上进水结构及发生器的制作方法

本发明涉及蒸汽发生设备技术领域，特别涉及一种上进水结构及具有该上进水结构的发生器。

背景技术：

稠油开采过程中，采出的原油含水分离后的废水不能直接使用或排放，如果环保处理排放或软化处理重复使用则处理成本很高，在高油价时代水处理是原油热采很大一部分成本，低油价水处理成本甚至影响到开采是否会有利润。将原油分离出来的废水用于发生器冷却掺混形成蒸气则可以大量减少稠油/油砂开采的水处理成本，发生器需要通过调整上进水的量输出多元热流体温度，上进水喷口因瞬间掺混气化，废水中高浓度盐或钙镁离子等可能导致喷嘴结垢堵塞。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供一种能够避免喷嘴结垢的上进水结构，本发明的另一个目的在于提供一种具有上述上进水结构的发生器。

为达到上述目的，本发明提供了一种上进水结构，其包括：

进水组件，其包括环形管和进水管，所述进水管的出口端与所述环形管相连通；

喷洒组件，其包括偶数个等间隔连接于所述环形管上的喷嘴，所述喷嘴具有相连通的进液口和喷液口，所述进液口与所述环形管相连通，所述喷液口的中心线与所述环形管所在的平面之间的夹角为25°～35°。

如上所述的上进水结构，其中，所述喷液口呈锥状，所述喷液口的锥角为40°～50°。

如上所述的上进水结构，其中，所述喷液口的边缘设有倒圆角。

如上所述的上进水结构，其中，所述喷嘴内设有进液孔道，所述进液口通过所述进液孔道与所述喷液口相连通，所述进液孔道包括依次相连通的进水孔段、涡流孔段和节流孔段，所述涡流孔段的孔径大于所述进水孔段的孔径，所述进水孔段的孔径大于所述节流孔段的孔径。

如上所述的上进水结构，其中，所述进水孔段的过流面积为所述节流孔段的过流面积的5倍以上。

如上所述的上进水结构，其中，所述喷嘴能伸缩的连接于所述环形管上。

如上所述的上进水结构，其中，所述环形管上对应于各所述喷嘴的位置设有螺纹孔，所述喷嘴的外周面设有外螺纹，通过所述螺纹孔与所述外螺纹的螺纹配合，所述喷嘴与所述环形管相接。

如上所述的上进水结构，其中，所述环形管上连接有两个对称设置的进水管。

本发明还提供了一种发生器，其包括：

燃烧室，其上端设有烟气出口，

蒸汽室，其套设于所述燃烧室的外部，所述烟气出口与所述蒸汽室相连通，所述蒸汽室的上端设有出口管道和进水口；

上述的上进水结构，其设置于所述蒸汽室内，所述上进水结构的进水管的进水端与所述进水口相连通，所述上进水结构的环形管的内孔与所述烟气出口相对应。

如上所述的发生器，其中，所述蒸汽室内对应于所述喷嘴的上方的位置形成水雾化区，所述燃烧室的顶面与所述水雾化区的下边缘的距离为180mm～300mm。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

本发明的上进水结构，通过在环形管上设置偶数个等间隔的喷嘴，使得各喷嘴喷出雾化水的过程中，两两相对的喷嘴喷出的雾化水会对撞，在对撞作用下，水中的钙镁离子及高浓度盐在形成固体时没有时间凝结成大颗粒水垢，通过将喷嘴的喷液口相对环形管倾斜25°～35°设置，使得形成的钙镁离子及高浓度盐小颗粒不会直接回落到喷嘴的喷液口，从而解决了喷嘴结垢堵塞的问题；

本发明的上进水结构，通过螺纹调整喷嘴伸出长度和高度，通过涡流孔段将通过进水孔端进入的水缓冲后再经节孔段迅速增加流速，最后通过喷液口喷出锥状水雾，使得相对的两喷嘴喷出的雾化水能够充分的对撞；通过喷液口的倒圆角，防止喷液口的棱角在高温区高盐水堆积集结水垢，使得雾化水能够较大范围的被喷出；

