采出的稠油，由于粘度大、雜質多等原因，存在燃燒效率低、污染物排放量高等缺陷，嚴重阻礙了其推廣應用，也造成了能源的極大浪費。

發明內容

本發明的目的是提供一種無噴嘴式多孔介質燃燒裝置及燃油燃燒方法，其能實現稠油等低品質燃油的高效、清潔燃燒。

為達到上述目的，本發明提出一種無噴嘴式多孔介質燃燒裝置，所述無噴嘴式多孔介質燃燒裝置包括：用于容置燃油的油箱；燃燒部，包括：預蒸發區，所述預蒸發區內填充有第一多孔介質，所述預蒸發區設有燃油入口和一次風入口；燃燒區，與所述預蒸發區連通，所述燃燒區內填充有第二多孔介質，所述燃燒區靠近所述預蒸發區的一端設有點火器和燃氣入口，所述燃燒區遠離所述預蒸發區的一端設有第一出口；用于驅動所述燃油進入所述燃油入口的驅動泵。

如上所述的無噴嘴式多孔介質燃燒裝置，其中，所述預蒸發區還設有第二出口，所述第二出口外接一換熱管，所述換熱管延伸至所述油箱內。

如上所述的無噴嘴式多孔介質燃燒裝置，其中，所述燃燒區還設有二次風入口，所述二次風入口與所述燃氣入口相鄰。

如上所述的無噴嘴式多孔介質燃燒裝置，其中，所述二次風入口與一環繞在所述燃燒區外側的環形預熱通道連通。

如上所述的無噴嘴式多孔介質燃燒裝置，其中，所述燃燒區內還設有防爆層，所述防爆層位于所述第二多孔介質與所述第一出口之間。

如上所述的無噴嘴式多孔介質燃燒裝置，其中，所述一次風入口為多個，且每個所述一次風入口周圍均環繞有多個所述燃油入口。

如上所述的無噴嘴式多孔介質燃燒裝置，其中，所述第一多孔介質為泡沫陶瓷。

如上所述的無噴嘴式多孔介質燃燒裝置，其中，所述第二多孔介質為陶瓷堆積型多孔介質，所述第二多孔介質的孔隙率自靠近所述預蒸發區的一端至靠近所述第一出口的一端逐漸增大。

如上所述的無噴嘴式多孔介質燃燒裝置，其中，所述燃油為稠油。

如上所述的無噴嘴式多孔介質燃燒裝置，其中，所述燃燒部還包括殼體，所述殼體具有內腔，所述內腔的左側區域填充所述第一多孔介質形成所述預蒸發區，所述內腔的右側區域填充所述第二多孔介質形成所述燃燒區。

如上所述的無噴嘴式多孔介質燃燒裝置，其中，所述第一多孔介質通過預熱和蓄熱使所述燃油汽化，所述燃油在所述第二多孔介質內燃燒產生的熱量通過熱回流進一步預熱所述第一多孔介質。

本發明還提出一種燃油燃燒方法，其中，所述燃油燃燒方法采用如上所述的無噴嘴式多孔介質燃燒裝置，所述燃油燃燒方法包括以下步驟：

步驟S1：預混合燃燒：將由燃氣和空氣組成的預混合燃氣通過所述燃氣入口注入所述燃燒區，采用所述點火器點燃所述預混合燃氣，所述預混合燃氣燃燒產生的熱量對所述第一多孔介質和所述第二多孔介質預熱；

步驟S2：然后啟動所述驅動泵，同時通過所述一次風入口向所述預蒸發區內注入一次風，所述燃油由所述燃油入口進入所述預蒸發區，并在所述預蒸發區內汽化，汽化后的所述燃油進入所述燃燒區內被點燃；

步驟S3：在所述燃燒區內的燃油燃燒穩定后，關閉所述燃氣入口，所述燃油燃燒產生的氣體經所述第一出口排出對外供熱。