废水复合热载体发生器及复合热载体产生方法
【专利摘要】本发明提供了一种废水复合热载体发生器及复合热载体产生方法，该废水复合热载体发生器包括：发生器本体，其包括燃烧室及套设在燃烧室外部的蒸气室，燃烧室的上端与蒸气室相连通，蒸气室的上端连接有出口管道；发生器头部结构，其连接在发生器本体的下端，发生器头部结构具有头部本体和设置在头部本体内的燃烧喷嘴和点火电极，燃烧喷嘴和点火电极均与燃烧室相对设置，头部本体内设有与蒸气室相连通的进水通道及排垢通道；磁化装置，其具有进水管路，进水管路的外部套设有水磁化器，进水管路与进水通道相连接。本发明通过水磁化装置可对通入发生器内的废水进行水磁化处理，使废水的结垢相对松散，方便排出水垢。
【专利说明】
废水复合热载体发生器及复合热载体产生方法
技术领域
[0001]本发明有关于一种发生器及方法，尤其有关于一种高压燃烧技术领域中的废水复合热载体发生器及复合热载体方法。
【背景技术】
[0002]多元热流体技术热力开采稠油是一种非常高效的新技术，其具有燃烧效率高、零碳注入环保节能的优势，多元热流体技术输出的高温多元热流体具有综合增油机理，可大幅提尚单井广能和提尚原油米收率。
[0003]多元热流体技术用于油砂开采，其核心装备是发生器，目前，为实现低成本热力开发原油，对输入该发生器内的冷却水要求采用废水。该发生器的燃烧室高温燃烧释放燃烧热，将蒸气室内的废水加热，因废水温度升高，废水中的钙镁离子会在燃烧室的外壁结成水垢，水垢不易剥落时会影响燃烧室的导热性能，影响燃烧室的使用寿命。
[0004]现有技术中的发生器不能有效解决废水气化后的结垢问题，而且废水的结垢很难从发生器中排出。
[0005]因此，有必要提供一种新的发生器及复合热载体产生方法，来克服上述缺陷。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种废水复合热载体发生器，通过水磁化装置可对通入发生器内的废水进行水磁化处理，使废水的结垢相对松散，方便排出水垢，该废水复合热载体发生器结构合理、安全可靠、使用寿命长。
[0007]本发明的另一目的是提供一种复合热载体产生方法，该方法能生成复合热载体，且能够对通入发生器内的废水进行水磁化处理，使废水的结垢相对松散，方便排出水垢。
[0008]本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现:
[0009]本发明提供一种废水复合热载体发生器，所述废水复合热载体发生器包括:
[0010]发生器本体，其包括燃烧室及套设在所述燃烧室外部的蒸气室，所述燃烧室的上端与所述蒸气室相连通，所述蒸气室的上端连接有出口管道；
[0011]发生器头部结构，其连接在所述发生器本体的下端，所述发生器头部结构具有头部本体和设置在所述头部本体内的燃烧喷嘴和点火电极，所述燃烧喷嘴和所述点火电极均与所述燃烧室相对设置，所述头部本体内设有与所述蒸气室相连通的进水通道及排垢通道；
[0012]水磁化装置，其具有进水管路，所述进水管路的外部套设有水磁化器，所述进水管路与所述进水通道相连接。
[0013]在优选的实施方式中，所述蒸气室的上端沿圆周方向设有多个上进水孔，多个所述上进水孔与所述蒸气室相连通。
[0014]在优选的实施方式中，所述头部本体与所述燃烧室相对的内端面上连接有耐高温隔热层，所述燃烧喷嘴和所述点火电极均密封设于所述耐高温隔热层中。
[0015]在优选的实施方式中，所述头部本体的内端面形成有冷却腔，所述耐高温隔热层位于所述冷却腔的上方，所述进水通道通过所述冷却腔与所述蒸气室相连通。
[0016]在优选的实施方式中，所述耐高温隔热层的材料为钨、钽、铼或锇。
[0017]在优选的实施方式中，所述耐高温隔热层的厚度为20mm?30mm。
