專利名稱：液冷式和氣冷式空氣柴油氣體發(fā)生器及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空氣柴油氣體發(fā)生器技術(shù)和熱力采油、除原油污染、除路面冰雪等應(yīng)用技術(shù)。
背景技術(shù)：
姜繼水主編的“提高石油采收率技術(shù)”一書介紹了注水蒸汽、注空氣火燒油層等熱力采油技術(shù)和注水、注空氣低溫氧化、注氮氣、注二氧化碳等非熱力采油技術(shù)。注水蒸汽既有效，又能工業(yè)化生產(chǎn)，但需建鍋爐蒸汽站和輸汽管網(wǎng)，投資和熱損失都大。注空氣火燒油層不好點火易爆燃，火線前緣推進不易控制，未推廣應(yīng)用。注水既經(jīng)濟，又有效，已廣泛應(yīng)用，但不能加熱油藏，一口油井注水到一定程度就不再有效。注空氣低溫氧化速度慢，應(yīng)用較少。注氮氣和注二氧化碳雖有效和環(huán)保，但受氣源供應(yīng)和增壓限制，應(yīng)用不多。三十年前,美國能源部資助Sandia國家實驗室研制了一種同時注水蒸汽、熱水、氮氣和二氧化碳的空氣柴油氣體發(fā)生器，以水作為再生冷卻劑，無燃燒室散熱損失。但是，在多次熱力采油試驗中出現(xiàn)一段時間工作后的燃燒室內(nèi)壁燒壞和配套空壓機故障，使得提高石油采收率的效果有限，導(dǎo)致該項目下馬。近十年來，隨著空壓機技術(shù)水平和工作可靠性的提高，中國的北京熱科特能源科技有限公司等單位又重新研制熱力采油用的空氣柴油氣體發(fā)生器，取得較好的試驗效果。但是，把再生冷卻水改為不再生利用散熱量的循環(huán)冷卻水，雖能確保不燒壞燃燒室內(nèi)壁，燃燒室散熱損失卻高達百分之五十，不經(jīng)濟。原油污染是環(huán)保難題，對于海上油井泄漏和油輪事故形成的海面浮油和海灘油污，目前未見有效清除辦法。井口地面油污的清除也較麻煩。冬季冰雪嚴(yán)重影響公路交通和飛機起落，目前采用機械掃雪和化學(xué)融冰技術(shù)雖很有用，但不夠快速有效。

發(fā)明內(nèi)容
針對空氣柴油氣體發(fā)生器現(xiàn)有技術(shù)對不燒壞燃燒室內(nèi)壁和無燃燒室散熱損失不能有效兼顧的缺點及僅限用于熱力采油且不與注空氣結(jié)合的不足，為了使空氣柴油氣體發(fā)生器既不燒壞燃燒室內(nèi)壁，又無燃燒室散熱損失，用于熱力采油能與注空氣結(jié)合及擴大用途至熱力除原油污染和路面冰雪，本發(fā)明提供新型的屬于一個總的發(fā)明構(gòu)思的一種液冷式空氣柴油氣體發(fā)生器和一種氣冷式空氣柴油氣體發(fā)生器。本發(fā)明的液冷式空氣柴油氣體發(fā)生器采用環(huán)形一斜孔噴注單元、小的燃燒室直徑和有冷卻劑上、下行直槽通道的短燃燒室身部，使燃燒室總熱流減少較多，再生冷卻效果好，既不燒壞燃燒室內(nèi)壁，又無燃燒室散熱損失。本發(fā)明的液冷式空氣柴油氣體發(fā)生器以軟化水作為再生冷卻劑用于熱力采油，既可以長時間持續(xù)工作，向油井注入溫度230°C至310°C的由水蒸汽、熱水、氮氣和二氧化碳組成的氣液流，又可以斷續(xù)工作每隔1224小時交替地注熱氣液流和冷的空氣，將熱力采、油與注空氣結(jié)合起來，并把注空氣低溫氧化和火燒油層折衷成熱濕氧化，能更安全有效地驅(qū)油。該氣體發(fā)生器還可用于熱力清除井口地面油污。本發(fā)明的液冷式空氣柴油氣體發(fā)生器還用質(zhì)量濃度25% — 50%過氧化氫水溶液作為再生冷卻劑冷卻燃燒室身部，之后噴入燃?xì)庵形鼰崞?、熱分解和反?yīng)生成溫度7000C—14000C的混合氣。