海上稠油平台多头自调节油气混燃装置的制造方法_2

文档序号:8297048阅读:来源:国知局
空气喷嘴支气道,且各空气喷嘴支气道沿燃气喷嘴支气道的轴线对称分布,同时燃油喷嘴、燃气喷嘴和空气喷嘴的出口沿轴向由下而上依次排列。
[0011]混燃头用来实现油气双燃料混燃、短火焰且火焰分布均匀、火焰方向和长度可自调节等,其材质选用高温强度和组织稳定性良好的奥氏体钢lCrl8Ni9Ti,它主要包括内外混燃喷头、内外螺旋燃烧片和混燃头本体等,内外混燃喷头布置于混燃头本体上。整个油气混燃装置共配置三个混燃头,三个混燃头分别与燃料供应器联接好后沿混燃器本体的主罐体腔壁均匀布置,同时混燃头轴线与混燃器本体的中心线间呈15°。混燃头由下而上依次分为油气预混室、混燃室、喉燃室和增压室四个扩压混燃腔室,截面不断变化的流道保证燃料在扩压混燃腔室内混均后经高压送风和点火可以充分燃烧,燃料热能转化率高。
[0012]混燃头内油气混燃的机理为,雾化燃油经燃油喷嘴喷入油气预混室,体积膨胀而压力下降并与燃气喷嘴射入的高速燃气混合均匀后进入锥形混燃室,油气流速下降并经高压送风和自动点火器点火后充分燃烧产生火焰,火焰流经喉燃室时速度增大而压力进一步降低,便于产生负压并不断吸进混燃室随之形成的火焰,火焰进入增压室后由于流道截面不断增大使得其流速逐渐降低而压力不断增大,并结合内外螺旋燃烧片的综合作用,最终形成内外旋向相反的螺旋式短火焰。
[0013]混燃头本体采用类“蜂窝”的柱体,其下端通过法兰盘与燃料供应器相联接,顶端的中间部位通过圆周焊的方式实现内混燃喷头的固定,而边缘处通过圆周焊实现外混燃喷头的固定。混燃头本体的中央加工有与燃油主喷嘴相配合的变截面主流道而四周则均匀布置与燃油支喷嘴相配合的鼠笼式变截面支流道,这些气流道,包括主流道和支流道,均采用圆柱面和圆锥面相结合的构造,依次布置油气预混室、混燃室和喉燃室,且三腔室的高度依次减小。柱状油气预混室与燃油喷嘴间采用间隙配合,以便于混燃头的拆装,锥状混燃室的大端圆面直径等于油气预混室柱面直径,而其小端圆面直径等于喉燃室柱面直径,三腔室端面结合处采用流线型的弧面,以降低燃料的流动摩阻。混燃头本体主流道的外侧布置燃气喷嘴且燃气喷嘴的支气道出口位于油气预混室的上部,而其支流道的内侧布置空气喷嘴且空气喷嘴的上下层支气道出口分别位于混燃室的上部和下部。
[0014]混燃头本体上端由里而外依次布置内螺旋燃烧片、内混燃喷头、外螺旋燃烧片和外混燃喷头,内混燃喷头的内壁和外壁与外混燃喷头的内壁共同构成油气混燃后火焰的增压室,由此主流道增压室呈锥形而支流道增压室呈截面不断增大的环形。内混燃喷头采用变截面厚壁筒体,其外表采用柱面和锥面相结合的构造,锥面大端所在圆周与支流道喉燃室柱面的内包络线相切,而其内表面采用上粗下细的倒圆锥面构成主流道的增压室,圆锥面的喷射角设计为20°?30°,圆锥面小端圆面的直径等于主流道喉燃室的柱面直径。内混燃喷头的外壁上加工有沿圆周方向均匀布置的螺旋形凹槽,凹槽的数量取为20?32,凹槽上端截止面可以保证外螺旋燃烧片处于水平位置,而下端截止面可以保证外螺旋燃烧片与水平面呈30°?40°,凹槽两侧面分别与外螺旋燃烧片面间隙配合,以保证外螺旋燃烧片的自由度。外混燃喷头采用薄壁筒体,整体呈现喇叭口状,其下端锥面小端所在圆周与支流道喉燃室柱面的外包络线相切,而薄壁筒体的上端柱面向内收缩形成锁爪来限制外螺旋燃烧片的自由度。
[0015]混燃头的内外螺旋燃烧片结合增压室的减速增压共同作用产生螺旋式短火焰,而且内外旋向相反的燃烧片使火焰轴向力相互抵消以保证形成的火焰分布均匀,同时外螺旋燃烧片可以自动调整角度以此保证所形成短火焰的方向和长度可自调节。内外螺旋燃烧片均采用螺旋形燃烧片,螺旋线法面端面均呈现扇形。内螺旋燃烧片沿主流道增压室的上端锥面逆时针方向均匀布置,其数量少于外螺旋燃烧片,取为16?24,内螺旋燃烧片的上部相互交错且其顶端面与主流道增压室的顶端面平齐。外螺旋燃烧片沿支流道增压室的环腔顺时针方向均匀布置,其数量等于内混燃喷头的凹槽数,外螺旋燃烧片外侧面采用圆弧面并与外混燃喷头的薄壁始终保持间隙,内侧面上的圆弧面与内混燃喷头凹槽间采用线接触,而中心则加工有圆形孔眼,并与销轴过盈配合后坐于燃烧片座上,由此保证外螺旋燃烧片可以依据燃料的压力或流量自行调节角度。燃烧片座采用三角形钢板,顶部圆孔与销轴间隙配合,每片外螺旋燃烧片配置两个燃烧片座,燃烧片座顺着外螺旋燃烧片螺旋线的方向焊接而固定于外混燃喷头的薄壁面上,从而实现外螺旋燃烧片与外混燃喷头间的联接。