[0018]在优选的实施方式中，所述水磁化器包括壳体及设置在所述壳体内的直流电磁铁块，所述直流电磁铁块套设在所述进水管路的外部。
[0019]在优选的实施方式中，所述直流电磁铁块包括两个对扣在一起的半环形的半直流电磁铁块，两个所述半直流电磁铁块之间夹设有铁板。
[0020]在优选的实施方式中，所述直流电磁铁块与直流电源电连接。
[0021 ]在优选的实施方式中，所述进水通道内通入的水为废水。
[0022]本发明还提供一种上述的废水复合热载体发生器的复合热载体产生方法，所述复合热载体产生方法包括如下步骤:
[0023]a)向水磁化装置的进水管路内注入废水，所述废水经所述水磁化装置的水磁化器磁化后通过发生器头部结构的进水通道注入发生器本体的蒸气室内；
[0024]b)打开点火电极，通过燃烧喷嘴向所述发生器本体的燃烧室内喷射燃料，所述蒸气室内的废水吸收所述燃烧室的热量后气化为蒸气并同时结垢；
[0025]c)所述燃料燃烧后生成的气体与所述蒸气室内的蒸气，在所述蒸气室的上端掺混后形成复合热载体，所述复合热载体自连接在所述蒸气室上端的出口管道排出，所述蒸气室内的废水结垢后通过所述发生器头部结构的排垢通道排出。
[0026]在优选的实施方式中，在所述步骤a)中，所述水磁化器包括壳体及设置在所述壳体内的直流电磁铁块，所述直流电磁铁块套设在所述进水管路的外部，通过所述直流电磁铁块对所述进水管路内的废水进行磁化处理。
[0027]在优选的实施方式中，所述蒸气室的上端沿圆周方向设有多个上进水孔，多个所述上进水孔与所述蒸气室相连通，在所述步骤c)中，自多个所述上进水孔喷入所述蒸气室内的水气化为蒸气后，掺混至所述复合热载体中并自所述出口管道排出。
[0028]本发明的废水复合热载体发生器及复合热载体产生方法的特点及优点是:
[0029]一、本发明通过水磁化装置对通入发生器内的废水进行水磁化处理，使废水的结垢相对松散，废水结垢可以容易的从燃烧室的外壁剥落，并在蒸气室内沉积，最终从排垢通道顺利排出发生器;另外，经磁化后的高速流动的废水由头部本体的进水通道进入冷却腔，之后进入蒸气室的蒸气环腔，该废水不但能冷却头部本体，提升发生器头部结构的使用寿命，而且还能吸收燃烧室的热量，并气化为复合热载体所需的蒸气。本发明实现了对废水的磁化，解决了废水结垢剥落和结垢排出发生器的难题，实现了废水复合热载体发生器安全输出复合热载体。
[0030]二、本发明通过在头部本体的内端面设置耐高温隔热层，当头部本体与发生器本体连接后，该耐高温隔热层恰好封堵在废水复合热载体发生器的燃烧室的端部并直接面对燃烧室，有效保护头部本体，避免头部本体直接面对燃烧室，防止高温烧蚀头部本体，延长了头部本体的使用寿命;另外，位于头部本体内的燃烧喷嘴和点火电极均密封设于耐高温隔热层中，因此，可有效保护燃烧喷嘴和点火电极，防止高温烧蚀，延长了燃烧喷嘴和点火电极的使用寿命。[0031 ] 三、本发明通过头部本体内的冷却腔的设计，可实现对头部本体的冷却处理；同时，还可对直面燃烧室的耐高温隔热层进行冷却处理，防止高温烧蚀及燃料高温反应损坏头部本体的情况发生。
【附图说明】
[0032]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0033]图1为本发明的废水复合热载体发生器的结构示意图。
[0034]图2为图1的A部放大图。
[0035]图3为本发明的废水复合热载体发生器的发生器头部结构的结构示意图。
[0036]图4为本发明的废水复合热载体发生器的水磁化装置的俯视结构示意图。
【具体实施方式】
[0037]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0038]实施方式一