本发明的上进水结构，通过将进水孔段的截面面积设置为节流孔段的截面面积的至少5倍，确保了水流经涡流区缓流后能够迅速增速，从而实现高速变径射流。

本发明的发生器，具有上述上进水结构，因此，该发生器具有上述上进水结构的全都优点，此外，通过调整喷嘴伸出环形管的长度，调节雾化水的对撞区域的最低点与燃烧室的顶部之间的距离，使得雾化水在迅速吸收烟气的热量汽化的同时，不会入燃烧室影响燃烧效果。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1是本发明的上进水结构的结构示意图；

图2是图1所示的上进水结构中喷嘴的结构示意图；

图3是本发明的发生器的局部结构示意图。

附图标号说明：

1、进水组件；11、环形管；12、进水管；

2、喷嘴；21、进液口；22、喷液口；221、倒圆角；23、进液孔道；231、进水孔段；232、涡流孔段；233、节流孔段；24、外螺纹；

10、燃烧室；

20、蒸汽室；201、出口管道；202、进水口；203、汽化雾化区。

具体实施方式

为了对本发明的技术方案、目的和效果有更清楚的理解，现结合附图说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明提供了一种上进水结构，安装于发生器内，该上进水结构包括进水组件1和喷洒组件，其中：

进水组件1包括环形管11和进水管12，进水管12的出口端与环形管11相连通，进水管12的入口端能与外部水源相连通，具体的，进水管12位于环管的上方并竖直向上延伸，进水管12的上端形成入口端，进水管12的下端形成出口端，进水管12的出口端可以通过螺纹与环形管11相接，也可以与环形管11焊接连接，还可以与环形管11一体制成；

喷洒组件包括偶数个等间隔连接于环形管11上的喷嘴2，以使得环形管11上的各喷嘴2两两相对设置，喷嘴2位于环形管11的上方，喷嘴2具有相连通的进液口21和喷液口22，进液口21与环形管11相连通，水能依次通过进水管12和环形管11并经由进液口21进入喷嘴2，最后经由喷液口22喷出形成雾化水，喷液口22的中心线与环形管11所在的平面之间的夹角α为25°～35°，以使得各喷嘴2喷出的雾化水能够在环形管11的上方形成圆锥状的水雾化区。

具体的，在使用时，将上进水结构安装于发生器内，并使环形管11的内孔与发生器的燃烧室10对应，向进水管12的入口端通入水(采用原油分离出来的废水)，水通过进水管12进入环形管11，通过环形管11均匀流入各喷嘴2的进液口21，最后经由喷嘴2的出液口喷出形成雾化水，各喷嘴2喷出的雾化水在环形管11的上方形成圆锥状的水雾化区，在各喷嘴2喷出雾化水的过程中，两两相对的喷嘴2喷出的雾化水会在水雾化区内对撞，同时受燃烧室喷出的高温高压烟气对撞汽化成水蒸汽，水蒸汽与烟气掺混形成多元热流体，在对撞作用下，水中的钙镁离子及高浓度盐在形成固体时没有时间凝结成大颗粒水垢，且由于喷液口22的中心线与环形管11所在的平面之间具有25°～35°的夹角α，既使得水流量从0.2t/h～3.0t/h变化时，能够保证对撞效果，又使得形成固体的钙镁离子及高浓度盐不会直接回落到喷嘴2的喷液口22，从而解决了喷嘴2结垢堵塞的问题。

本发明的上进水结构，通过在环形管11上设置偶数个等间隔的喷嘴2，使得各喷嘴2喷出雾化水的过程中，两两相对的喷嘴2喷出的雾化水会对撞，在对撞作用下，水中的钙镁离子及高浓度盐在形成固体时没有时间凝结成大颗粒水垢，通过将喷嘴2的喷液口22相对环形管11倾斜25°～35°设置，使得形成的钙镁离子及高浓度盐小颗粒不会直接回落到喷嘴2的喷液口22，从而解决了喷嘴2结垢堵塞的问题。

