[實用新型]進風量可控的放噴燃氣燃燒器

有效

• 申請號: 201921024051.2
• 申請日: 2019-07-02
• 公開（公告）號: CN210568400U
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 楊元明;黃生松;于鐵峰;程欣;陳建旭;阮哲;冀天翼;李苗;王江云
• 申請（專利權）人: 中國石油集團長城鉆探工程有限公司;中油測井技術服務有限責任公司
• 主分類號: F23D14/02
• 分類號: F23D14/02;F23D14/46;F23D14/48;F23D14/60
• 代理公司: 北京匯信合知識產權代理有限公司 11335
• 代理人: 朱鵬

本實用新型提供了一種進風量可控的放噴燃氣燃燒器，包括基座、外套筒以及燃料噴頭，外套筒兩端分別為進風口和出料口，燃料噴頭位于外套筒內部，燃料噴頭上設置有諸多燃料噴孔，各燃料噴孔朝向外套筒的出料口；進風口上設置有進風量調節組件，進風口量調節組件用于調節進風口的開啟幅度。在上述技術方案中，本實用新型提供的進風量可控的放噴燃氣燃燒器，其具有以下技術效果：消除了外套筒內部氣流轉向和共振；外套筒兩端開口，降低乃至消除外套筒被燒壞的現象利用燃料噴孔產生的速度帶來大量的氧氣助燃，提升燃燒效率，減少冒黑煙現象。對不同情況下的燃料進行適應性調節。

技術領域

本實用新型涉及石油鉆探技術，具體涉及一種進風量可控的放噴燃氣燃燒器。

背景技術

油氣井測試時產生的油氣不能大量存儲和通過其他方式運走，必須通過放噴(Well Testing)燃燒器進行燃燒處理。

圖1為現有技術中放噴燃燒器的側視圖，圖2為現有技術中放噴燃燒器的主視圖，如圖1-2所示，現有技術中的放噴燃燒器包括一端開口的另一端封閉的外套筒4’，外套筒4’內設置有燃料噴頭2’，燃料噴頭2’上設置有多個沿著外套筒4’徑向布置的燃料噴孔3’，一般而言，燃料噴頭2’上開設5排環向燃料噴孔3’，每排8個燃料噴孔3’。工作時，燃料經環向的燃料噴孔3’射流進入密閉的圓筒狀的外套筒4’中，再垂直轉向外套筒4’的出口噴出后，才能與外界空氣接觸，點燃燃燒。目前，大多數放噴燃燒器需要燃燒的天然氣介于50萬方至100萬方之間，上述現有的放噴燃燒器，日產50萬方天然氣時，過燃燒器的燃料噴孔3’流速約為293.62m/s，過燃燒器外套筒4’的出料口6’流速約為11.19m/s。肉眼可見：火焰噴出后立即向上燃燒，火焰高度約在8-10米；日產100萬方天然氣產量時，過燃燒器的燃料噴孔3’流速約為683.45m/s，過燃燒器外套筒4’出口流速約為26.04m/s，肉眼可見：火焰噴出后立即向上燃燒，火焰高度約在12米。

現有技術的不足之處在于，由于外套筒4’內部燃料噴孔3’高速噴射形成高頻射流噪音(尖銳嘯叫聲)，并于外套筒4’內部極易形成共振，放大噪聲，同時外套筒4’出口流速較低僅為11m/s左右，燃料大截面低速噴射動能較小，與外界空氣混合狀態較差，以擴散燃燒方式燃燒著火點離外套筒4’出口不遠處，并在浮力作用下，形成向上燃燒的火焰形式。此外由于外套筒4’內部無氧氣供應，著火點根部熱量較低，火焰根部不穩定，湍流脈動相對較大，受環境影響較為劇烈，且由于后部冷空氣無法進入外套筒4’內部給予降溫，會導致外套筒4’在高溫輻射下變形損壞。

圖3和圖4所示為現有技術中的放噴燃燒器幾何建模及放噴流線圖和噴口局部流線圖，圖5和圖6分別為放噴燃燒外部溫度分布云圖和放噴燃燒器外部火焰形態，如圖3-6所示，根據放噴燃燒器燃燒火焰大小及熱輻射影響區域，設計足夠大的計算區域內來研究放噴燃燒的具體過程。采用結構化網格進行離散化，建立了合適的幾何網格模型。放噴燃料的整體速度流線和放噴頭附近的局部速度流線，可以看出燃燒器內部徑向燃料噴孔3’處流速較高，圓筒型外套筒4’內流速顯著降低，噴出筒形噴口后，隨即在浮力和燃燒反應的影響下改為向上流動過程，隨著燃燒反應的進行，形成的煙氣帶動未燃盡燃料流速逐漸加快，呈現出垂直上升流動。正如上文速度分布分析，燃料流動及燃燒反應過程形成的高溫區分布狀態也呈現出，燃料流出外套筒4’外部出口附近就向上形成上升形態。此外，由于外套筒4’出口處速度較低，噴射燃料呈現出擴散燃燒狀態，火焰根部離外套筒4’出口較近，且火焰飄忽不穩定。如圖6所示，燃燒器外套筒4’噴口處外圈形成了一個1500K的高溫環狀火焰，極易導致燃燒器外套筒4’受熱變形。

綜上所述，現有技術中的放噴燃燒器具有如下不足之處：

其一，燃燒器燃料噴頭2’徑向的燃料噴孔3’處燃料噴射速度太高，日放噴量100萬方時為600m/s以上，所形成的高頻射流噪聲無法避免；

其二，燃燒器圓形外套筒4’出口燃料噴射速度太低且無后部冷空氣替換冷卻，導致著火點太近形成較強熱輻射燒壞燃燒器本體；