CN105910086B - 发生器头部结构及其组装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种发生器头部结构及其组装方法，该发生器头部结构包括：头部本体，其内设有喷嘴通道和点火电极通道；位于喷嘴通道内的燃烧喷嘴，其具有喷嘴本体，喷嘴本体的一端具有燃料入口和纯氧入口，其另一端形成有多个隔膜外腔；喷嘴本体内设有与燃料入口相连通的燃料通道，燃料通道的另一端通过多个燃料斜孔与多个隔膜外腔相连通，燃料斜孔沿燃料的喷射方向径向向外倾斜设置；喷嘴本体内还设有与纯氧入口相连通的纯氧通道，纯氧通道的另一端通过多个纯氧斜孔与多个隔膜外腔相连通，纯氧斜孔沿纯氧的喷射方向径向向内倾斜设置；位于点火电极通道内的点火电极。本发明耐高温、耐氧化，该发生器头部结构安全可靠、使用寿命长。

Description

发生器头部结构及其组装方法
技术领域
本发明有关于一种发生器头部结构及其组装方法，尤其有关于一种高压燃烧技术领域中的发生器头部结构及其组装方法。
背景技术
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，可大幅提高单井产能和提高原油采收率。
多元热流体技术用于油砂开采，其核心装备是发生器，目前，对发生器输出的多元热流体成分要求除去氮气或减少氮气含量，主要通过用含氧量90％以上的纯氧与天然气掺混的方式实现高压充分燃烧的需要。
上述发生器燃烧温度高、压力高，而且高温氧化性也极强，现有技术中的位于发生器下方的发生器头部结构不耐高温且不耐氧化；另外，设置在发生器头部结构内的喷嘴也易烧损，而且该喷嘴掺混纯氧、天然气的效果不好，易导致燃烧不稳定。
因此，有必要提供一种新的发生器头部结构及其组装方法，来克服上述缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种发生器头部结构，其耐高温、耐氧化，其内的喷嘴能将纯氧和天然气进行均匀雾化，使匀质雾化的纯氧和天然气在发生器中充分燃烧，该发生器头部结构合理、安全可靠、使用寿命长。
本发明的另一目的是提供一种发生器头部结构的组装方法，通过该组装方法组装成的发生器头部结构耐高温、耐氧化，且能实现纯氧和天然气的均匀雾化，使匀质雾化的纯氧和天然气在发生器中充分燃烧。
本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：
本发明提供一种发生器头部结构，所述发生器头部结构包括：
头部本体，其具有与发生器的燃烧室相对的内端面，所述头部本体内设有喷嘴通道和点火电极通道；
燃烧喷嘴，其位于所述喷嘴通道内；所述燃烧喷嘴具有喷嘴本体，所述喷嘴本体的一端具有燃料入口和纯氧入口，其另一端形成有多个隔膜外腔，多个所述隔膜外腔与所述燃烧室相对设置；所述喷嘴本体内设有燃料通道，所述燃料通道的一端与所述燃料入口相连通，其另一端通过多个燃料斜孔与多个所述隔膜外腔相连通，所述燃料斜孔沿燃料的喷射方向径向向外倾斜设置；所述喷嘴本体内还设有纯氧通道，所述纯氧通道的一端与所述纯氧入口相连通，所述纯氧通道的另一端通过多个纯氧斜孔与多个所述隔膜外腔相连通，所述纯氧斜孔沿纯氧的喷射方向径向向内倾斜设置；
点火电极，其位于所述点火电极通道内，所述点火电极与所述燃烧室相对设置。
在优选的实施方式中，所述头部本体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。
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。
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，所述头部本体内设有进水通道，所述进水通道与所述冷却腔相连通。
在优选的实施方式中，所述纯氧通道为环形通道，所述纯氧通道围设在所述燃料通道的外周。
在优选的实施方式中，所述纯氧通道的环腔宽度与所述纯氧斜孔的直径的比值为2.83；所述燃料通道的直径与所述燃料斜孔的直径的比值为2.0。
