油气田用燃烧器的制作方法

本实用新型涉及燃烧设备领域，特别涉及一种油气田用燃烧器。

背景技术：

油气田用燃烧器是一种将燃料和空气以一定方式混合并喷出燃烧的装置，广泛应用于油气生产和输送中。在其应用中，油气田用燃烧器为加热炉供热，再通过加热炉为油品或者天然气加热，以满足油气生产和输送的正常运行。为了降低加热成本，提高加热炉的热效率至关重要，而加热炉的热效率受到油气田用燃烧器功率的影响，因此，提供一种能够提高加热炉热效率的油气田用燃烧器是十分必要的。

现有技术提供了一种油气田用燃烧器，如附图1所示，该油气田用燃烧器包括：壳体1、燃烧组件2、以及控制器和温度检测器(未示出)。其中，壳体1的后端与加热炉M连通，壁上相对设置有两个空气进口101，前端设置有手动点火孔。燃烧组件2由壳体1的前端穿入壳体1并伸入加热炉M内，用于向加热炉M内喷射燃气，燃烧组件2上设置有用于使空气进入的空气过流间隙2a。通过手动点火孔将燃烧组件2喷出的燃气点燃。该油气田用燃烧器的功率调节范围为50％～100％。

设计人发现现有技术至少存在以下问题：

采用现有技术提供的油气田用燃烧器的功率调节范围窄，适用性差，热效率低。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供了一种油气田用燃烧器，可解决上述技术问题。具体技术方案如下：

本实用新型实施例提供了一种油气田用燃烧器，所述油气田用燃烧器包括：

后端与所述加热炉连通，壁上设置有一个空气进口的壳体；

水平设置于所述壳体内，且后端均伸入所述加热炉内的多个燃烧组件和常明点火件；所述燃烧组件用于向所述加热炉内喷射燃气，且所述燃烧组件上设置有空气过流间隙；所述常明点火件用于点火，且向所述加热炉内持续喷出火焰；

用于检测加热炉温度的温度检测器；

与多个所述燃烧组件、以及所述温度检测器电连接的控制器，所述控制器根据所述温度检测器检测到的温度控制每个所述燃烧组件的启停、喷射的燃气流量。

在一种可能的设计中，所述燃烧组件包括：燃气喷嘴、引射管、第一阀体；

所述燃气喷嘴的前端通过第一管线与外界的燃气罐连通，后端伸入所述引射管内，且与所述引射管之间形成所述空气过流间隙；

所述引射管的后端伸入所述加热炉内；

所述第一阀体设置于所述燃气喷嘴与所述燃气罐之间的所述第一管线上，且与所述控制器电连接。

在一种可能的设计中，所述引射管包括：由前至后顺次连通的整流段、混合段、扩压段；

所述整流段的内径由前至后逐渐减小，所述燃气喷嘴伸入所述整流段内；

所述扩压段的前部内径由前至后逐渐增大。

在一种可能的设计中，所述常明点火件包括：燃烧管、电点火件、第二阀体；

所述电点火件的前端通过电缆与外界电源连接，后端伸入所述燃烧管内，用于点火；

所述燃烧管与外界输送燃气和空气混合气的第二管线连通，所述第二阀体设置于所述第二管线上。

在一种可能的设计中，所述电点火件包括：导电杆、点火电嘴、控制开关；

所述导电杆的前端和后端分别与所述电缆、所述点火电嘴电连接，所述导电杆伸入所述燃烧管内，并使所述点火电嘴位于所述燃烧管的后端；

所述控制开关设置于所述导电杆与所述电源之间的电缆上。

在一种可能的设计中，所述油气田用燃烧器还包括：焊接于所述壳体的后端的阻火挡板，且使所述燃烧组件和所述常明点火件穿过。

在一种可能的设计中，所述油气田用燃烧器还包括：设置于所述壳体内的风门；

所述燃气喷嘴穿过所述风门，且所述风门位于所述空气过流间隙的前方。

在一种可能的设计中，所述壳体的前端设置有操作口，所述操作口上可开合地盖装有操作门。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本实用新型实施例提供的油气田用燃烧器，通过控制器根据温度检测器检测到的温度来精确地控制每个燃烧组件喷射的燃气流量，即，通过多个燃烧组件之间的配合作用，拓宽了该油气田用燃烧器的功率调节范围，以更好地适应加热炉工作的各个阶段。本实用新型实施例提供的油气田用燃烧器的功率调节范围宽、可提高加热炉的热效率，节能效果好。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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。