由水蒸汽、氮氣和二氧化碳組成的混合氣以音速噴出后，用來清除路面冰雪和井口地面油污。還含較多氧氣的混合氣噴向海面浮油或海灘油污，將其充分燃燒掉。本發(fā)明的氣冷式空氣柴油氣體發(fā)生器采用五擊式噴注單元、內(nèi)冷卻空氣孔和外冷卻空氣上行直槽通道。外冷卻后的空氣中一部分與柴油等有機燃料燃燒產(chǎn)生溫度約2000°c燃?xì)?，與另一部分的內(nèi)冷卻空氣相混合，生成溫度不超過1000°C的由氮氣、氧氣、二氧化碳 和水蒸汽組成的混合氣，噴向海面浮油或海灘油污將其充分燃燒掉，或者噴向路面積雪將其融化和吹除掉。本發(fā)明的兩種空氣柴油氣體發(fā)生器有兩種排氣用噴管，軸對稱噴管主要用于熱力采油，能擴大排氣散射面的矩形出口噴管則用于熱力除路面冰雪、海面浮油、海灘油污和井口地面油污。本發(fā)明的液冷式空氣柴油氣體發(fā)生器結(jié)構(gòu)獨特，燃燒溫度達2000°C的燃燒室有好的冷卻效果，可把冷卻劑溫升控制在70°C以內(nèi)，以保證不燒壞燃燒室內(nèi)壁。以軟化水作為再生冷卻劑消除燃燒室散熱損失可增加對油藏的加熱量約一倍,交替注熱氣液流和冷的空氣可利用與空氣接觸進行熱濕氧化反應(yīng)的極少部分油藏替代近一半柴油，達到節(jié)能增效目
的。以冰點低至_21°C--52°C、價格低和安全性高的25%——50%過氧化氫作為再生冷
卻劑，不僅改變用途單一，而且能一年四季操作應(yīng)用。本發(fā)明的氣冷式空氣柴油氣體發(fā)生器在不燒壞燃燒室內(nèi)壁前題下也無燃燒室散熱損失，生成的混合氣中氧氣多達15%左右，含水蒸汽只有3%左右，更利于用來熱力清除海面浮油和海灘油污及剛下雪不久的路面積雪。由于不用軟化水和低濃度過氧化氫，設(shè)備更簡單。缺點是用來除路面積雪未將這15%左右氧氣參加燃燒，使發(fā)熱量減少。


圖I是本發(fā)明一種液冷式空氣柴油氣體發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明一種氣冷式空氣柴油氣體發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3、圖4、圖5和圖6是圖2中矩形出口噴管內(nèi)壁20的正視圖、側(cè)視圖、俯視圖和仰視圖。
具體實施例方式圖I和圖2——圖6是本發(fā)明的兩種優(yōu)選實施結(jié)構(gòu)。如圖I所示，本發(fā)明一種液冷式空氣柴油氣體發(fā)生器，包括頭部座I、電火花塞2、空氣接管嘴3、燃料接管嘴4、面板5、燃燒室內(nèi)壁6、燃燒室外壁7、混合室內(nèi)壁8、混合室外壁9、軸對稱噴管內(nèi)壁10、噴管外殼11、冷卻劑接管嘴12、搭板13和14。除螺接的外購件電火花塞2外的十三個耐熱不銹鋼零件焊接成一體。用于熱力采油除能長時間向油井注熱氣液流外還可以斷續(xù)工作每隔12—24小時交替注熱氣液流和冷的空氣。面板5上開有與環(huán)形空氣噴嘴15組成環(huán)形一斜孔噴注單元的斜孔燃料噴嘴16。燃燒室內(nèi)壁6有小的圓柱段直徑和長度并在外表面開有冷卻劑上行直槽通道17和下行直槽通道18。所述燃燒室內(nèi)壁的下部開有冷卻劑噴孔19。頭部座I的法蘭盤用來固定氣體發(fā)生器。噴管外殼11的法蘭盤用來連接通向井口的排氣管道或者是清除井口地面油污用硬管或軟管。環(huán)形空氣噴嘴15是電火花塞2與頭部座I之間的環(huán)形縫隙，斜孔燃料噴嘴16是噴注柴油等有機燃料用沿圓周均布的4——12個直徑不大于0. 6mm孔，兩種噴嘴的軸線夾角為40°——50°。燃燒室內(nèi)壁6的圓柱段內(nèi)徑不大于60-IOOmm和圓柱段長度不大于400-