在优选的实施方式中，多个所述隔膜外腔沿圆周方向设置在所述喷嘴本体的端面，所述隔膜外腔的外轮廓形状为扇形形状，所述扇形的圆心角为60°～90°。
在优选的实施方式中，所述隔膜外腔为设置在所述喷嘴本体端部的球面凹槽，所述球面凹槽的球面半径为50mm～100mm。
在优选的实施方式中，多个所述纯氧斜孔沿圆周方向间隔设置在所述喷嘴本体内，所述纯氧斜孔的轴线与所述喷嘴本体的轴线之间所形成的锐角为15°～45°。
在优选的实施方式中，多个所述燃料斜孔沿圆周方向间隔设置在所述喷嘴本体内，所述燃料斜孔的轴线与所述喷嘴本体的轴线之间所形成的钝角为135°～175°。
本发明还提供一种上述的发生器头部结构的组装方法，所述组装方法包括如下步骤：
a)将燃烧喷嘴安装在头部本体的喷嘴通道内，将点火电极安装在所述头部本体的点火电极通道内；
b)将所述头部本体密封安装在发生器的燃烧室底端，所述燃烧喷嘴和所述点火电极均与所述燃烧室相对设置。
在优选的实施方式中，在所述步骤a)和所述步骤b)之间还包括步骤a1)安装耐高温隔热层，在所述头部本体与所述燃烧室相对的内端面上安装所述耐高温隔热层，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。
在优选的实施方式中，所述耐高温隔热层的厚度为20mm～30mm。
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，所述头部本体内设有进水通道，所述进水通道与所述冷却腔相连通。
本发明的发生器头部结构及其组装方法的特点及优点是：
一、本发明通过头部本体内设置的燃烧喷嘴，能实现将纯氧和天然气进行均匀雾化，使匀质雾化的纯氧和天然气在发生器中实现高压充分燃烧，该燃烧喷嘴在降低运行成本的基础上实现了多元热流体技术在油砂开采中的应用。
二、本发明头部本体内设置的燃烧喷嘴，通过燃烧喷嘴中径向向内倾斜设置的纯氧斜孔、以及径向向外倾斜设置的燃料斜孔，可保证自喷嘴本体喷出的纯氧和天然气充分掺混雾化，有效保证了天然气喷出后与纯氧的对撞掺混；另外，通过设置在喷嘴本体受火端面的多个隔膜外腔，可使从燃料斜孔喷出的天然气在隔膜外腔内形成一层燃料隔膜层，该燃料隔膜层可将纯氧、天然气高温燃烧辐射的热量带走，有效隔绝了纯氧与喷嘴本体高温下的直接接触，提高了燃烧喷嘴的使用寿命。
三、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连接后，该耐高温隔热层恰好封堵在发生器的燃烧室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于该耐高温隔热层中，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。
四、本发明通过头部本体内的冷却腔的设计，可实现对头部本体进行冷却处理；同时，还可对直面燃烧室的耐高温隔热层进行冷却处理，防止高温烧蚀及天然气与纯氧高温反应损坏头部本体的情况发生。
附图说明
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。
图1为本发明的发生器头部结构的剖视结构示意图。
图2为本发明的发生器头部结构的燃烧喷嘴的剖视结构示意图。
图3为本发明的发生器头部结构的燃烧喷嘴的实施例一的立体图。
图4为本发明的发生器头部结构的燃烧喷嘴的实施例二的立体图。
具体实施方式
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。
实施方式一
如图1至图4所示，本发明提供了一种发生器头部结构，其包括头部本体2、燃烧喷嘴10和点火电极3，其中：头部本体2具有与发生器4的燃烧室41相对的内端面21，所述头部本体2内设有喷嘴通道22和点火电极通道23；燃烧喷嘴10位于所述喷嘴通道22内；所述燃烧喷嘴10具有喷嘴本体1，所述喷嘴本体1的一端具有燃料入口11和纯氧入口12，其另一端形成有多个隔膜外腔13，多个所述隔膜外腔13与所述发生器4的燃烧室41相对设置；其中，所述喷嘴本体1内设有燃料通道14，所述燃料通道14的一端与所述燃料入口11相连通，其另一端通过多个燃料斜孔141与多个所述隔膜外腔13相连通，所述燃料斜孔141沿燃料的喷射方向径向向外倾斜设置；所述喷嘴本体1内还设有纯氧通道15，所述纯氧通道15的一端与所述纯氧入口12相连通，所述纯氧通道15的另一端通过多个纯氧斜孔151与多个所述隔膜外腔13相连通，所述纯氧斜孔151沿纯氧的喷射方向径向向内倾斜设置；点火电极3位于所述点火电极通道23内，所述点火电极3与所述燃烧室41相对设置。
