一種油頁巖地下原位轉(zhuǎn)化用真空螺旋管式氮氣加熱器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種油頁巖地下原位轉(zhuǎn)化用加熱裝置，特別涉及一種油頁巖地下原位轉(zhuǎn)化用真空螺旋管式氮氣加熱器。
【背景技術(shù)】
[0002]油頁巖干餾分為地上干餾和地下干餾兩種，地上干餾技術(shù)由于工藝本身缺陷的問題，具有很多難以避免的缺點，例如:利用率低、高污染、規(guī)模小、成本高、干餾爐產(chǎn)生的廢渣數(shù)量極大，占用大量土地面積，不易回收利用等。地下干餾也稱為原位開采，是指埋藏于地下的油頁巖不經(jīng)開采，直接在地下設(shè)法加熱干餾，產(chǎn)出的油氣被導(dǎo)出到地面，冷凝獲得頁巖油及不凝氣。
[0003]原位開采技術(shù)按照油頁巖層受熱方式的不同，可分為傳導(dǎo)加熱、對流加熱、輻射加熱三類技術(shù)，目前，廣泛采用傳導(dǎo)加熱方式加熱頁巖層，主要有殼牌石油公司的地下轉(zhuǎn)化工藝技術(shù)(ICP)、美孚石油公司的Electrof racTM技術(shù)和IEP公司的GFC技術(shù)。
[0004]ICP技術(shù)，電加熱工藝復(fù)雜，故障多且難排除；加熱元件功率小，耗電多，波及面積小，成本高，美孚石油公司的Electrof racTM技術(shù)，排污差，容易造成水污染，IEP公司的GFC技術(shù)，設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，環(huán)境要求高，使用不廣泛。
[0005]太原理工大學(xué)的對流加熱技術(shù)，需要大量的水，對環(huán)境破壞作用很大。
[0006]采取輻射加熱方式的技術(shù)主要是LLNL射頻技術(shù)，加熱速度緩慢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實用新型的目的是要解決上述現(xiàn)有原位開采技術(shù)對油頁巖加熱高能耗、效率低、加熱工藝復(fù)雜、加熱設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)備昂貴等問題，而提供一種油頁巖地下原位轉(zhuǎn)化用真空螺旋管式氮氣加熱器。
[0008]本實用新型是由燃燒換熱系統(tǒng)、真空保溫系統(tǒng)、監(jiān)測與控制系統(tǒng)和加熱器箱體組成，燃燒換熱系統(tǒng)固定設(shè)置在加熱器箱體內(nèi)，真空保溫系統(tǒng)固定設(shè)置在加熱器箱體的外壁與內(nèi)壁之間，監(jiān)測與控制系統(tǒng)固定設(shè)置在加熱器箱體上；
[0009]燃燒換熱系統(tǒng)包括燃燒設(shè)備和螺旋管組成，螺旋管繞設(shè)在燃燒設(shè)備的空氣套管外部，燃燒設(shè)備包括燃氣管、空氣套管、導(dǎo)氣煙氣組合件、點火器、燃燒器噴嘴、煙室、第一單向閥和第二單向閥，燃氣管固定設(shè)置在空氣套管內(nèi)，空氣套管固定設(shè)置在導(dǎo)氣煙氣組合件上，第一單向閥固定設(shè)置在燃氣管底端，第二單向閥固定設(shè)置在加熱器箱體底端，點火器固定設(shè)置在燃燒器噴嘴頂部，擾流擋板固定設(shè)置在螺旋管內(nèi)；
[0010]真空保溫系統(tǒng)包括真空閥芯、螺釘、真空室和溫度補償器，真空閥芯、螺釘、真空室和溫度補償器固定設(shè)置在加熱器箱體的外壁與內(nèi)壁之間；
