高效直接接触式热交换器制造技术

本发明专利技术提供一种直接接触式热交换器组件。该直接接触式热交换器包括蒸发器套和内部构件。该内部构件被接纳在蒸发器套内。在蒸发器套和内部构件之间形成有套筒通道。套筒通道构造并布置成使液体流通过。外壳具有相联以使热气通过的内排气室。内部构件还具有多个排气通道，所述排气通道允许一些热气穿过内排气室进入套筒通道中的液体流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高效直接接触式热交换器
技术介绍
用于从液体中产生蒸汽或气体的热力增产设备(例如井下蒸汽发生器系统、高压化学处理系统、提纯清洗工艺系统、泵送设备系统等等)由于蠕变疲劳、腐蚀和磨蚀而容易发生故障。首要的腐蚀源来自从沸水中释放的溶解固体、氯和盐。另一腐蚀源来自燃料(例如硫)。第三腐蚀源来自氧化剂(即，可以引起生锈的溶解氧)。首要的磨蚀源来自于高速的水和气，第二磨蚀源来自于供应管路中的微粒。井下蒸汽发生器的有效性直接关系到其提供高质量蒸汽的能力。热交换所需的长度是与工具长度相关、因此与蒸汽发生器的成本以及安装的复杂性相关的重要问题。尽可能近地向增产地层提供这种高质量蒸汽是提高井下蒸汽发生器系统的效率的关键问题。由于上述原因以及由于对于本领域技术人员来说在阅读和理解本说明书时显而易见的下述其它原因，本领域需要一种蒸发器构造，其提供有效、高效和稳定的蒸汽，以限制井下增产设备疲劳、腐蚀和磨蚀。
技术实现思路
当前系统的上述问题是通过本专利技术的实施例解决的，这可通过阅读和研究下面的说明书明白。下面的概要是举例，而不作为限制。仅仅是为了辅助阅读者理解本专利技术的一些方面而提供的。在一个实施例，提供一种直接接触式热交换器组件。该直接接触式热交换器包括蒸发器套和内部构件。该内部构件被接纳在蒸发器套内。在蒸发器套和内部构件之间形成有套筒通道。套筒通道构造并布置成使液体流通过。外壳具有相联以使热气通过的内排气室。内部构件还具有多个排气通道，所述排气通道允许一些热气穿过内排气室进入套筒通道中的液体流。在另一个实施例中，提供另一种直接接触式热交换器组件。该直接接触式热交换器组件包括长形的圆筒形蒸发器套、圆柱形内部构件和多个突出的翅片。该圆柱形内部构件被接纳在蒸发器套内。所述内部构件具有限定内排气室的内表面。该内部构件构造并布置成使热气通过该内排气室。内部构件的外表面和蒸发器套的内表面间隔开，以形成环状套筒通道，所述环状套筒通道在内部构件的外表面周围延伸。套筒通道构造并布置成使液体流通过。内部构件具有从内排气室延伸到套筒通道中的多个排气通道。排气通道允许在内排气室中流动的热气的至少一部分与套筒通道中流动的液体混合，在套筒通道中形成气体混合物。所述多个突出的翅片中的每个在套筒通道内从内部构件的外表面伸出，以使液体流在套筒通道内采取旋流路径。在另一个实施例中，提供一种形成直接接触式热交换器的方法。该方法包括：使液体本体流过一通道，和将热气注射到所述通道中的运动的液体本体中。附图说明当考虑了详细的描述和下面的附图时，可以更容易地理解本专利技术，而且其进一步的优点和使用将变得更加显而易见，其中：图1是本专利技术一个实施例的直接接触式热交换器组件的侧面透视图；图2是图1中直接接触式热交换器的一部分的放大侧视图；和图3是图1中直接接触式热交换器的另外一部分的放大图；依照惯例，各个所述特征不是按比例绘制的，而是着重绘制了与本专利技术相关的特定特征。在整个附图和正文中附图标记标记相同的元件。具体实施方式在下面详细说明书中，将参照附图，这些附图形成了说明书的一部分，其中说明性地示出了实施本专利技术的具体实施例。这些实施例充分详细地进行了描述，以使本领域技术人员能够实施本专利技术，应当明白，在没有脱离本专利技术的精神和范围的情况下，可以使用其它实施例，并且可以进行各种改变。因此下面的详细说明不作为限制，本专利技术的范围仅仅由权利要求书及其等同物限定。本专利技术的实施例提供了与井下燃烧器一起工作的蒸发器组件。蒸发器组件利用旋流水来提供稳定的蒸发器组件，所述蒸发器组件生成蒸汽和其它高蒸发馏分流体。蒸汽然后被注入到储层中以便生产烃，或被用于向下游机构提供能量。