具体是，该发生器头部结构为发生器4的一个部件，在本发明中，该发生器4可为纯氧复合热载体发生器，该发生器头部结构位于发生器4的底部。该发生器头部结构的头部本体2的外周缘通过多个连接件24与发生器4的发生器本体42相连，该发生器本体42上设有燃烧室41和套设在燃烧室41外部的蒸气室43，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。
在本发明中，该头部本体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。
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℃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。
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，在本发明中，该头部本体2内还设有进水通道28，该进水通道28与冷却腔27相连通。
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。
本发明通过冷却腔27的设计，可实现对头部本体2进行冷却处理；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，防止高温烧蚀及天然气与纯氧高温反应损坏头部本体2的情况发生。
根据本发明的一个实施方式，如图2至图4所示，该发生器头部结构内设置的燃烧喷嘴10，能将纯氧和天然气进行均匀雾化，使匀质雾化的纯氧和天然气在发生器4的燃烧室41中实现高压充分燃烧，该燃烧喷嘴10在降低运行成本的基础上实现了多元热流体技术在油砂开采中的应用。
具体是，该燃烧喷嘴10的喷嘴本体1大体呈圆柱体形，其一端面设有燃料入口11和纯氧入口12，其另一端面设有多个隔膜外腔13。在本实施例中，该隔膜外腔13为设置在喷嘴本体1端部的凹槽。该些隔膜外腔13与燃烧室41相对设置。
燃料通道14设置在喷嘴本体1的中心轴线处，其一端与燃料入口11相连通，其另一端连通有多个燃料斜孔141，该些燃料斜孔141分别与多个隔膜外腔13相连通，在本发明中，燃料斜孔141的数量与隔膜外腔13的数量相同，每个隔膜外腔13对应与一个燃料斜孔141相通。该些燃料斜孔141沿圆周方向等间隔设置在喷嘴本体1内，该燃料斜孔141沿燃料的喷射方向径向向外倾斜设置，也即，以喷嘴本体1的轴线为中心，该燃料斜孔141自喷嘴本体1的轴线以径向向外并朝向隔膜外腔13的方向喷射燃料，从而使燃料呈发散状从喷嘴本体1的端面喷出。在本实施例中，燃料通道14内用于通入天然气气体。
纯氧通道15设置在喷嘴本体1内，在本实施例中，该纯氧通道15为环形通道，该纯氧通道15围设在燃料通道14的外周。在本发明中，喷嘴本体1的一端可设有多个纯氧入口12，在喷嘴本体1内对应每个纯氧入口12可设有一个纯氧进入通道152，该纯氧通道15的一端通过多个纯氧进入通道152与多个纯氧入口12相连通，该些纯氧进入通道152可为沿圆周方向等间隔设置在喷嘴本体1内的独立通孔；该纯氧通道15的另一端连通有多个纯氧斜孔151，该些纯氧斜孔151分别与多个隔膜外腔13相连通，在本发明中，纯氧斜孔151的数量与隔膜外腔13的数量相同，每个隔膜外腔13对应与一个纯氧斜孔151相通。该些纯氧斜孔151沿圆周方向等间隔设置在喷嘴本体1内，该纯氧斜孔151沿纯氧的喷射方向径向向内倾斜设置，也即，以喷嘴本体1的轴线为中心，该纯氧斜孔151以径向向内并朝向喷嘴本体1的轴线方向自隔膜外腔13喷射出纯氧，从而使纯氧呈收缩状从喷嘴本体1的端面喷出。在本实施例中，纯氧通道15内用于通入纯氧气体，该纯氧气体为含氧量90％以上的纯氧气体。
