测试燃烧器油气一体式点火头的制作方法

本实用新型涉及石油工程油气井测试设备领域，尤其涉及一种测试燃烧器油气一体式点火头。

背景技术：

油气井测试过程中受工艺条件限制，原油不能大量存储和通过其他方式运走，特别是高含硫化氢产液，必须通过测试燃烧器进行燃烧处理，满足无滴油、无烟尘、安全环保等洁净燃烧的要求，这也要求燃烧器点火头保持稳定长明火。但是测试燃烧器点火头在实际工作中，经常出现点火不稳定的故障：火焰刚度不够，防风效果差，受环境风速影响出现熄火现象；由于高热辐射，点火电极和主体被烧坏；脉冲高压点火，变压器损坏无法点火；柴油点火喷嘴孔小易堵塞和结焦，导致雾化不充分，无法点燃；单一燃料限制了现场拓展应用；雾化效果不好，有时冒黑烟；火焰分散，火焰隔离罩或者防风罩易烧损。这些问题都是抑制测试燃烧器点火头点火成功的主要原因，制约着油气井测试工艺的正常开展。

一般的油气井测试用测试燃烧器点火方式分为手动点火和自动点火。手动点火一般需要工人手持火把在燃烧器喷头喷火口点燃雾化后的燃油。因为这种点火方式的成功率较低、同时危险性较高，而且经常需要多次点燃火把，操作极不方便。各领域的燃烧器点火头形式现已自动点火为主。依据燃料的不同，自动点火方式分为自动燃气点火和自动燃油点火。液化气点火装置属于自动燃气点火系统，其采用强制预混式燃烧方式，液化气作为点火源。燃气点燃的优点在于气体点燃所需能量较小，对打火装置要求不高，但液化气热值较低，当燃料挥发性能较差，燃料雾化程度低，环境风速过高等不利条件下，时有不能点燃的现象发生。自动燃油点火系统通过点燃燃油进而引燃燃料，其关键在于燃油的点燃和供给。燃油点燃的成功率主要取决于燃油的雾化效果和点燃燃油的火源。其中燃油雾化粒径的大小和雾化后的燃油雾滴与空气的混合程度决定了油雾的蒸发及点燃过程。

平台燃烧器的工作环境是开放式空间，其点燃后经常要承受外界风载荷的影响，火焰的持续燃烧及刚度要求都很高，如果火焰燃烧速度较低，火焰极易被环境风给吹熄。因此，基于燃烧理论，如何提高点火头燃料燃烧速度，提高燃料和空气的混合性能，提高火焰刚性进而提高抗风能力也是保证其良好工作的重要基础。同时提供双燃料结构，也可实现低点火能量条件下的传递点火，拓展现场应用性的适应性。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种测试燃烧器油气一体式点火头，以满足点火器的点火需求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种测试燃烧器油气一体式点火头，克服现有点火头存在的点火不稳定、点火头燃料燃烧速度慢、燃料供给不稳定的问题，该测试燃烧器油气一体式点火头能增强油气联合点火的优势，简化了点火头的结构设计，为测试燃烧器的稳定工作提供有力的保障。

本实用新型的另一目的在于提供一种测试燃烧器油气一体式点火头，该测试燃烧器油气一体式点火头强化了燃油和空气的混合，加剧燃气喷射和空气的剪切，强化燃烧，增强火焰刚性。