500mm,對應(yīng)著空氣容積流量不大于20——75mVmin。冷卻劑上行直槽通道17和下行直槽通道18是數(shù)目相等、相間排列和沿圓周均布的矩形截面直槽，各條冷卻劑下行直槽通道的末端均對應(yīng)有一個徑向的冷卻劑噴孔19。環(huán)形空氣噴嘴15和斜孔燃料噴嘴16的空氣柴油質(zhì)量流量比取化學(xué)計算量混合比15±0. 5，冷卻劑噴孔19的軟化水與空氣的質(zhì)量流量比為1.3——I. 6，用于熱力采油和清除井口地面油污。環(huán)形空氣噴嘴15和斜孔燃料噴嘴16的空氣柴油混合比7. 5——11，冷卻劑噴孔19的25%——50%過氧化氫與空氣的質(zhì)量流量比為I——I. 7，用于熱力清除井口地面油污、路面冰雪、海面浮油和海灘油污。如圖2所示，本發(fā)明一種氣冷式空氣柴油氣體發(fā)生器，包括頭部座I、電火花塞2、空氣接管嘴3、燃料接管嘴4、面板5、燃燒室內(nèi)壁6、燃燒室外壁7、矩形出口噴管內(nèi)壁20、噴管外壁21和連接環(huán)22。除螺接的外購件電火花塞2外的九個耐熱不銹鋼零件焊接成一體。面板5上開有與中心一個小流量燃料噴孔23組成五擊式噴注單元的沿圓周均布且傾斜40°——50°的四個空氣斜孔24。頭部座I開有一圈沿圓周均布且傾斜7°——10°的內(nèi)冷卻空氣斜孔25。燃燒室內(nèi)壁6的外表面開有沿圓周均布的外冷卻空氣上行直槽通道26?？諝庑笨?4的空氣質(zhì)量流量占外冷卻空氣總質(zhì)量流量30%——40%，與燃料噴孔23的柴油質(zhì)量流量之比為化學(xué)計算量混合比15±0. 5。如圖2——圖6所示，矩形出口噴管內(nèi)壁20的型面是從入口圓形截面逐漸向出口矩形直孔轉(zhuǎn)化，用于熱力清除海面浮油、海灘油污和路面積雪。液冷式空氣柴油氣體發(fā)生器的軸對稱噴管內(nèi)壁10被矩形出口噴管內(nèi)壁20替換和噴管外殼11被噴管外壁21替換，用于熱力清除路面冰雪、海面浮油、海灘油污和井口地面油污。
權(quán)利要求
1.一種液冷式空氣柴油氣體發(fā)生器，包括頭部座(I)、電火花塞(2)、空氣接管嘴(3)、燃料接管嘴(4)、面板(5)、燃燒室內(nèi)壁￠)、燃燒室外壁(7)、混合室內(nèi)壁(8)、混合室外壁(9)、軸對稱噴管內(nèi)壁(10)、噴管外殼(11)、冷卻劑接管嘴(12)、搭板(13)和(14)，其特征在于除螺接的外購件電火花塞(2)外的十三個耐熱不銹鋼零件焊接成一體，用于熱力采油除能長時間向油井注熱氣液流外還可以斷續(xù)工作每隔12—24小時交替注熱氣液流和冷的空氣，面板(5)上開有與環(huán)形空氣噴嘴(15)組成環(huán)形一斜孔噴注單元的斜孔燃料噴嘴(16)，燃燒室內(nèi)壁(6)有小的圓柱段直徑和長度并在外表面開有冷卻劑上行直槽通道(17)和下行直槽通道(18)，所述燃燒室內(nèi)壁的下部開有冷卻劑噴孔(19)。
2.如權(quán)利要求I所述的液冷式空氣柴油氣體發(fā)生器，其特征在于環(huán)形空氣噴嘴(15)是電火花塞⑵與頭部座⑴之間的環(huán)形縫隙，斜孔燃料噴嘴(16)是噴注柴油等有機燃料用沿圓周均布的4——12個直徑不大于O. 6mm孔，兩種噴嘴的軸線夾角為40°——50°。
3.如權(quán)利要求I所述的液冷式空氣柴油氣體發(fā)生器，其特征在于所述燃燒室內(nèi)壁的圓柱段內(nèi)徑不大于60——IOOmm和圓柱段長度不大于400——500mm，對應(yīng)著空氣容積流量不大于 20-75m3/min。