图1是现有技术提供的油气田用燃烧器的俯视图；

图2是本实用新型实施例提供的油气田用燃烧器的俯视图；

图3是本实用新型实施例提供的燃烧组件的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的常明点火件的结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的在操作门打开后，油气田用燃烧器的左视图。

附图标记分别表示：

1-壳体，101-空气进口，102-操作门，

2-燃烧组件，201-燃气喷嘴，202-引射管，2021-整流段，2022-混合段，2a-空气过流间隙，2023-扩压段，203-第一阀体，

3-常明点火件，301-燃烧管，302-电点火件，3021-导电杆，3022-点火电嘴，303-第二阀体，

4-阻火挡板，401-点火门，

5-风门，

6-火焰检测器，

7-观察窗，

8-阻火件,

M-加热炉。

具体实施方式

除非另有定义，本实用新型实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。在对本实用新型实施方式作进一步地详细描述之前，对理解本实用新型实施例一些术语给出定义。

在油田开发前期，需要加热炉提供较多的热量，即加热炉的热负荷较大，而油田开发的后期，由于工作油井的数目减小，加热炉的热负荷减小。而本实用新型实施例提供的油气田用燃烧器的功率可以适用于不同阶段加热炉的热负荷变化。

加热炉的热效率指的是：能量被有效利用的程度，即被加热流体(例如油品)吸收的有效热量与燃料燃烧放出的总热量之比。

油气田用燃烧器的功率调节范围指的是：每个油气田用燃烧器在完全燃烧、排放的烟气中大气污染物满足标准规范要求、稳定燃烧不出现回火及脱火的最小输出功率和最大输出热功率分别与该油气田用燃烧器额定输出热功率的比值范围。

在本实用新型实施例中，“前端”为距离加热炉较远的一端，“后端”为距离加热炉较近的一端。

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

本实用新型实施例提供了一种油气田用燃烧器，如附图2所示，该油气田用燃烧器包括：壳体1、多个燃烧组件2、常明点火件3、以及温度检测器和控制器(未示出)。其中，温度检测器用于检测加热炉M的温度。壳体1的后端与加热炉M连通，壁上设置有一个空气进口101。多个燃烧组件2和常明点火件3均水平设置于壳体1内，且后端均伸入加热炉M内。燃烧组件2用于向加热炉M内喷射燃气，且燃烧组件2上设置有空气过流间隙2a。常明点火件3用于点火，且向加热炉M内持续喷出火焰。控制器与多个燃烧组件2、温度检测器电连接，控制器根据温度检测器检测到的温度控制每个燃烧组件2的启停、喷射的燃气流量。

本实用新型实施例提供的油气田用燃烧器的功率调节范围宽，将其应用于加热炉M中，可提高加热炉M的热效率，以下对本实用新型实施例提供的油气田用燃烧器进行描述：

在应用时，控制常明点火件3点火，并向加热炉M内持续喷出火焰。通过控制器控制多个燃烧组件2向加热炉M内喷射燃气，在此过程中，由空气进口101进入壳体1内的空气，经由空气过流间隙2a进入燃烧组件2内，与燃气混合后喷出，被常明点火件3喷射的火焰引燃，然后在加热炉M内燃烧。

加热炉M在加热过程中，温度检测器实时检测加热炉M内的温度，并将温度信号发送至控制器，控制器处理温度信号，然后向一个或者多个燃烧组件2发出调整喷射的燃气流量的执行指令，一个或者多个燃烧组件2根据执行指令执行相应动作，增加或者减少喷射的燃气流量。