参照图1，示出了一个实施例的蒸发器组件100。蒸发器组件100包括封装蒸发器的套102。蒸发器组件100位于燃烧器200与可选的径向支撑部300之间，所述燃烧器200位于蒸发器组件100的进口端100a，所述径向支撑部300位于蒸发器组件100的出口端100b。在一实施例中，热气发生器200提供了富燃料燃烧。燃烧器200的一个例子示出在共同拥有的专利申请中，即2013年1月18日提交的、专利技术名称为“井下燃烧器(DOWNHOLECOMBUSTOR)”的美国专利申请序列No.13/745,196，该专利申请整体通过引入结合在此，该燃烧器描述在2012年6月25日提交的、专利技术名称为“井下燃烧器的设备和方法(APPARATUSESANDMETHODSIMPLEMENTINGADOWNHOLECOMBUSTOR)”的美国临时申请序列No.61/664,015中。在一实施例中，燃烧器200包括初始点火室(辅助室)和主燃烧室。燃烧器200接收独立的空气流和燃料流，并将它们混合成单个预混合空气/燃料流。相对于通过燃烧器200的空气和燃料的总流，来自预混合注入流的动量以极低的速度搅动点火室。由搅动作用引起的扩散和混合将空气/氧化剂(空气/燃料)的初始混合物变成预混合可燃流。然后，通过一个或多个电热塞将该预混合可燃流点燃。绝缘壁限制了其中的热损失，有助于升高预混合气体的温度。一旦气体达到自燃温度，就发生点火。这种点火作为脉冲，向燃烧器200的主燃烧室发送爆燃波，并在该主燃烧室中点燃主流场。这一旦完成，就关掉所述一个或多个电热塞，初始点火室不再维持燃烧。该系统的一个好处是，只需要较小的功率(300瓦特左右)以稳态加热电热塞。蒸发器组件100使用燃烧器200的燃烧产物加热水以产生蒸汽，如下所述。在图1中，蒸发器组件100的套102显示为透明的，这样可示出内部组件。套102为内部组件提供保护。蒸发器组件的内部组件包括圆柱形内部构件111，圆柱形内部构件111包括转向叶片114和定子116。转向叶片114和定子116位于燃烧器200和径向支撑件300之间。在该实施例中，定子116包括第一定子部分116a、第二定子部分116b和第三定子部分116c。第一定子116a为圆柱形形状，并且具有第一直径。第二定子116b也为圆柱形形状，并且具有第二直径。第三定子116c也为圆柱形形状，并且具有第三直径。第三定子116c的第三直径小于第二定子116b的第二直径，第二定子116b的第二直径小于第一定子116a的第一直径。定子部分116a、116b和116c通过渐缩部104a和104b彼此分离开，所述渐缩部104a和104b在相应的第一、第二和第三定子116a、116b和116c之间提供了减小通道。在该实施例中，定子116a、116b和116c的直径的减小对应于与燃烧器的距离的增大，这降低了驱动所述流通过蒸发器所需的压力，正如下文进一步论述的。图2和图3的部分108和110的放大图进一步示出了蒸发器组件100的部分。具体地，图2的部分108示出了蒸发器组件100的紧挨着燃烧器200的部分。如部分108的放大图所示，蒸发器组件100包括保护系统的蒸发器外套102。组件100包括内排气室118，在内排气室118中，燃烧器将燃烧产物130排出。限定内排气室118包括圆柱形转向叶片部分114和圆柱形定子116。还示出了外套筒通道115，其为形成在蒸发器套102与转向叶片114及定子部分116a、116b和116c之间的环形形状。从燃烧器200进一步向前的是套环112。泵入组件100中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直接接触式热交换器组件，包括：蒸发器套；和被接纳在蒸发器套内的内部构件，在蒸发器套和内部构件之间形成有套筒通道，套筒通道构造并布置成使液体流通过，外壳具有相联以使热气通过的内排气室，所述内部构件还具有多个排气通道，所述排气通道允许一些热气穿过内排气室以进入套筒通道中的液体流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.25 US 61/664,015;2013.03.11 US 13/793,8911.