[0039]如图1至图4所示，本发明提供一种废水复合热载体发生器4，其包括发生器本体42、发生器头部结构20和水磁化装置5，其中:发生器本体42包括燃烧室41及套设在所述燃烧室41外部的蒸气室43，所述燃烧室41的上端与所述蒸气室43相连通，所述蒸气室43的上端连接有出口管道431;发生器头部结构20连接在所述发生器本体42的下端，所述发生器头部结构20具有头部本体2和设置在所述头部本体2内的燃烧喷嘴10和点火电极3，所述燃烧喷嘴10和所述点火电极3均与所述燃烧室41相对设置，所述头部本体2内设有与所述蒸气室43相连通的进水通道28及排垢通道29;水磁化装置5具有进水管路51，所述进水管路51的外部套设有水磁化器52，所述进水管路51与所述进水通道28相连接。
[0040]具体是，发生器本体42大体呈圆柱体形，其中部为燃烧室41，蒸气室43套设在燃烧室41的外部，从而在蒸气室43与燃烧室41之间形成环形的蒸气环腔432;该燃烧室41的上端开口且与蒸气室43相连通，位于燃烧室41上方的蒸气室43形成蒸气气化腔433。该蒸气室43被划分为两部分，即位于下方的蒸气环腔432和位于上方的蒸气气化腔433，蒸气环腔432和蒸气气化腔433相互连通，二者之间没有明显的界限区分。连接在蒸气室43上端的出口管道431与蒸气气化腔433相连通。
[0041]如图2所示，在本发明中，在蒸气室43的上端沿圆周方向设有多个上进水孔434，多个上进水孔434与蒸气室43的蒸气气化腔433相连通。通过该些上进水孔434可向蒸气气化腔433内喷入水流。
[0042]在本实施例中，该些上进水孔434两两径向相对设置在蒸气室43的上端外壁上，且多个上进水孔434位于同一水平面上。这样可使自多个上进水孔434喷出的水流集中于蒸气气化腔433的中心对撞，一方面用于形成水雾并冷却发生器本体42，另一方面，通过该些上进水孔434喷入蒸气气化腔433内的水流会吸收发生器本体42的热量而生成高温蒸气，该高温蒸气与蒸气环腔432内的蒸气共同与燃烧室41内的燃料燃烧后生成的气体掺混形成复合热载体。
[0043]如图3所示，该发生器头部结构20位于废水复合热载体发生器4的底部，该发生器头部结构20的头部本体2的外周缘通过多个连接件24与发生器本体42相连，该头部本体2的内端面21与燃烧室41和蒸气室43相对设置。
[0044]在本发明中，头部本体2的内端面21设有环凹槽25，该环凹槽25内可设有密封圈251，在头部本体2与发生器本体42连接后，该密封圈251可有效保证头部本体2与发生器本体42之间的密封性能。
[0045]该头部本体2内设有喷嘴通道22和点火电极通道23，燃烧喷嘴10位于喷嘴通道22内，点火电极3位于点火电极通道23内。
[0046]进一步的，根据本发明的一个实施方式，该头部本体2的内端面21上连接有耐高温隔热层26，该燃烧喷嘴10和点火电极3均密封设于该耐高温隔热层26中。在本发明中，该耐高温隔热层26的材料为钨、钽、铼或锇，综合考虑加工及实用成本，该耐高温隔热层26首选锻造致密纯钨制成。在本发明中，该耐高温隔热层26的厚度为20mm?30mm，其可承受3000°C以上的高温，该耐高温隔热层26可有效保护燃烧喷嘴10和点火电极3，防止高温烧蚀，以延长燃烧喷嘴10和点火电极3的使用寿命。该耐高温隔热层26的面积大小恰好与燃烧室41的端面面积一致，在头部本体2与发生器本体42连接后，该耐高温隔热层26恰好封堵在燃烧室41的端部并直接面对燃烧室41，阻绝了头部本体2与燃烧室41的直接接触，有效保护了头部本体2，延长了头部本体2的使用寿命。