其中，操作员可以通过控制器来设定加热炉在不同热负荷阶段的温度阈值，控制器接收温度检测器检测到的温度信号，并与该温度阈值比较，进一步控制一个或者多个燃烧组件2作出增加或者减少燃气喷射流量的动作。

由于每个燃烧组件2的功率调节范围均具有一定的范围，而整个油气田用燃烧器的功率调节范围由每个燃烧组件2的功率调节范围共同决定。整个油气田用燃烧器的功率调节范围的下限值为：一个燃烧组件2的最小正常运行功率值与该油气田用燃烧器整体的额定功率(即：所有燃烧组件2的额定功率值之和)的比值。整个油气田用燃烧器的功率调节范围的上限值为：所有燃烧组件2的最大正常运行功率值之和，与该油气田用燃烧器整体的额定功率的比值。

加热炉在不同热负荷阶段，需要与其适配功率的油气田用燃烧器来供热。而现有技术提供的油气田用燃烧器的功率仅由一个燃烧组件2来决定，功率调节范围窄，不能适配于加热炉在油田开发过程中的不同热负荷阶段。

举例来说，在油田开发初期，加热炉具有较大的热负荷，所以需要高功率的油气田用燃烧器为加热炉加热。而现有技术提供的油气田用燃烧器不能达到该高功率值，即使增加燃气流量也不能充分燃烧。而本实用新型实施例提供的油气田用燃烧器中，可以通过控制增加多个燃烧组件2的燃气流量，即增加多个燃烧组件2的功率，以使实现油气田用燃烧器的高功率值，进而适用于该阶段的加热炉。

在油田开发后期，加热炉具有较小的热负荷，所以需要低功率的油气田用燃烧器为加热炉来加热。而现有技术提供的油气田用燃烧器不能达到该低功率值，在较低功率时，燃气和空气不能充分燃烧。而本实用新型实施例提供的油气田用燃烧器中，可以通过控制器减少一个或者多个燃烧组件2的燃气流量，甚至可以关闭一部分燃烧组件2，即，减小一个或者多个燃烧组件2的功率，以实现油气田用燃烧器的低功率值，进而适用于该阶段的加热炉。

由上述可知，本实用新型实施例提供的油气田用燃烧器，通过控制器根据温度检测器检测到的温度来精确地控制每个燃烧组件2喷射的燃气流量，即，通过多个燃烧组件2之间的配合作用，拓宽了该油气田用燃烧器的功率调节范围，以更好地适应加热炉M工作的各个阶段。本实用新型实施例提供的油气田用燃烧器的功率调节范围宽、可提高加热炉的热效率，节能效果好。

此外，采用本实用新型实施例提供的油气田用燃烧器还避免了设置多个现有技术提供的油气田用燃烧器和加热炉，提高了热效率，降低生产成本，避免油气田用燃烧器和加热炉的闲置和浪费。通过设置常明点火件3，不仅方便点火，而且向加热炉M内持续喷出火焰，使加热炉M内不受燃烧组件2启停气流冲击的影响，保证了燃烧的稳定性。

作为一种示例，可以将每个燃烧组件2的规格设置为不同，以使每个燃烧组件2具有不同的额定功率，进而获取更宽功率调节范围的油气田用燃烧器。

在本实用新型实施例中，壳体1的后端与加热炉M之间的连接方式有多种，为了方便两者之间的拆装，壳体1的后端可以通过法兰和螺栓组件实现其与加热炉M之间的连接。

控制器可以为可编程逻辑控制器，能够实现内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

燃烧组件2可通过控制器控制其向加热炉M内喷射的燃气流量，并且，为了保证燃气能够充分燃烧，燃烧组件2上还设置有空气过流间隙2a。能够实现上述功能的燃烧组件2可以设置为多种结构，在基于结构简单的前提下，给出以下示例：

如附图3所示，燃烧组件2包括：燃气喷嘴201、引射管202、第一阀体203；燃气喷嘴201的前端通过第一管线与外界的燃气罐连通，后端伸入引射管202内，且燃气喷嘴201与引射管202之间形成空气过流间隙2a；引射管202的后端伸入加热炉M内；第一阀体203设置于燃气喷嘴201与燃气管之间的第一管线上，且与控制器电连接。