本发明通过径向向内倾斜设置的纯氧斜孔151、以及径向向外倾斜设置的燃料斜孔141，可保证自喷嘴本体1喷出的纯氧和天然气充分掺混雾化，有效保证了天然气喷出后与纯氧的对撞掺混；另外，通过设置在喷嘴本体1端面的多个隔膜外腔13，可使从燃料斜孔141喷出的天然气在隔膜外腔13内形成一层燃料隔膜层，在本发明中，该燃料隔膜层的厚度为0.5mm～1.5mm，其可阻绝喷嘴本体1的受火端面直接受火，该燃料隔膜层可将纯氧、天然气高温燃烧辐射的热量带走，有效隔绝了纯氧与喷嘴本体1高温下的直接接触，起到了降低喷嘴本体1的金属端面温度的作用，提高了燃烧喷嘴的使用寿命。
在本发明的一实施方式中，所述纯氧通道15的环腔宽度D与所述纯氧斜孔151的直径R1的比值为2.83，也即，D/R1＝2.83。使通入纯氧通道15内的高压纯氧按照1:8的压缩比自纯氧通道15喷入纯氧斜孔151内，最后喷射形成射流自喷嘴本体1的隔膜外腔13喷出。
进一步的，所述燃料通道14的直径R2与所述燃料斜孔141的直径R3的比值为2.0，也即，R2/R3＝2.0。使通入燃料通道14内的高压天然气按照1:4的压缩比自燃料通道14喷入燃料斜孔141内，最后喷射形成射流自喷嘴本体1的隔膜外腔13喷出。
本发明通过对纯氧通道15的环腔宽度D与纯氧斜孔151的直径R1的比值设计、以及对燃料通道14的直径R2与燃料斜孔141的直径R3的比值设计，可使自喷嘴本体1喷出的天然气和纯氧，按照一定配比和速度对撞掺混后，在纯氧复合热载体发生器的燃烧室内充分燃烧而生成二氧化碳，燃烧产物中氮气含量少，符合后期生产作业的要求。
在本发明的一个实施方式中，多个所述隔膜外腔13沿圆周方向设置在所述喷嘴本体1的端面，所述隔膜外腔13的外轮廓形状为扇形形状，所述扇形的圆心角θ1为60°～90°。
具体是，该隔膜外腔13为设在喷嘴本体1受火端面的弧形凹槽，如图3所示，在喷嘴本体1的端面设有四个隔膜外腔13，该四个隔膜外腔13沿圆周方向依次连接；如图4所示，该喷嘴本体1的端面设有八个隔膜外腔13，该八个隔膜外腔13沿圆周方向依次连接。当然，在本发明的其他实施例中，喷嘴本体1的受火端面根据实际生产需要可设有五个、六个或其它数量的隔膜外腔13，在此不作限制。
从喷嘴本体1的受火端面看，该隔膜外腔13的外轮廓形状为扇形形状，以使喷入隔膜外腔13内的天然气气流呈扇形形状流动，该扇形的圆心角θ1为60°～90°，圆心角θ1的大小可根据设置在喷嘴本体1受火端面的隔膜外腔13的数量而定。
进一步的，在本发明中，该隔膜外腔13为设置在喷嘴本体1端部的球面凹槽，该球面凹槽的球面半径为50mm～100mm。该球面凹槽的外边缘切线F与喷嘴本体1的受火端面之间所形成的锐角θ2为5°～15°。
本发明通过将隔膜外腔13设计为球面凹槽状，可使天然气自燃料斜孔141喷入隔膜外腔13后，天然气会沿着球凹面形成天然气气膜，该天然气气膜即为燃料隔膜层，且天然气从球面凹槽状的隔膜外腔13内喷出喷嘴本体1的受火端面时是内收的，之后全部天然气与自纯氧斜孔151喷出的纯氧对撞掺混出喷嘴本体1并离开喷嘴本体1的受火端面，为纯氧、天然气在发生器的燃烧室内的充分燃烧提供保障。
在本发明的一个实施方式中，多个纯氧斜孔151沿圆周方向等间隔设置在喷嘴本体1内，该纯氧斜孔151的轴线与喷嘴本体1的轴线之间所形成的锐角θ3为15°～45°。进一步的，多个燃料斜孔141沿圆周方向间隔设置在喷嘴本体1内，该燃料斜孔141的轴线与喷嘴本体1的轴线之间所形成的钝角θ4为135°～175°。
具体是，该纯氧斜孔151的轴线与燃料斜孔141的轴线大体呈垂直的状态设置，且该燃料斜孔141的轴线与喷嘴本体1的受火端面之间形成的锐角θ5为5°～45°，优选的，锐角θ5可为30°。