[0047]进一步的，该头部本体2的内端面21形成有冷却腔27，该冷却腔27为设置在头部本体2内端面21的凹槽，该耐高温隔热层26位于冷却腔27的上方，该头部本体2内的进水通道28与冷却腔27相连通。
[0048]具体的，在头部本体2内还设有过流通道271，该过流通道271与冷却腔27相连通，当头部本体2密封连接在发生器本体42的下端后，该过流通道271位于头部本体2的内端面21的出口处可连接有一出口管272，该出口管272直接面对蒸气室43与燃烧室41之间形成的蒸气环腔432，从而使得自进水通道28流入的冷却水，经冷却腔27、过流通道271后流入蒸气环腔432内。
[0049]本发明通过冷却腔27的设计，可实现对头部本体2的冷却处理；同时，还可对直面燃烧室41的耐高温隔热层26进行冷却处理，防止高温烧蚀及燃料高温反应损坏头部本体2的情况发生。
[0050]水磁化装置5位于废水复合热载体发生器4的外部，其具有进水管路51，进水管路51的外部套设有水磁化器52，在本发明中，该水磁化器52包括壳体521及设置在壳体521内的直流电磁铁块522，该直流电磁铁块522套设在进水管路51的外部。该直流电磁铁块522与外部直流电源电连接。
[0051]具体的，如图4所示，该直流电磁铁块522包括两个对扣在一起的半环形的半直流电磁铁块523，两个半直流电磁铁块523之间夹设有铁板524。
[0052]该废水复合热载体发生器4的工作过程如下:首先，向水磁化装置5的进水管路51内注入废水，在本发明中，该废水为原油开采中油水分离后的废水。该废水经水磁化装置5的水磁化器52磁化后通过发生器头部结构20的进水通道28注入发生器本体42的蒸气室43的蒸气环腔432内，同时，通过设置在发生器头部结构20内的燃烧喷嘴10向发生器本体42的燃烧室41内喷入燃料;打开点火电极3，自燃烧喷嘴1喷出的燃料在燃烧室41内燃烧，注入蒸气环腔432内的废水首先通过头部本体2的冷却腔27冷却头部本体2及其内的耐高温隔热层26、燃烧喷嘴10和点火电极3，而后高速喷入蒸气室43的蒸气环腔432，蒸气环腔432内的废水吸收燃烧室41内因燃烧产生的热量，一方面用于冷却燃烧室41，另一方面，蒸气环腔432内的废水吸收热量后会生成过热蒸气，该些过热蒸气会流入蒸气室43顶部的蒸气气化腔433内，同时燃料在燃烧室41内充分燃烧后生成的气体也会排入蒸气室43顶部的蒸气气化腔433内；之后，通过多个上进水孔434向蒸气气化腔433内喷水，该些自多个上进水孔434喷入蒸气气化腔433内的水会吸收燃烧室41上方的热量瞬间气化成蒸气，该蒸气与燃烧室41内排出的气体及蒸气环腔432内排出的蒸气三者互相掺混，最终形成高温复合热载体，该复合热载体自连接在蒸气室43上端的出口管道431排出。
[0053]因蒸气环腔432中的废水温度升高后，废水中的钙镁离子会在燃烧室41的外壁结成水垢，由于该废水先经过水磁化装置5的磁化后再进入发生器本体42，该水磁化装置5从微观上改善了废水的结垢状态，使废水结垢相对松散或呈絮状，其可以容易的从燃烧室41的外壁剥落，并在蒸气室43的蒸气环腔432内沉积，最终从与蒸气环腔432连通的排垢通道29排出。
[0054]本发明的废水复合热载体发生器，通过水磁化装置5对通入发生器内的废水进行水磁化处理，使废水的结垢相对松散，废水结垢可以容易的从燃烧室41的外壁剥落，并在蒸气室43内沉积，最终从排垢通道29顺利排出发生器;另外，经磁化后的高速流动的废水由头部本体2的进水通道28进入冷却腔27，之后进入蒸气室43的蒸气环腔432，该废水不但能冷却头部本体2，提升发生器头部结构20的使用寿命，而且还能吸收燃烧室41的热量，并气化为复合热载体所需的蒸气，且可防止燃烧室41高温烧蚀，冷却燃烧室41。本发明实现了对废水的磁化，解决了废水结垢剥落和结垢排出发生器的难题，实现了废水复合热载体发生器安全输出复合热载体。