外界空气由壳体1的空气进口101进入壳体1内，并由燃气喷嘴201与引射管202之间形成的空气过流间隙2a进入引射管202内，以与由燃气喷嘴201喷入引射管202内的燃气混合，然后由引射管202喷出至加热炉M内，在常明点火件3的引火作用下燃烧。控制器处理接收到温度检测器发送的温度信号后，向第一阀体203发送执行指令，第一阀体203根据执行指令调整开度大小，进而调节了燃气喷嘴201喷射的燃气流量。

其中，引射管202可以设置为多种结构，在基于混合燃气和空气的效果好，引射效果好的前提下，给出以下示例：

如附图3所示，引射管202包括：由前至后顺次连通的整流段2021、混合段2022、扩压段2023；整流段2021的内径由前至后逐渐减小，燃气喷嘴201伸入整流段2021内；扩压段2023的前部内径由前至后逐渐增大。

如此设置整流段2021的内径，调整了空气的流动方向，增大了空气过流间隙2a的进口，便于使空气进入引射管202内。设置混合段2022和扩压段2023，便于空气与燃气在混合段2022内充分混合后，快速进入扩压段2023内，在扩压段2023内流速减小，气压增大，进而以适宜的流速稳定喷出，以在引火作用下稳定燃烧。即，由扩压段2023喷出稳定火焰。

进一步地，为了使扩压段2023喷出稳定火焰，保证火焰的连续性，扩压段2023后端部的内径由前至后逐渐减小。

为了避免引射管202被火焰烧坏，在一种可能的实现方式中，引射管202的壁上设置有阻火层。

可以理解的是，引射管202的内壁、外壁、以及侧壁上均设置有阻火层。

其中，阻火层由无机耐火材料涂覆得到，无机耐火材料可以为微硅粉、硅灰等。

第一阀体203能够通过控制器来控制其开度大小，例如其可以为电磁阀。电磁阀为本领域所熟知的零部件，在此不再赘述。

在本实用新型实施例中，常明点火件3不仅可以点火，还向加热炉M内持续喷出稳定的火焰，以便于加热炉M内燃气的稳定燃烧。常明点火件3可以设置为多种结构，在基于结构简单，容易设置和获取的前提下，给出以下示例：

如附图4所示，常明点火件3包括：燃烧管301、电点火件302、第二阀体303；电点火件302的前端通过电缆与外界电源连接，后端伸入燃烧管301内，用于点火；燃烧管301与外界输送燃气和空气混合气的第二管线连通，第二阀体303设置于第二管线上。

可以理解的是，第二阀体303设置于第二管线上，用于控制外界输送的燃气和空气混合气进入燃烧管301的流量。

打开第二阀体303，使燃气和空气的混合气进入燃烧管301内，与此同时，控制电点火件302点火，使燃烧管301喷出火焰。然后控制电点火件302停止点火，使第二阀体303的开度大小保持不变，燃烧管301向加热炉M内稳定地喷出火焰。

其中，电点火件302可以设置为多种结构，举例来说，如附图4所示，电点火件302包括：导电杆3021、点火电嘴3022、控制开关；导电杆3021的前端和后端分别与电缆、点火电嘴3022电连接，导电杆3021伸入燃烧管301内，并使点火电嘴3022位于燃烧管301的后端；控制开关设置于导电杆3021与电源之间的电缆上。

通过控制开关控制导电杆3021、点火电嘴3022电性导通，点火电嘴3022点火，通过控制开关控制导电杆3021、点火电嘴3022电性断开，则点火电嘴3022停止点火。设置导电杆3021，便于在高温高压的环境下实现其与点火电嘴3022的电性导通，还便于控制点火电嘴3022在燃烧管301内的位置。使点火电嘴3022位于燃烧管301的后端，便于使燃烧管301喷出火焰，避免发生回火。

作为一种示例，导电杆3021包括：导线、套装在导线上的瓷筒。导线的两端分别与外界的电缆和点火电嘴3022电性导通。瓷筒由耐火的陶瓷材料制成，起到保护导线和赋予导电杆3021机械强度的作用。