本实用新型的目的是这样实现的，一种测试燃烧器油气一体式点火头，所述测试燃烧器油气一体式点火头包括两端开口的防风罩，所述防风罩的一端设置有直径向远离所述防风罩的方向减缩的文丘里管，所述文丘里管的另一端密封连通有空气吸入管；所述文丘里管的喉部套设有向所述空气吸入管的内部延伸设置的油气一体式喷头，所述油气一体式喷头指向所述文丘里管的内部，所述油气一体式喷头的一端的中心处设置有燃油喷孔，所述燃油喷孔的径向外侧设置呈圆周均布的多个燃气喷孔；所述空气吸入管的另一端向内延伸设置有油枪管，所述油枪管的外侧套设有与所述油枪管相隔离的气枪管，所述油枪管与所述油气一体式喷头固定连接、且与所述燃油喷孔密封连通，所述气枪管与所述油气一体式喷头固定连接、且与所述燃气喷孔密封连通，所述油枪管的另一端设置有燃油入口，所述气枪管的另一端设置有燃气入口。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述油气一体式喷头包括与所述油枪管密封连接的喷头内管，所述喷头内管的外侧同轴且间隔套设有与所述气枪管密封连接的喷头外管，所述喷头内管和所述喷头外管靠近所述文丘里管的一端密封连接形成喷头端盖，所述喷头端盖的中心处设置所述燃油喷孔，所述燃油喷孔的径向外侧设置所述燃气喷孔，所述喷头内管与所述燃油喷孔连通，所述喷头外管与所述燃气喷孔连通。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述喷头端盖的中心处设置有一个或多个呈圆周均布的所述燃油喷孔，所述燃油喷孔的径向外侧设置多个呈圆周均布的所述燃气喷孔。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述燃油喷孔的数量为1～6个，所述燃气喷孔的数量为3～10个。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述喷头外管的侧壁上设置有均匀分布的多个燃气辅助喷孔，所述燃气辅助喷孔的数量为3～10个。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述防风罩为侧壁上开设通孔的网状圆管结构，所述空气吸入管为侧壁上开设通孔的网状圆管结构。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述防风罩的外圆直径为所述气枪管的外径的1.5～5倍，所述油气一体式喷头的自由端至所述防风罩的自由端的距离为所述防风罩的外圆直径的2.5～3.5倍。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述空气吸入管的内孔直径为所述防风罩的外圆直径的1～2倍，所述防风罩的自由端至所述空气吸入管的自由端的距离为所述油气一体式喷头的自由端至所述防风罩的自由端的距离的2～3倍。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述文丘里管与所述空气吸入管连接的端部的内孔直径为所述气枪管的外径的1.05～1.5倍。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述文丘里管的锥角为10°～30°。

由上所述，本实用新型提供的测试燃烧器油气一体式点火头，具有如下有益效果：

(1)本实用新型的测试燃烧器油气一体式点火头是基于多孔射流强化预混燃烧机理的油气联合点火头，在其防风罩一端设有特殊设计的文丘里管，燃油在文丘里管内的高速喷射形成的负压引射作用可以强化燃油和空气的混合；

(2)本实用新型的测试燃烧器油气一体式点火头，其中心为燃油喷孔，燃油喷孔的周围均布多个燃气喷孔，在同一个点火头内，先通过点火装置点燃燃气喷头，再点燃燃油喷头，实现更换点火燃料时不间断工作；

(3)本实用新型的测试燃烧器油气一体式点火头，其燃油喷孔的周围均布的环形燃气喷孔形成的多孔射流可以加剧燃气喷射和空气的剪切，强化燃烧，增强火焰刚性，结合燃气辅助喷孔的辅助燃烧作用提高火焰抗风性能；

(4)本实用新型的测试燃烧器油气一体式点火头能实现燃气点火和燃油点火两种功能，保证了测试燃烧器的正常工作及油气井测试工艺的开展。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1：为本实用新型的测试燃烧器油气一体式点火头的结构示意图。

图2：为图1中Ⅰ处放大图。

图3：为图2中的A向视图。

图中：

100、测试燃烧器油气一体式点火头；

1、防风罩；

2、文丘里管；

3、空气吸入管；

4、油气一体式喷头；

41、燃油喷孔；

42、燃气喷孔；

43、喷头端盖；

44、喷头内管；

45、喷头外管；

46、燃气辅助喷孔；

5、油枪管；

51、燃油入口；

6、气枪管；

61、燃气入口。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。

如图1、图2、图3所示，本实用新型提供的一种测试燃烧器油气一体式点火头100，包括两端开口的防风罩1，防风罩1的一端设置有直径向远离防风罩1的方向减缩的文丘里管2，文丘里管2的另一端(小径端)密封连通有空气吸入管3；文丘里管2的喉部套设有向空气吸入管3的内部延伸设置的油气一体式喷头4，油气一体式喷头4指向文丘里管2的内部，油气一体式喷头4的一端中心处设置有燃油喷孔41，燃油喷孔41的径向外侧设置呈圆周均布的多个燃气喷孔42，空气吸入管3的另一端向内延伸设置有油枪管5，油枪管5的外侧套设有与油枪管5相隔离的气枪管6，油枪管5与油气一体式喷头4固定连接、且与燃油喷孔41密封连通，气枪管6与油气一体式喷头4固定连接、且与燃气喷孔42密封连通，油枪管5的另一端设置有燃油入口51，气枪管6的另一端设置有燃气入口61。在本实施方式中，油枪管5通过气枪管6底部法兰封盖焊接固定于气枪管6上构成一体结构，二者再通过双层喷头(现有技术)固定连接(螺纹连接)于燃油、燃气供给结构上。本实用新型提供的测试燃烧器油气一体式点火头100使用时，将空气吸入管3的自由端与整体测试燃烧器进行固定，根据测试燃烧器的内部结构的不同，空气吸入管3的自由端可以通过管箍卡定，也可以通过法兰及径向螺钉进行固定。测试燃烧器油气一体式点火头100的防风罩1一端设置文丘里管2，油气一体式喷头4中心处设置的燃油喷孔41径向外侧设置呈圆周均布的多个燃气喷孔42，这样的结构设计充分利用文丘里负压引射及多孔射流强化预混燃烧的作用，测试燃烧器油气一体式点火头100不仅能形成更长的长明火，同时具有了更强的抗风能力，可以满足海上测试燃烧器燃烧时连续点火的要求，保证了测试工艺在恶劣环境中的顺利开展。