[0055]实施方式二
[0056]如图1至图4所示，本发明还提供一种废水复合热载体发生器的复合热载体产生方法，述复合热载体产生方法为实施方式一的废水复合热载体发生器的复合热载体产生方法，所述的废水复合热载体发生器的结构、工作原理和有益效果与实施方式一相同，在此不再赘述。所述复合热载体产生方法包括如下步骤:
[0057]a)向水磁化装置5的进水管路51内注入废水，所述废水经所述水磁化装置5的水磁化器52磁化后通过发生器头部结构20的进水通道28注入发生器本体42的蒸气室43内；
[0058]b)打开点火电极3，通过燃烧喷嘴10向所述发生器本体42的燃烧室41内喷射燃料，所述蒸气室43内的废水吸收所述燃烧室41的热量后气化为蒸气并同时结垢；
[0059]c)所述燃料燃烧后生成的气体与所述蒸气室43内的蒸气，在所述蒸气室43的上端掺混后形成复合热载体，所述复合热载体自连接在所述蒸气室43上端的出口管道431排出，所述蒸气室43内的废水结垢后通过所述发生器头部结构20的排垢通道29排出。
[0060]具体是，在步骤a)中，水磁化器52包括壳体521及设置在壳体521内的直流电磁铁块522，所述直流电磁铁块522套设在所述进水管路51的外部，通过所述直流电磁铁块522对进水管路51内的废水进行磁化处理。在本发明中，该废水为原油开采中油水分离后的废水。
[0061]在步骤b)中，通过设置在发生器头部结构20内的燃烧喷嘴10向发生器本体42的燃烧室41内喷入燃料;打开点火电极3，自燃烧喷嘴1喷出的燃料在燃烧室41内燃烧，注入蒸气环腔432内的废水首先通过头部本体2的冷却腔27冷却头部本体2及其内的耐高温隔热层26、燃烧喷嘴10和点火电极3，而后高速喷入蒸气室43的蒸气环腔432，蒸气环腔432内的废水吸收燃烧室41内因燃烧产生的热量，一方面用于冷却燃烧室41，另一方面，蒸气环腔432内的废水吸收热量后会生成过热蒸气，该些过热蒸气会流入蒸气室43顶部的蒸气气化腔433内，同时燃料在燃烧室41内充分燃烧后生成的物质也会排入蒸气室43顶部的蒸气气化腔433内；
[0062]在本实施例中，通过设置在蒸气室43上端的多个上进水孔434向蒸气气化腔433内喷水，该些自多个上进水孔434喷入蒸气气化腔433内的水会吸收燃烧室41上方的热量瞬间气化成蒸气，该蒸气与燃烧室41内排出的气体及蒸气环腔432内排出的蒸气三者互相掺混，最终形成高温复合热载体，该复合热载体自连接在蒸气室43上端的出口管道431排出。
[0063]因蒸气环腔432中的废水温度升高后，废水中的钙镁离子会在燃烧室41的外壁结成水垢，由于该废水先经过水磁化装置5的磁化后再进入发生器本体42，该水磁化装置5从微观上改善了废水的结垢状态，使废水结垢可以容易的从燃烧室41的外壁剥落，并在蒸气室43的蒸气环腔432内沉积，最终从与蒸气环腔432连通的排垢通道29排出。
[0064]本发明的复合热载体产生方法，通过水磁化装置5对通入发生器内的废水进行水磁化处理，使废水的结垢相对松散，废水结垢可以容易的从燃烧室41的外壁剥落，并在蒸气室43内沉积，最终从排垢通道29顺利排出发生器;另外，经磁化后的高速流动的废水由头部本体2的进水通道28进入冷却腔27，之后进入蒸气室43的蒸气环腔432，该废水不但能冷却头部本体2，提升发生器头部结构20的使用寿命，而且还能吸收燃烧室41的热量，并气化为复合热载体所需的蒸气。本发明实现了对废水的磁化，解决了废水结垢剥落和结垢排出发生器的难题，实现了废水复合热载体发生器安全输出复合热载体。
[0065]以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。