常明点火件3通过外界输送燃气和空气的混合气体，来实现稳定地喷出火焰，并且还不受燃烧组件2启停时的气流冲击，保证了加热炉M运行的稳定性。

第二阀体303可以为手动阀，方便操作员手动控制进入燃烧管301内的燃气和空气混合气的流量。例如，第二阀体303可以为微调阀，微调阀为本领域技术人员所熟知的结构，在此不再赘述。

为了避免常明点火件3被烧坏，燃烧管301的壁和电点火件302(导电杆3021、点火电嘴3022)的壁上均设置有阻火层。对于阻火层的阐述可参见对燃烧组件2中阻火层的描述。

在现有技术中，也通过设置多个油气田用燃烧器和多个加热炉来满足油田开发的热负荷。但是，多个油气田用燃烧器和多个加热炉本身存在热损耗，降低了热效率。在油田开发后期，关闭一部分油气田用燃烧器，存在油气田用燃烧器和加热炉闲置和浪费现象，还增加了生产的投入成本。在现有技术提供的油气田用燃烧器中，燃烧组件2中的燃料气容易由空气过流间隙2a进入壳体1内，在空气和点火作用下，容易在壳体1内燃烧，产生大量烟气，降低热效率。并且，在现有技术提供的油气田用燃烧器中，需要使空气进口101靠近加热炉M，在空气进口101处设置调节风门，还需要加长燃烧组件2的长度，才能保证壳体1内的燃气和空气流量比相适配，使壳体1和燃烧组件2的结构受限，适应性差。

为了解决上述问题，本实用新型实施例提供的油气田用燃烧器还包括：焊接于壳体1的后端的阻火挡板4，且使燃烧组件2和常明点火件3穿过。

如此设置，具有以下几个效果：(1)使壳体1和燃烧组件2的结构不受限制，将壳体1与加热炉M分隔为两个腔室，使空气只能由燃烧组件2上的空气过流间隙2a进入加热炉M内，便于使空气和燃气之间为最佳配比，以提高加热炉的热效率。(2)防止加热炉M内的火焰喷入壳体1内而烧坏其内部的零部件。(3)设置阻火挡板4还对燃烧组件2和常明点火件3起到支撑作用，方便将燃烧组件2和常明点火件3设置于壳体1内。

进一步地，为了保证外界空气能够快速进入燃烧组件2内，使燃气充分燃烧，如附图2所示，本实用新型实施例提供的油气田用燃烧器还包括：设置于壳体1内的风门5；燃气喷嘴201穿过风门5，且风门5位于空气过流间隙2a的前方。

通过设置风门5，在其与阻火挡板4的限流作用下，改变进入壳体1内空气的流动方向，使空气能够快速地进入空气过流间隙2a内，使空气流量自适应性好，保证了燃气和空气的配比在最佳范围内，使燃气能够充分燃烧。

当壳体1内出现火焰后，容易将与燃烧组件2、常明点火件3等电连接的电缆、以及其他零部件烧毁，为了解决该问题，在一种可能的实现方式中，如附图2所示，本实用新型实施例提供的油气田用燃烧器还包括：均与控制器电连接的火焰检测器6和报警器；火焰检测器6设置于阻火挡板4上，用于检测壳体1内是否有火焰；报警器设置于壳体1外；当火焰检测器6检测到火焰时，控制器控制报警器报警。

火焰检测器6实时检测壳体1内是否有火焰，当检测到火焰时，火焰检测器6将获取的火焰信号处理后，以电信号的形式发送给控制器，控制器接收该电信号并处理，当确定壳体1内出现火焰时，控制器向报警器发出执行指令，报警器接收执行指令并执行报警动作。

火焰检测器6包括：火焰探头和信号处理器。火焰探头用于检测火焰，并将火焰信号发送给信号处理器，信号处理器将该火焰信号处理为电信号，然后发送给控制器。

报警器可以为声音报警器，通过发出声音报警来提醒操作员。

为了方便控制多个燃烧组件2和常明点火件3上的第一阀体203和第二阀体303，且避免环境侵蚀，如附图2所示，壳体1的前端设置有操作口，操作口上可开合地盖装有操作门102。