[0016]油气混燃控制系统用来实现油气任意比例混合,且通过监测混燃器本体内的温度,自动控制进油气量和送风量。气电转换器和三向转换阀用来控制输油管汇与输气管汇上的仪表,而输油管汇的输油总管上依次布置智能液体涡轮流量计、电磁控制阀、两个球阀和闸阀、气动控制阀和旁通截止阀,输气管汇的输气总管上依次布置自力式调节阀、智能气体涡轮流量计、电磁控制阀、两个球阀和闸阀、气动控制阀和旁通截止阀,另外,变频式送风机上依次布置变频控制阀、气电转换器、压力低低控制阀。
[0017]油气混燃控制系统中输气总管上的自力式调节阀用来稳定供给燃气的压力,稳压后的燃气由智能气体涡轮流量计进行计量,然后流经球阀和气动控制阀输至燃气供应系统;气动控制阀需要维修时,关闭两端的闸阀,燃气通过旁通截止阀继续供给。输油总管内的燃油先由智能液体涡轮流量计进行计量,然后流经球阀和气动控制阀输至燃油供应系统;同样,气动控制阀需要维修时,关闭两端的闸阀,燃油通过旁通截止阀继续供给;另外,燃油供给超量后,剩余部分燃油经由旁通截止阀回流至原油日用储罐。
[0018]油气混燃控制系统通过监测输气管汇的进燃气量经由三向转换阀自动控制输油管汇的进燃油量,实现油气任意比例的混合。油气混燃控制系统保证混燃头优先使用燃气作为其燃料,在燃气供给充足时,三向转换阀控制输气管汇的进燃气量并保证燃料总热值95%的供给,以及输油管汇的进燃油量并保证燃料总热值5%的供给,以防止燃油喷嘴发生堵塞。
[0019]油气混燃控制系统通过监测混燃器本体内的温度经气电转换器将电信号转换成气信号,并由三向转换阀自动控制输气总管和输油总管上气动控制阀的气动量,进而调整输油总管的进燃油量和输气总管的进燃气量,同时气电转换器控制变频控制阀,通过变频器的调频来改变送风机的转速,进而调整送风机的送风量,最终保证盘管内的蒸汽温度保持恒定。
[0020]油气混燃控制系统通过监测混燃器本体内的温度,并将高温升和高高温升信号经气电转换器和三向转换阀自动控制电磁控制阀,实施先输油总管后输气总管的高温升报警以及高高温升关断的操作。另外,油气混燃控制系统通过监测变频式送风机供给空气的压力,并将低低压信号转变为电讯号,经压力低低控制阀实施低低压报警操作。
[0021]轴流式驱灰器用来实现烟灰自清洁功能,它包括驱灰叶片、驱灰轴、轴端压盖、联轴器、电机支座和电机。电机选用伺服电动机而联轴器采用凸缘联轴器,伺服电动机通过凸缘联轴器和花键与驱灰轴进行联接,从而带动驱灰叶片进行搅拌,依据供给燃料混燃后的烟气状况调整伺服电动机的转速,从而达到控制驱灰量的目的。电机支座采用三脚架模式,端面设有环形钢板和减振垫片并通过螺钉实现伺服电动机的固定,三个支腿均采用相同型号的角钢并通过焊接实现电机在混燃器本体上的固定,并保证电机的轴线与混燃器本体的轴线相重合。
[0022]轴流式驱灰器的驱灰叶片和驱灰轴材料均选用双向不锈钢,驱灰叶片不断搅拌混燃器本体底部的烟灰,同时叶片旋转作用使得其周围形成负压区,由此扬起的烟灰被吸入旋流场并随混燃头产生的火焰向上流动,最终排出热采注汽装置,避免烟灰产生沉积而影响油气混燃器的热效率。轴流式驱灰器包含三片驱灰叶片并沿圆周方向均匀布置,分别与每个混燃头相对应,每个驱灰叶片均通过焊接的方式固定于驱灰轴上。驱灰叶片的轮廓线为沿驱灰轴外环面展开的螺旋线,螺旋线的高度等于驱灰轴轴身的高度,而其螺距自下而上逐渐增大。驱灰叶片垂直于轮廓线的法面端面设计为等腰梯形,且叶片的根部宽而顶部窄,保证驱灰叶片具有足够的刚度和强度,并且保持叶片的两叶面上形成连续而稳定的烟灰流。驱灰叶片法面端面的高度沿轮廓线由下而上从零开始逐渐升高,由此烟灰流可以顺利切入驱灰叶片上且在叶片上的接触面积不断增大以保证烟灰流的平稳。驱灰叶片法面端面的宽度沿轮廓线由下而上不断变窄,并在最顶端收缩成一条直线,同时驱灰叶片叶面顶端的法线与水平面相平行,以保证烟气流最终平稳流出驱灰叶片。所有驱灰叶片法面端面的最顶端直线处于同一圆锥面,该圆锥面的锥度等于外混燃喷头下端锥面的锥度且该圆锥面在轴向上始终低于外混燃喷头的下端锥面。
[0023]轴流式驱灰器的驱灰轴用来将电机的动力传递给驱灰叶片,采用锥体和阶梯轴相结合的构造,它与电机同轴布置,包括轴头、轴身和轴颈,其顶部的轴头采用锥体,用来将驱灰叶片根部的烟灰流顺利导出,避免烟灰离开驱灰叶片后在驱灰轴顶端发生涡流;其中部的轴身上布置驱灰叶片,而轴颈位于下部,轴颈的上部进行
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