本发明通过多个燃料斜孔141将高压天然气按照135°～175°射角喷出喷嘴本体1，并在喷嘴本体1的隔膜外腔13形成60°～90°的扇形气流面，保证了天然气对喷嘴本体1受火端面形成燃料隔膜层，之后与自纯氧斜孔151喷出的纯氧气流对撞掺混雾化，利用扇形气流将纯氧和天然气高温燃烧辐射的热量带走，隔绝了纯氧与喷嘴本体1高温下的直接接触，提高了燃烧喷嘴10的使用寿命。
在本发明的一个实施方式中，该纯氧斜孔151的直径R1为1.25mm～4.35mm；该燃料斜孔141的直径R3为0.25mm～1.35mm。
本发明的发生器头部结构，特别适用于纯氧复合热载体发生器的纯氧、天然气直喷雾化、均质掺混实现高温高压充分燃烧，属于高压燃烧的技术领域。该发生器头部结构的燃烧喷嘴10可将纯氧和天然气喷射至发生器4的燃烧室41内，通过燃烧喷嘴10均匀雾化纯氧和天然气，使匀质雾化的纯氧和天然气在燃烧室41中能够高压充分燃烧；另外，通过头部本体2内的冷却腔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，防止高温烧蚀及天然气与纯氧高温反应损坏头部本体2的情况发生。
实施方式二
如图1至图4所示，本发明还提供一种发生器头部结构的组装方法，所述组装方法为实施方式一的发生器头部结构的组装方法，所述的发生器头部结构的结构、工作原理和有益效果与实施方式一相同，在此不再赘述。所述组装方法包括如下步骤：
a)将燃烧喷嘴10安装在头部本体2的喷嘴通道22内，将点火电极3安装在所述头部本体2的点火电极通道23内；
b)将所述头部本体2密封安装在发生器4的燃烧室41底端，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。
具体是，在步骤a)中，在头部本体2内安装完燃烧喷嘴10和点火电极3后，进行步骤b)，将安装有燃烧喷嘴10和点火电极3的头部本体2通过其外周缘设置的多个连接件24与发生器4的发生器本体42相连，在本发明中，该发生器4可为纯氧复合热载体发生器，发生器本体42具有燃烧室41及套设在燃烧室41外部的蒸气室43，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，燃烧喷嘴10和点火电极3均与燃烧室41相对设置。其中，在头部本体2与发生器本体42之间可设有密封圈251，以有效保护头部本体2与发生器本体42之间的密封性能。
在本发明中，在步骤a)和步骤b)之间还包括步骤a1)安装耐高温隔热层26，在头部本体2与燃烧室41相对的内端面21上安装耐高温隔热层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内。
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，在本实施例中，该耐高温隔热层26的厚度为20mm～30mm，其可承受3000℃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，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，有效阻绝燃烧室41与头部本体2的直接接触，以保护头部本体2，延长头部本体2的使用寿命。
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，在本发明中，该头部本体2内还设有进水通道28，该进水通道28与冷却腔27相连通。
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。
本发明通过冷却腔27的设计，可实现对头部本体2进行冷却处理；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，防止高温烧蚀及天然气与纯氧高温反应损坏头部本体2的情况发生。
本发明特别适用于纯氧复合热载体发生器的纯氧、天然气直喷雾化、均质掺混实现高温高压充分燃烧，属于高压燃烧的技术领域。通过该组装方法组装后的发生器头部结构，其内的燃烧喷嘴10可将纯氧和天然气喷射至发生器4的燃烧室41内，均匀雾化纯氧和天然气，使匀质雾化的纯氧和天然气在发生器4的燃烧室41中能够高压充分燃烧；另外，通过头部本体2内的冷却腔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，防止高温烧蚀及天然气与纯氧高温反应损坏头部本体2的情况发生。