需要说明的是，由于多个燃烧组件2和常明点火件3均水平设置于壳体1内，所以，多个燃烧组件2和常明点火件3上的第一阀体203、第二阀体303均位于壳体1内。并且，用于与燃烧组件2、常明点火件3连接的第一管线、第二管线、电缆等均穿过壳体1的侧壁，避免影响操作门102的设置。

打开操作门102，方便操作员控制壳体1内的燃烧组件2上的第一阀体203、常明点火件3上的第二阀体303、以及其他零部件。关闭操作门102，避免了外界雨、水、风等环境侵蚀。

其中，操作门102可开合的设置方式有多种，在一种可能的实现方式中：操作门102的一侧边缘与操作口边缘的壁铰接。

通过使操作门102绕着其与壳体1铰接处转动，实现操作门102的开合。

铰接的设置方式简单，容易实现操作门102的可开合。

为了避免关闭操作门102后，操作门102在壳体1内气压作用下自动打开，给出以下几种示例：

作为第一种示例：操作门102上设置有卡接体，操作口边缘的壁上设置有卡接槽，通过使卡接体卡入卡接槽内，使操作门102牢固地闭合。

对于卡接体和卡接槽的具体结构不作限定，能够实现满足卡接即可。

作为第二种示例：操作门102上设置有第一磁性层，操作口边缘的壁上设置有第二磁性层，通过使第一磁性层和第二磁性层相吸，实现操作门102牢固地闭合。

其中，第一磁性层可以为磁铁层，第二磁性层可以为铁、镍、钴等金属材料。

为了便于控制操作门102，操作门102上设置有把手。

为了便于操作员观察加热炉M内的火焰状态，操作门102和阻火挡板4上分别相对设置有观察窗7，参见附图5。

如此设置，方便在油气田用燃烧器外，透过操作门102上的观察窗7、以及阻火挡板4上的观察窗7来观察加热炉M内的火焰状态。

其中，观察窗7通过使用耐火玻璃制得，不仅方便观察，还能够承受800℃～1000℃的高温。

在常明点火件3发生故障而不能顺利点火时，为了保证油气田用燃烧器的正常使用，阻火挡板4上设置有手动点火孔；如附图5所示，手动点火孔上可开合地盖装有点火门401。

在操作门102打开之后，将点火门401打开，使引火件(例如点火棉)由手动点火孔伸入至常明点火件3的后端，将常明点火件3喷出的燃气和空气混合气体点燃，进而使常明点火件3稳定地喷出火焰。

为了避免加热炉M内的火焰由燃烧组件2的空气过流间隙2a喷出至壳体1内，并由壳体1的空气进口101喷出至外界，引起火灾，在一种可能的实现方式中，如附图2所示，本实用新型实施例提供的油气田用燃烧器还包括：阻火件8，阻火件8设置于壳体1的空气进口101处。

其中，阻火件8可以设置为与空气进口101相适配的块体。该阻火器上设置有多个两端分别与壳体1、以及空气进口101连通的细小通道。当火焰通过细小通道时，将会降低至着火点以下，进而阻止火焰蔓延至壳体1外。对于细小通道的内径可以根据具体应用场景来设置，在此不作具体限定。

以下给出本实用新型实施例提供的油气田用燃烧器在油田中的应用示例：

将本实用新型实施例提供的油气田用燃烧器应用于017-H13井时，加热炉M的平均热效率为81.34％，比使用现有技术提供的油气田用燃烧器时的平均热效率增加了11.67％。加热炉M的排烟温度为162.78℃，比使用现有技术提供的油气田用燃烧器时的排烟温度降低了26.07℃。油气田用燃烧器和加热炉M消耗的燃气量比使用现有技术提供的油气田用燃烧器时降低了1.11Nm³/h。

综上，本实用新型实施例提供的油气田用燃烧器能够提高加热炉M的热效率，降低排烟温度和燃气消耗量，将其应用于油田中，降低了生产成本。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。