进一步，如图2、图3所示，油气一体式喷头4包括与油枪管5密封连接的喷头内管44，喷头内管44的外侧同轴且间隔套设有与气枪管6密封连接的喷头外管45，喷头内管44和喷头外管45靠近文丘里管2的一端密封连接形成喷头端盖43，喷头端盖43的中心处设置上述的燃油喷孔41，燃油喷孔41的径向外侧设置燃气喷孔42，喷头内管44与燃油喷孔41连通，喷头外管45与燃气喷孔42连通。在本实施方式中，喷头端盖43为直径向油气一体式喷头4喷射方向渐缩的锥形结构。

进一步，如图2、图3所示，喷头端盖43的中心处设置有一个或多个呈圆周均布的所述燃油喷孔41，燃油喷孔41的径向外侧设置多个呈圆周均布的所述燃气喷孔42。在本实施方式中，燃油喷孔41的数量为1～6个，燃气喷孔42的数量为3～10个。

进一步，如图2所示，喷头外管45与喷头端盖43连接的一端的侧壁上设置有均匀分布的多个燃气辅助喷孔46，燃气辅助喷孔46的数量为3～10个。燃气辅助喷孔46对燃气喷孔42的辅助燃烧作用能提高火焰抗风性能。

进一步，如图1所示，防风罩1为侧壁上开设通孔的网状圆管结构，防风罩1也可以是侧壁完整无开孔的圆管结构，空气吸入管3为侧壁上开设通孔的网状圆管结构，空气吸入管3也可以是侧壁完整无开孔的圆管结构。

进一步，如图1所示，防风罩1的外圆直径D1为气枪管6的外径D3的1.5～5倍，油气一体式喷头4的自由端至防风罩1的自由端的距离L1为防风罩1的外圆直径D1的2.5～3.5倍。

进一步，如图1所示，空气吸入管3的内孔直径D4为防风罩1的外圆直径D1的1～2倍，防风罩1的自由端至空气吸入管3的自由端的距离L为油气一体式喷头4的自由端至防风罩1的自由端的距离L1的2～3倍。

进一步，如图1所示，文丘里管2与空气吸入管3连接的端部的内孔直径D2为气枪管6的外径D3的1.05～1.5倍。

进一步，如图1所示，文丘里管2的锥角α为10°～30°。

本实用新型的测试燃烧器油气一体式点火头100的防风罩1一端设置的文丘里管2与燃料喷射流量有一定的匹配关系，以满足高速射流形成局部负压，同时形成有效的引射空气参与燃油的雾化及燃料强化预混过程，有效提高测试燃烧器油气一体式点火头100的燃油稳定性，减少油滴滴落及熄火现象的发生。周向均布的燃气喷孔42的几何参数与防风罩1及燃油喷孔41的燃油喷射量要按照一定规律进行设置，以保证燃气喷孔42能形成有效的多孔射流聚并机制，保证燃气与空气的高剪切作用形成强化预混，并有效的为雾化油滴顺利点燃及完全燃尽提供保证，以适应油气井测试的恶劣环境。

由上所述，本实用新型提供的测试燃烧器油气一体式点火头，具有如下有益效果：

(1)本实用新型的测试燃烧器油气一体式点火头是基于多孔射流强化预混燃烧机理的油气联合点火头，在其防风罩一端设有特殊设计的文丘里管，燃油在文丘里管内的高速喷射形成的负压引射作用可以强化燃油和空气的混合；

(2)本实用新型的测试燃烧器油气一体式点火头，其中心为燃油喷孔，燃油喷孔的周围均布多个燃气喷孔，在同一个点火头内，先通过点火装置点燃燃气喷头，再点燃燃油喷头，实现更换点火燃料时不间断工作；

(3)本实用新型的测试燃烧器油气一体式点火头，其燃油喷孔的周围均布的环形燃气喷孔形成的多孔射流可以加剧燃气喷射和空气的剪切，强化燃烧，增强火焰刚性，结合燃气辅助喷孔的辅助燃烧作用提高火焰抗风性能；

(4)本实用新型的测试燃烧器油气一体式点火头能实现燃气点火和燃油点火两种功能，保证了测试燃烧器的正常工作及油气井测试工艺的开展。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。