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。

Claims (14)

1.一种发生器头部结构，其特征在于，所述发生器头部结构包括：
头部本体，其具有与发生器的燃烧室相对的内端面，所述头部本体内设有喷嘴通道和点火电极通道；
燃烧喷嘴，其位于所述喷嘴通道内；所述燃烧喷嘴具有喷嘴本体，所述喷嘴本体的一端具有燃料入口和纯氧入口，其另一端形成有多个隔膜外腔，多个所述隔膜外腔与所述燃烧室相对设置；所述喷嘴本体内设有燃料通道，所述燃料通道的一端与所述燃料入口相连通，其另一端通过多个燃料斜孔与多个所述隔膜外腔相连通，所述燃料斜孔沿燃料的喷射方向径向向外倾斜设置；所述喷嘴本体内还设有纯氧通道，所述纯氧通道的一端与所述纯氧入口相连通，所述纯氧通道的另一端通过多个纯氧斜孔与多个所述隔膜外腔相连通，所述纯氧斜孔沿纯氧的喷射方向径向向内倾斜设置；
点火电极，其位于所述点火电极通道内，所述点火电极与所述燃烧室相对设置。
2.如权利要求1所述的发生器头部结构，其特征在于，所述头部本体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。
3.如权利要求2所述的发生器头部结构，其特征在于，所述耐高温隔热层的材料为钨、钽、铼或锇。
4.如权利要求2或3所述的发生器头部结构，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，所述头部本体内设有进水通道，所述进水通道与所述冷却腔相连通。
5.如权利要求1所述的发生器头部结构，其特征在于，所述纯氧通道为环形通道，所述纯氧通道围设在所述燃料通道的外周。
6.如权利要求5所述的发生器头部结构，其特征在于，所述纯氧通道的环腔宽度与所述纯氧斜孔的直径的比值为2.83；所述燃料通道的直径与所述燃料斜孔的直径的比值为2.0。
7.如权利要求1所述的发生器头部结构，其特征在于，多个所述隔膜外腔沿圆周方向设置在所述喷嘴本体的端面，所述隔膜外腔的外轮廓形状为扇形形状，所述扇形的圆心角为60°～90°。
8.如权利要求1或7所述的发生器头部结构，其特征在于，所述隔膜外腔为设置在所述喷嘴本体端部的球面凹槽，所述球面凹槽的球面半径为50mm～100mm。
9.如权利要求5所述的发生器头部结构，其特征在于，多个所述纯氧斜孔沿圆周方向间隔设置在所述喷嘴本体内，所述纯氧斜孔的轴线与所述喷嘴本体的轴线之间所形成的锐角为15°～45°。
10.如权利要求5所述的发生器头部结构，其特征在于，多个所述燃料斜孔沿圆周方向间隔设置在所述喷嘴本体内，所述燃料斜孔的轴线与所述喷嘴本体的轴线之间所形成的钝角为135°～175°。
11.一种如权利要求1～10中任一项所述的发生器头部结构的组装方法，其特征在于，所述组装方法包括如下步骤：
a)将燃烧喷嘴安装在头部本体的喷嘴通道内，将点火电极安装在所述头部本体的点火电极通道内；
b)将所述头部本体密封安装在发生器的燃烧室底端，所述燃烧喷嘴和所述点火电极均与所述燃烧室相对设置。
12.如权利要求11所述的组装方法，其特征在于，在所述步骤a)和所述步骤b)之间还包括步骤a1)安装耐高温隔热层，在所述头部本体与所述燃烧室相对的内端面上安装所述耐高温隔热层，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。
13.如权利要求12所述的组装方法，其特征在于，所述耐高温隔热层的厚度为20mm～30mm。
14.如权利要求12所述的组装方法，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，所述头部本体内设有进水通道，所述进水通道与所述冷却腔相连通。
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