[0011]監(jiān)測與控制系統(tǒng)包括監(jiān)測系統(tǒng)和控制閥系統(tǒng)，監(jiān)測系統(tǒng)包括溫度計導(dǎo)線接口、測溫支架、火焰探測器、空燃比傳感器和數(shù)個第一壓力表，溫度計導(dǎo)線接口固定設(shè)置在螺旋管頂部、測溫支架固定設(shè)置在大悶蓋上，火焰探測器和空燃比傳感器固定設(shè)置在風(fēng)門板上，數(shù)個第一壓力表固定設(shè)置在控制柜內(nèi)；
[0012]控制閥系統(tǒng)包括燃氣管控制閥和空氣管控制閥，燃氣管控制閥固定設(shè)置在燃氣管管口處，空氣管控制閥固定設(shè)置在空氣套管管口處，燃氣控制閥包具有第一通氣球閥、第一止回閥、第一調(diào)壓閥、第一壓力開關(guān)、第一電磁閥和第一流量調(diào)節(jié)閥，空氣管控制閥包括第二通氣球閥、第二止回閥、第二調(diào)壓閥、第二壓力開關(guān)、第二電磁閥、第二流量調(diào)節(jié)閥和燃嘴閥。
[0013]加熱器箱體具有大悶蓋和風(fēng)門板。
[0014]本實用新型的工作原理和過程:
[0015]本實用新型工作時，開啟燃氣輸送泵與空氣壓縮機，驅(qū)動空燃比傳感器，通過燃氣進氣口 b和空氣進氣口 c通入燃氣和空氣，燃氣和空氣在煙室內(nèi)以一定比例混合，當煙室內(nèi)燃氣和空氣的量達到要求后，驅(qū)動點火器和火焰探測器，在煙室中點燃燃氣和空氣的混合物，燃燒后氣體通過排煙出口 a排出，空燃比傳感器和火焰?zhèn)鞲衅鲗崟r檢測燃燒程度，可以實時控制供氣量及燃氣和空氣的配比，氮氣通過氮氣進氣口 e進入螺旋管內(nèi)，燃氣和空氣燃燒產(chǎn)生的高溫煙氣將熱量將以熱對流方式傳遞給通過螺旋管的氮氣，將氮氣的溫度及其變化通過導(dǎo)線經(jīng)溫度計導(dǎo)線接口傳至地面，當?shù)獨獬隹跍囟冗_到500 °C以后，通過監(jiān)測與控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)燃氣和空氣的送入流量，使氮氣出口溫度穩(wěn)定在450 0C -500 °C，通過地面監(jiān)測與控制系統(tǒng)，可以實時監(jiān)測燃氣管、空氣套管內(nèi)的壓力值，產(chǎn)生的高溫氮氣通過氮氣排出口 d在井底對油頁巖層進行原位開采。
[0016]本實用新型的有益效果:
[0017]本實用新型成本低，對環(huán)境污染小，資源利用效率高且廢棄物少，工作效率高，降低了開采過程中的熱量損失，采油率高，占地面積少，可開發(fā)深層、高厚度的油頁巖資源。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型的剖視圖。
[0019]圖2是本實用新型的控制系統(tǒng)原理圖。
【具體實施方式】
[0020]請參閱圖1所示，本實用新型是由燃燒換熱系統(tǒng)1、真空保溫系統(tǒng)2、監(jiān)測與控制系統(tǒng)3和加熱器箱體4組成，燃燒換熱系統(tǒng)I固定設(shè)置在加熱器箱體4內(nèi)，真空保溫系統(tǒng)2固定設(shè)置在加熱器箱體4的外壁與內(nèi)壁之間，監(jiān)測與控制系統(tǒng)3固定設(shè)置在加熱器箱體4上；
[0021]燃燒換熱系統(tǒng)I包括燃燒設(shè)備11和螺旋管12組成，螺旋管12繞設(shè)在燃燒設(shè)備11的空氣套管112外部，燃燒設(shè)備11包括燃氣管111、空氣套管112、導(dǎo)氣煙氣組合件113、點火器114、燃燒器噴嘴115、煙室116、第一單向閥117和第二單向閥118，燃氣管111固定設(shè)置在空氣套管112內(nèi)，空氣套管112固定設(shè)置在導(dǎo)氣煙氣組合件113上，第一單向閥117固定設(shè)置在燃氣管111底端，第二單向閥118固定設(shè)置在加熱器箱體4底端，點火器114固定設(shè)置在燃燒器噴嘴115頂部，擾流擋板122固定設(shè)置在螺旋管12內(nèi)；