【主权项】
1.一种废水复合热载体发生器，其特征在于，所述废水复合热载体发生器包括: 发生器本体，其包括燃烧室及套设在所述燃烧室外部的蒸气室，所述燃烧室的上端与所述蒸气室相连通，所述蒸气室的上端连接有出口管道； 发生器头部结构，其连接在所述发生器本体的下端，所述发生器头部结构具有头部本体和设置在所述头部本体内的燃烧喷嘴和点火电极，所述燃烧喷嘴和所述点火电极均与所述燃烧室相对设置，所述头部本体内设有与所述蒸气室相连通的进水通道及排垢通道； 水磁化装置，其具有进水管路，所述进水管路的外部套设有水磁化器，所述进水管路与所述进水通道相连接。2.如权利要求1所述的废水复合热载体发生器，其特征在于，所述蒸气室的上端沿圆周方向设有多个上进水孔，多个所述上进水孔与所述蒸气室相连通。3.如权利要求1所述的废水复合热载体发生器，其特征在于，所述头部本体与所述燃烧室相对的内端面上连接有耐高温隔热层，所述燃烧喷嘴和所述点火电极均密封设于所述耐高温隔热层中。4.如权利要求3所述的废水复合热载体发生器，其特征在于，所述头部本体的内端面形成有冷却腔，所述耐高温隔热层位于所述冷却腔的上方，所述进水通道通过所述冷却腔与所述蒸气室相连通。5.如权利要求3所述的废水复合热载体发生器，其特征在于，所述耐高温隔热层的材料为妈、钽、铼或锇。6.如权利要求3所述的废水复合热载体发生器，其特征在于，所述耐高温隔热层的厚度为20mm?30mmo7.如权利要求1所述的废水复合热载体发生器，其特征在于，所述水磁化器包括壳体及设置在所述壳体内的直流电磁铁块，所述直流电磁铁块套设在所述进水管路的外部。8.如权利要求7所述的废水复合热载体发生器，其特征在于，所述直流电磁铁块包括两个对扣在一起的半环形的半直流电磁铁块，两个所述半直流电磁铁块之间夹设有铁板。9.如权利要求7所述的废水复合热载体发生器，其特征在于，所述直流电磁铁块与直流电源电连接。10.如权利要求1所述的废水复合热载体发生器，其特征在于，所述进水通道内通入的水为废水。11.一种如权利要求1?10中任一项所述的废水复合热载体发生器的复合热载体产生方法，其特征在于，所述复合热载体产生方法包括如下步骤: a)向水磁化装置的进水管路内注入废水，所述废水经所述水磁化装置的水磁化器磁化后通过发生器头部结构的进水通道注入发生器本体的蒸气室内； b)打开点火电极，通过燃烧喷嘴向所述发生器本体的燃烧室内喷射燃料，所述蒸气室内的废水吸收所述燃烧室的热量后气化为蒸气并同时结垢； c)所述燃料燃烧后生成的气体与所述蒸气室内的蒸气，在所述蒸气室的上端掺混后形成复合热载体，所述复合热载体自连接在所述蒸气室上端的出口管道排出，所述蒸气室内的废水结垢后通过所述发生器头部结构的排垢通道排出。12.如权利要求11所述的复合热载体产生方法，其特征在于，在所述步骤a)中，所述水磁化器包括壳体及设置在所述壳体内的直流电磁铁块，所述直流电磁铁块套设在所述进水管路的外部，通过所述直流电磁铁块对所述进水管路内的废水进行磁化处理。13.如权利要求11所述的复合热载体产生方法，其特征在于，所述蒸气室的上端沿圆周方向设有多个上进水孔，多个所述上进水孔与所述蒸气室相连通，在所述步骤c)中，自多个所述上进水孔喷入所述蒸气室内的水气化为蒸气后，掺混至所述复合热载体中并自所述出口管道排出。
【文档编号】F22B13/00GK105823032SQ201610380781
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年6月1日
【发明人】吴耀文, 梅立新, 李国诚, 陈龙, 陆峰, 司军涛, 朱伟, 宋宇波, 梅奕中, 李兴儒, 徐梁, 张建忠
【申请人】天津中油锐思技术开发有限责任公司, 北京亦通石油科技有限公司