进一步，为了提高注水速度，如图1所示，在环形管11上连接有两个对称设置的进水管12，通过两进水管12同时向环形管11注水，既能提高注水速度，又能使得进入各喷嘴2的水流量均衡，从而使得相对设置的两喷嘴2喷出的雾化水能够充分对撞，确保了水中的钙镁离子及高浓度盐在形成固体时没有时间凝结成大颗粒水垢。

进一步，喷嘴2能伸缩的连接于环形管11上，使得形成的雾化水区相对于喷嘴2的距离能够调节，以达到迅速汽化的同时不会落入燃烧室10影响燃烧效果。

再进一步，如图1和图2所示，环形管11上对应于各喷嘴2的位置设有螺纹孔，喷嘴2的外周面设有外螺纹24，通过螺纹孔与外螺纹24的螺纹配合，喷嘴2与环形管11相接，螺纹连接的方式简单方便，使得喷嘴2与环形管11之间的装配变得简单方便，通过调节喷嘴2旋入环形管11内的长度，即可改变形成的雾化水区相对于喷嘴2的距离。

当然，也可以在喷嘴2的外壁上沿长度方向开设多个间隔设置的凹坑，在环形管11上设置能分别与各凹坑卡接配合的凸起，通过凸起与凹坑的卡接配合，将喷嘴2与环形管11相接，通过凸起卡入不同位置的凹坑，调节喷嘴2相对于环形管11的伸出长度。

在本发明的一种实施方式中，如图2所示，喷液口22呈锥状，喷液口22的锥角β为40°～50°，以使得经由喷液口22喷出的雾化水呈锥状，从而增加了雾化水的散射面积，既使得喷出的雾化水能够迅速吸热汽化，又使得相对的两喷嘴2喷出的雾化水能够充分的对撞。

进一步，如图2所示，喷液口22的边缘设有倒圆角221，即喷液口22的边缘圆滑过渡，能够避免出现喷液口22的边缘棱角在高温区高盐水堆积集结水垢，减小喷液口22的面积的情况发生，从而使得雾化水能够较大范围的被喷出。

进一步，如图2所示，喷嘴2内设有进液孔道23，进液口21通过进液孔道23与喷液口22相连通，进液孔道23包括依次相连通的进水孔段231、涡流孔段232和节流孔段233，涡流孔段232的孔径大于进水孔段231的孔径，进水孔段231的孔径大于节流孔段233的孔径，水流通过进水孔段231进入涡流孔段232，在涡流孔段232内缓流后进入节流孔段233，通过节流孔段233迅速增速后经由喷液口22喷出形成雾化水，加快了雾化水喷出的速度，从而增强了相对两喷嘴2的对撞效果。

进一步，进水孔段231的长度大于涡流孔段232的长度和节流孔段233的长度，外螺纹24设置于进水孔段231的外周面。

再进一步，进水孔段231的过流面积为节流孔段233的过流面积的5倍以上，即进水孔段231的截面面积为节流孔段233的截面面积的至少5倍，以确保水流经涡流区缓流后迅速增速，从而实现高速变径射流。

如图3所示，本发明还提供了一种发生器，其能够利用原油分离出来的废水产生用于稠油开采的多元热流体，该发生器包括燃烧室10、蒸汽室20和上述的上进水结构，其中：

燃烧室10的上端设有烟气出口，燃烧室10内生成的烟气能通过烟气出口排出，燃烧室10的具体生成烟气的方式为现有技术，在此不再赘述；

蒸汽室20套设于燃烧室10的外部，蒸汽室20的高度高于燃烧室10的高度，烟气出口与蒸汽室20相连通，蒸汽室20的上端设有出口管道201和进水口202，出口管道201与烟气出口相对；