[0022]真空保溫系統(tǒng)2包括真空閥芯21、螺釘22、真空室23和溫度補償器24，真空閥芯21、螺釘22、真空室23和溫度補償器24固定設(shè)置在加熱器箱體4的外壁與內(nèi)壁之間；
[0023]監(jiān)測與控制系統(tǒng)3包括監(jiān)測系統(tǒng)31和控制閥系統(tǒng)32，監(jiān)測系統(tǒng)31包括溫度計導(dǎo)線接口 311、測溫支架312、火焰探測器313、空燃比傳感器314和數(shù)個第一壓力表315，溫度計導(dǎo)線接口 311固定設(shè)置在螺旋管12頂部、測溫支架312固定設(shè)置在大悶蓋41上，火焰探測器313和空燃比傳感器314固定設(shè)置在風(fēng)門板42上，數(shù)個第一壓力表315固定設(shè)置在控制柜內(nèi)；
[0024]控制閥系統(tǒng)32包括燃氣管控制閥321和空氣管控制閥322，燃氣管控制閥321固定設(shè)置在燃氣管111管口處，空氣管控制閥322固定設(shè)置在空氣套管112管口處，燃氣控制閥包具有第一通氣球閥3211、第一止回閥3212、第一調(diào)壓閥3213、第一壓力開關(guān)3214、第一電磁閥3215、第一流量調(diào)節(jié)閥3216和過濾器3217，空氣管控制閥322包括第二通氣球閥3221、第二止回閥3222、第二調(diào)壓閥3223、第二壓力開關(guān)3224、第二電磁閥3225、第二流量調(diào)節(jié)閥3226、過濾器3227和燃嘴閥3228。
[0025]加熱器箱體4具有大悶蓋41和風(fēng)門板42。
[0026]本實用新型的工作原理和過程:
[0027]圖1和圖2所示，本實用新型工作時，開啟燃氣輸送泵與空氣壓縮機，驅(qū)動空燃比傳感器314，通過燃氣進氣口 b和空氣進氣口 c通入燃氣和空氣，燃氣和空氣在煙室116內(nèi)以一定比例混合，當煙室116內(nèi)燃氣和空氣的量達到要求后，驅(qū)動點火器114和火焰探測器313，在煙室116中點燃燃氣和空氣的混合物，燃燒后氣體通過排煙出口 a排出，空燃比傳感器314和火焰?zhèn)鞲衅?13實時檢測燃燒程度，可以實時控制供氣量及燃氣和空氣的配比，氮氣通過氮氣進氣口 e進入螺旋管12內(nèi)，燃氣和空氣燃燒產(chǎn)生的高溫煙氣將熱量將以熱對流方式傳遞給通過螺旋管12的氮氣，將氮氣的溫度及其變化通過導(dǎo)線經(jīng)溫度計導(dǎo)線接口 311傳至地面，當?shù)獨獬隹跍囟冗_到500 °C以后，通過監(jiān)測與控制系統(tǒng)3，調(diào)節(jié)燃氣和空氣的送入流量，使氮氣出口溫度穩(wěn)定在450 0C -500 °C，通過地面監(jiān)測與控制系統(tǒng)3，可以實時監(jiān)測燃氣管111、空氣套管112內(nèi)的壓力值，產(chǎn)生的高溫氮氣通過氮氣排出口 d在井底對油頁巖層進行原位開采。
【主權(quán)項】
1.一種油頁巖地下原位轉(zhuǎn)化用真空螺旋管式氮氣加熱器，其特征在于:是由燃燒換熱系統(tǒng)(I)、真空保溫系統(tǒng)(2)、監(jiān)測與控制系統(tǒng)(3)和加熱器箱體(4)組成，燃燒換熱系統(tǒng)(I)固定設(shè)置在加熱器箱體(4)內(nèi)，真空保溫系統(tǒng)(2 )固定設(shè)置在加熱器箱體(4)的外壁與內(nèi)壁之間，監(jiān)測與控制系統(tǒng)(3)固定設(shè)置在加熱器箱體(4)上； 