4.如權(quán)利要求I所述的液冷式空氣柴油氣體發(fā)生器，其特征在于冷卻劑上行直槽通道(17)和下行直槽通道(18)是數(shù)目相等、相間排列和沿圓周均布的矩形截面直槽，各條下行直槽通道的末端均對應(yīng)有一個徑向的冷卻劑噴孔(19)。
5.如權(quán)利要求I所述的液冷式空氣柴油氣體發(fā)生器，其特征在于所述環(huán)形空氣噴嘴和斜孔燃料噴嘴的空氣柴油質(zhì)量流量比取化學(xué)計算量混合比15±0. 5，所述冷卻劑噴孔的軟化水與空氣的質(zhì)量流量比為1.3——I. 6，用于熱力采油和清除井口地面油污。
6.如權(quán)利要求I所述的液冷式空氣柴油氣體發(fā)生器，其特征在于:所述環(huán)形空氣噴嘴和斜 匕燃料噴嘴的空氣柴油混合比取7. 5——11，所述冷卻劑噴孔的25%——50%過氧化氫與空氣的質(zhì)量流量比為I—I. 7，用于熱力清除井口地面油污、路面冰雪、海面浮油和海灘油污。
7.一種氣冷式空氣柴油氣體發(fā)生器，包括頭部座(I)、電火花塞(2)、空氣接管嘴(3)、燃料接管嘴(4)、面板(5)、燃燒室內(nèi)壁￠)、燃燒室外壁(7)、矩形出口噴管內(nèi)壁(20)、噴管外壁(21)和連接環(huán)(22)，其特征在于除螺接的外購件電火花塞(2)外的九個耐熱不銹鋼零件焊接成一體，面板(5)上開有與中心一個小流量燃料噴孔(23)組成五擊式噴注單元的沿圓周均布且傾斜40°——50°的四個空氣斜孔(24)，頭部座(I)開有一圈沿圓周均布且傾斜7°——10°的內(nèi)冷卻空氣斜孔(25)，燃燒室內(nèi)壁(6)的外表面開有沿圓周均布的外冷卻空氣上行直槽通道(26)。
8.如權(quán)利要求7所述的氣冷式空氣柴油氣體發(fā)生器，其特征在于空氣斜孔(24)的空氣質(zhì)量流量占外冷卻空氣總質(zhì)量流量30%——40%，與燃料噴孔(23)的柴油質(zhì)量流量之比為化學(xué)計算量混合比15±0. 5。
9.如權(quán)利要求7所述的氣冷式空氣柴油氣體發(fā)生器，其特征在于矩形出口噴管內(nèi)壁(20)的型面是從入口圓形截面逐漸向出口矩形直孔轉(zhuǎn)化，用于熱力清除海面浮油、海灘油污和路面積雪。
10.如權(quán)利要求I所述的液冷式空氣柴油氣體發(fā)生器，其特征在于軸對稱噴管內(nèi)壁(10)被矩形出口噴管內(nèi)壁(20)替換和噴管外殼(11)被噴管外壁(21)替換，用于熱力清除路面冰雪、海面浮油、海灘油污和井口地面油污。
全文摘要
本發(fā)明涉及液冷式和氣冷式空氣柴油氣體發(fā)生器。為了既不燒壞燃燒室內(nèi)壁，又無燃燒室散熱損失，用于熱力采油能與注空氣結(jié)合及擴大用途，本發(fā)明提出一種液冷式空氣柴油氣體發(fā)生器，采用環(huán)形——斜孔噴注單元、小的燃燒室直徑和有冷卻劑上、下行直槽通道的短燃燒室身部，以軟化水作為再生冷卻劑用于熱力采油可交替地注熱氣液流和冷的空氣，以25％——50％過氧化氫作為再生冷卻劑可擴大用途。本發(fā)明還提出一種氣冷式空氣柴油氣體發(fā)生器，采用五擊式噴注單元、內(nèi)冷卻空氣孔和外冷卻空氣上行直槽通道。兩種氣體發(fā)生器有兩種噴管，主要用途是熱力采油及熱力清除井口地面油污、海面浮油、海灘油污和路面冰雪。
文檔編號E21B43/24GK102661138SQ20121014464
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月11日
發(fā)明者葛明龍 申請人:葛明龍