上进水结构设置于蒸汽室20内，上进水结构的进水管12的进水端与进水口202相连通，上进水结构的环形管11的内孔与烟气出口相对应，具体的，燃烧室10的上部穿过环形管11，出口管道201与烟气出口之间形成汽化雾化区203。

具体的，在使用时，将向进水口202通入从原油分离出来的废水，废水通过进水管12进入环形管11，通过环形管11均匀流入各喷嘴2的进液口21，最后经由喷嘴2的出液口快速喷出形成雾化水，各喷嘴2喷出的雾化水在环形管11的上方形成圆锥状的水雾化区，在各喷嘴2喷出雾化水的过程中，两两相对的喷嘴2喷出的雾化水会对撞形成水雾化小颗粒，同时受燃烧室10喷出的高温高压烟气对撞汽化成水蒸汽，水蒸汽与烟气掺混形成多元热流体，而水中的钙镁离子及高浓度盐在烟气的高温作用下形成固体时，在对撞的作用下，没有时间凝结成大颗粒水垢，且由于喷液口22的中心线与环形管11所在的平面之间具有25°～35°的夹角，既使得水流量从0.2t/h～3.0t/h变化时，能够保证对撞效果，又使得形成固体的钙镁离子及高浓度盐不会直接回落到喷嘴2的喷液口22，从而解决了喷嘴2结垢堵塞的问题，形成的多元热流体由出口管道201输出发生器，并经输出系统的高温高压过滤装置滤除，有效防止发生器内部结垢堵塞，其中，高温高压过滤装置为现有技术，其具体结构及工作原理在此不再赘述。

进一步，蒸汽室20内对应于喷嘴2的上方的位置形成水雾化区(图中未示出)，水雾化区位于汽化雾化区203内，燃烧室10的顶面与水雾化区的下边缘的距离为180mm～300mm，即两两相对的喷嘴2喷出的雾化水的对撞区域的最低点与燃烧室10的顶部之间具有180mm～300mm的距离，以使得雾化水在迅速吸收烟气的热量汽化的同时，不会入燃烧室10影响燃烧效果，该距离可以通过调节喷嘴2伸出环形管11的长度而改变。

综上所述，本发明的上进水结构，通过在环形管上设置偶数个等间隔的喷嘴，使得各喷嘴喷出雾化水的过程中，两两相对的喷嘴喷出的雾化水会对撞，在对撞作用下，水中的钙镁离子及高浓度盐在形成固体时没有时间凝结成大颗粒水垢，通过将喷嘴的喷液口相对环形管倾斜25°～35°设置，使得形成的钙镁离子及高浓度盐小颗粒不会直接回落到喷嘴的喷液口，从而解决了喷嘴结垢堵塞的问题；

本发明的上进水结构，通过螺纹调整喷嘴伸出长度和高度，通过涡流孔段将通过进水孔端进入的水缓冲后再经节孔段迅速增加流速，最后通过喷液口喷出锥状水雾，使得相对的两喷嘴喷出的雾化水能够充分的对撞；通过喷液口的倒圆角，防止喷液口的棱角在高温区高盐水堆积集结水垢，使得雾化水能够较大范围的被喷出；

本发明的上进水结构，通过将进水孔段的截面面积设置为节流孔段的截面面积的至少5倍，确保了水流经涡流区缓流后能够迅速增速，从而实现高速变径射流。

本发明的发生器，具有上述上进水结构，因此，该发生器具有上述上进水结构的全都优点，此外，通过调整喷嘴伸出环形管的长度，调节雾化水的对撞区域的最低点与燃烧室的顶部之间的距离，使得雾化水在迅速吸收烟气的热量汽化的同时，不会入燃烧室影响燃烧效果。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。而且需要说明的是，本发明的各组成部分并不仅限于上述整体应用，本发明的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用，因此，本发明理所当然地涵盖了与本案发明点有关的其它组合及具体应用。