燃燒換熱系統(tǒng)(I)包括燃燒設(shè)備(11)和螺旋管(12)組成，螺旋管(12)繞設(shè)在燃燒設(shè)備(11)的空氣套管(112)外部，燃燒設(shè)備(11)包括燃氣管(111)、空氣套管(112)、導(dǎo)氣煙氣組合件(113)、點火器(114)、燃燒器噴嘴(115)、煙室(116)、第一單向閥(117)和第二單向閥(118)，燃氣管(111)固定設(shè)置在空氣套管(112)內(nèi)，空氣套管(112)固定設(shè)置在導(dǎo)氣煙氣組合件(113)上，第一單向閥(117 )固定設(shè)置在燃氣管(111)底端，第二單向閥(118 )固定設(shè)置在加熱器箱體(4)底端，點火器(114)固定設(shè)置在燃燒器噴嘴(115)頂部，擾流擋板(122)固定設(shè)置在螺旋管(12)內(nèi)； 真空保溫系統(tǒng)(2)包括真空閥芯(21)、螺釘(22)、真空室(23)和溫度補償器(24)，真空閥芯(21)、螺釘(22)、真空室(23)和溫度補償器(24)固定設(shè)置在加熱器箱體(4)的外壁與內(nèi)壁之間； 監(jiān)測與控制系統(tǒng)(3 )包括監(jiān)測系統(tǒng)(31)和控制閥系統(tǒng)(32 )，監(jiān)測系統(tǒng)(31)包括溫度計導(dǎo)線接口(311)、測溫支架(312)、火焰探測器(313)、空燃比傳感器(314)和數(shù)個第一壓力表(315)，溫度計導(dǎo)線接口(311)固定設(shè)置在螺旋管(12)頂部、測溫支架(312)固定設(shè)置在大悶蓋(41)上，火焰探測器(313)和空燃比傳感器(314)固定設(shè)置在風(fēng)門板(42)上，數(shù)個第一壓力表(315)固定設(shè)置在控制柜內(nèi)； 控制閥系統(tǒng)(32 )包括燃氣管控制閥(321)和空氣管控制閥(322 )，燃氣管控制閥(321)固定設(shè)置在燃氣管(111)管口處，空氣管控制閥(322)固定設(shè)置在空氣套管(112)管口處，燃氣控制閥包具有第一通氣球閥(3211)、第一止回閥(3212)、第一調(diào)壓閥(3213)、第一壓力開關(guān)(3214)、第一電磁閥(3215)、第一流量調(diào)節(jié)閥(3216)和過濾器(3217)，空氣管控制閥(322)包括第二通氣球閥(3221)、第二止回閥(3222)、第二調(diào)壓閥(3223)、第二壓力開關(guān)(3224)、第二電磁閥(3225)、第二流量調(diào)節(jié)閥(3226)、過濾器(3227)和燃嘴閥(3228)； 加熱器箱體(4)具有大悶蓋(41)和風(fēng)門板(42)。
【專利摘要】本實用新型公開了一種油頁巖地下原位轉(zhuǎn)化用真空螺旋管式氮氣加熱器，是由燃燒換熱系統(tǒng)（1）、真空保溫系統(tǒng)（2）、監(jiān)測與控制系統(tǒng)（3）和加熱器箱體（4）組成，燃燒換熱系統(tǒng)（1）固定設(shè)置在加熱器箱體（4）內(nèi)，真空保溫系統(tǒng)（2）固定設(shè)置在加熱器箱體（4）的外壁與內(nèi)壁之間，監(jiān)測與控制系統(tǒng)（3）固定設(shè)置在加熱器箱體（4）上。本實用新型成本低，對環(huán)境污染小，資源利用效率高且廢棄物少，工作效率高，降低了開采過程中的熱量損失，采油率高，占地面積少，可開發(fā)深層、高厚度的油頁巖資源。
【IPC分類】E21B43-24, E21B43-16
【公開號】CN204532311
【申請?zhí)枴緾N201520215856
【發(fā)明人】孫友宏, 馬銀龍, 張弛, 劉寶昌, 李強, 郭威
【申請人】吉林大學(xué)
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年4月13日