渐升高，而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；驱灰轴采用锥体和阶梯轴相结合的构造，并与电机同轴布置； 一多分支喷淋器；所述多分支喷淋器主干管的数量等于混燃头数，并以混燃器本体的轴线为中心星形布置，每个主干管外端的分支管两两相互垂直放置，其中心的分支管供所有主干管公用，分支管垂直段的环壁上均匀排列四列喷淋嘴，底端垂直布置有一个喷淋嘴； 一变频式送风系统；所述变频式送风系统完成烟灰自冲洗后的吹扫作业，实现烟灰的双重清洗，变频式送风机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；送风管的数量等于送风管汇的输气总管数，吹风管包括主干段、Y形接头和支干段。
2.根据权利要求1所述的海上稠油平台多头自调节油气混燃装置，其特征在于:所述混燃器本体主罐体下部的椭圆形封头中央部位设置柱形凸台，柱形凸台的中间设有密封腔，密封腔采用阶梯形圆形孔眼结构，其内放置密封填料；排污管与吹风管支干段的轴线垂向放置且处于同一圆周上，同时排污管与吹风管分两侧对称布置； 所述燃料供应器的燃气喷嘴和燃油支喷嘴一一对应且其轴线处于同一角度，燃气喷嘴和燃油支喷嘴中间均匀布置空气喷嘴且与空气喷嘴交错排列； 所述燃料供应器的燃料盘中央的圆形孔眼与燃油主喷嘴间过盈配合而实现固定，由内而外依次加工分层布置的圆形孔眼并分别与燃气喷嘴、空气喷嘴和燃油支喷嘴过盈配合，每层均匀布置8个孔眼且层间孔眼交错排列。
3.根据权利要求1所述的海上稠油平台多头自调节油气混燃装置，其特征在于:所述输油管汇分配给输油主支管的燃油最多，而分配给各输油分支管的燃油量相等且其总供应量为输油主支管内燃油流量的4倍，输油管汇通过输油接头与各燃油喷嘴进行联接； 所述燃油喷嘴采用柱形厚壁筒构造，中间的流道下锥面的锥度大于上锥面，而下锥面的高度则小于上锥面；下锥面内高压燃油经旋流齿产生高速旋转后，由中间的柱面流道喷射而出，雾化后的细油滴从上锥面流道喷射进混燃头内，上锥面的雾化角设计为25°?35。。
4.根据权利要求1所述的海上稠油平台多头自调节油气混燃装置，其特征在于:所述输气管汇和送风管汇通过输气接头分别与各燃气喷嘴和空气喷嘴相联接，燃气喷嘴和空气喷嘴的主气道均采用圆柱面，支气道柱面处的总横截面积等于主气道的截面积； 所述燃气喷嘴支气道的出口分别正对燃油主喷嘴和燃油支喷嘴，且燃气喷嘴支气道的轴线与其主气道、燃油主喷嘴和燃油支喷嘴的轴线处于同一垂面上，同时燃气喷嘴支气道的轴线与水平面间呈30° ; 所述空气喷嘴结构相同，设有两层排列的支气道，每层含有三个沿圆周方向均匀布置的支气道，其中一个空气喷嘴支气道的出口正对燃油主喷嘴，而另外两个空气喷嘴支气道的出口正对两个相邻的燃油支喷嘴，所有空气喷嘴支气道的轴线与水平面间呈15° ; 所述燃油主喷嘴共配置八个燃气喷嘴支气道和十六个空气喷嘴支气道，且各燃气喷嘴支气道和空气喷嘴支气道交错分布，而每个燃油支喷嘴均对应配置一个燃气喷嘴支气道和四个空气喷嘴支气道，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。
5.根据权利要求1所述的海上稠油平台多头自调节油气混燃装置，其特征在于:所述混燃头本体的气流道，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； 所述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。
6.根据权利要求1所述的海上稠油平台多头自调节油气混燃装置，其特征在于:所述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，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； 所述内混燃喷头的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； 所述内混燃喷头的外壁上凹槽数量取为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； 所述外混燃喷头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。
7.根据权利要求1所述的海上稠油平台多头自调节油气混燃装置，其特征在于:所述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； 所述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； 所述燃烧片座采用三角形钢板，每片外螺旋燃烧片配置两个燃烧片座。
8.根据权利要求1所述的海上稠油平台多头自调节油气混燃装置，其特征在于:所述油气混燃控制系统的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，燃气供给充足时，三向转换阀控制输气管汇的进燃气量保证燃料总热值95%的供给，以及输油管汇的进燃油量保证燃料总热值5%的供给； 所述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。
9.根据权利要求1所述的海上稠油平台多头自调节油气混燃装置，其特征在于:所述轴流式驱灰器的电机支座采用三脚架模式，电机的轴线与混燃器本体的轴线相重合； 所述驱灰叶片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；驱灰叶片叶面顶端的法线与水平面相平行，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； 所述驱灰轴顶部的轴头采用锥体，而轴颈的上部与填料密封进行配合； 所述驱灰轴轴颈的中部贯穿有轴端压盖，轴端压盖上部柱体与主罐体凸台的密封腔间隙配合，通过旋紧紧定螺钉使轴端压盖轴向移动，由此压紧密封填料。
10.根据权利要求1所述的海上稠油平台多头自调节油气混燃装置，其特征在于:所述多分支喷淋器所有主干管的轴线处于同一水平面上，每个主干管的横截面积等于其外端所有分支管横截面积的总和；分支管垂直段每列均勾布置三个喷淋嘴，而只有中心分支管每列布置一个喷淋嘴，所有喷淋嘴轴线与水平面呈45°，且喷淋嘴出口的高度均低于混燃头顶端面，喷淋嘴的内外环面均采用圆柱面和圆锥面相结合的结构； 所述变频式送风系统的变频式送风机靠气缸内转子的偏心运转推动转子槽中叶片的容积变化，从而将清洁空气不断吸入、压缩并排出；送风管沿多路换风阀外环面均匀布置，吹风管主干段水平放置，两个支干段分别垂直放置于Y形接头的出口处； 所述变频式送风系统的多路换风阀和电磁控制阀配合使用，油气混燃器正常工作时，电磁控制阀关闭吹风管路，变频式送风机产生的高压空气经多路换风阀统一平均分配后，由送风管输至输气总管并供给各混燃头；烟灰吹扫作业时，电磁控制阀关闭送风管路，变频式送风机产生的高压空气经多路换风阀统一分配后，由吹风管输至混燃器本体的主罐体腔内。
【专利摘要】本发明提供了一种多头自调节油气混燃装置，为海上稠油平台蒸汽发生装置提供热源。燃料供应器依据鼠笼式高压喷嘴和输油气管汇实现燃油雾化、燃气高速喷射和高压送风；多混燃头及其四个扩压混燃腔室实现油气双燃料混燃和燃料热能高效转化；内外双层旋向相反的螺旋燃烧片结合增压室的共同作用产生螺旋式短火焰且火焰分布均匀，同时外螺旋燃烧片可自动调整角度保证短火焰方向和长度的自行调节；油气混燃控制系统保证油气能够任意比例混合，变频式送风系统可以依据燃料供给量自动调整高压风量；轴流式驱灰器实现烟灰自清洁作用，而多分支喷淋器自冲洗后的吹扫作业完成烟灰的双重清洗；整套混燃器的结构紧凑且易于拆装和维护。
【IPC分类】F23D17-00
【公开号】CN104613476
【申请号】CN201510013931
【发明人】刘春花, 刘新福, 王龙庭
【申请人】中国石油大学(华东)
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月12日