一种直接接触式热交换器组件，包括：长形的、并且为大体上圆柱形的蒸发器套；和被接纳在长形的蒸发器套内的内部构件，在长形的蒸发器套和内部构件之间形成有套筒通道，套筒通道构造并布置成使水流通过，内部构件具有相联以使热气通过的内排气室，所述内部构件还包括：大体上圆柱形的转向叶片，所述转向叶片具有限定内排气室的至少一部分的内表面，转向叶片相联以使热气通过内排气室，转向叶片的外表面和长形的蒸发器套的内表面间隔开以形成套筒通道的一部分，所述套筒通道在转向叶片的外表面周围延伸，转向叶片具有多个长形突出的定向转向翅片，所述定向转向翅片在套筒通道内从转向叶片的外表面伸出，定向转向翅片定位成将套筒通道中的水流引导到围绕内排气室的旋流路径中，和大体上圆柱形的定子，所述定子联接到转向叶片，所述定子具有内表面，定子的所述内表面构造并布置成形成内排气室的至少一部分，定子的外表面和长形的蒸发器套的内表面间隔开以形成套筒通道的至少一部分，所述定子具有多个长形外伸的定向保持翅片，所述定向保持翅片在套筒通道内从定子的外表面伸出，以保持水流的旋流路径，定子具有在内排气室与套筒通道之间延伸的多个排气通道以使得一些热气穿过内排气室以进入到套筒通道中的液体流中。2.如权利要求1所述的直接接触式热交换器组件，其中，每个定向转向翅片包括弯曲表面，所述弯曲表面构造并布置成引导套筒通道中的旋流路径中的水流。3.如权利要求1所述的直接接触式热交换器组件，其中，定向保持翅片中的至少一个还包括限定在第一端和第二端之间的长度，所述第一端成圆角，以最小化螺旋流损失，定向保持翅片的第二端具有通向其中一个排气通道的开口。4.如权利要求1所述的直接接触式热交换器组件，其中，排气通道中的至少一个延伸穿过定子上的相关的定向保持翅片的一部分。5.如权利要求1所述的直接接触式热交换器组件，还包括：圆柱形端部部分，所述圆柱形端部部分具有联接到定子的第一端，所述圆柱形端部部分被接纳在长形的蒸发器套内，所述圆柱形端部部分具有部分地形成内排气室的内表面，圆柱形端部部分还具有外表面，圆柱形端部部分的外表面与长形的蒸发器套间隔开一距离以形成套筒通道的一部分，圆柱形端部部分还具有第二端，圆柱形端部部分的内表面在圆柱形端部部分的第二端具有比在圆柱形端部部分的第一端的直径更窄的直径。6.如权利要求5所述的直接接触式热交换器组件，还包括：圆柱形端部部分的外表面具有台肩；具有第一端和第二端的热增长弹簧，热增长弹簧的第一端接合圆柱形端部部分的台肩；和与长形的蒸发器套的端部相连通的径向支撑件，热增长弹簧的第二端接合径向支撑件的一部分。7.如权利要求5所述的直接接触式热交换器组件，还包括：联接到圆柱形端部部分的第二端的节流端帽，节流端帽具有中心开口，热气能够通过所述中心开口从内排气室流出；和被接纳在节流端帽内的节流构件，节流构件具有从内排气室通向节流端帽的中心开口的节流通道，以在内排气室内形成背压。8.如权利要求1所述的直接接触式热交换器组件，其中，定子还包括：至少第一定子部分和第二定子部分，第一定子部分具有第一直径，第二定子部分具有不同的第二直径；和将具有第一直径的第一定子部分联接到具有第二直径的第二定子部分的至少一个渐缩部。9.一种直接接触式热交换器组件，包括：长形的圆柱形蒸发器套；被接纳在长形的蒸发器套内的圆柱形的内部构件，所述内部构件具有限定内排气室的内表面，该内部构件构造并布置成使热气通过该内排气室，内部构件的外表面和长形的蒸发器套的内表面间隔开，以形成环状套筒通道，所述环状套筒通道在内部构件的外表面周围延伸，环状套筒通道构造并布置成使液体流通过，内部构件具有从内排气室延伸到环状套筒通道中的多个排气通道，排气通道允许在内排气室中流过的热气中的至少一些热气与在环状套筒通道中流过的液体混合，以在环状套筒通道中形成气体混合物；和多个突出的翅片，所述翅片在环状套筒通道内从内部构件的外表面伸出，以使液体流在环状套筒通道内采取旋流路径...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·蒂尔蒙特，J·A·阿里法诺，
申请(专利权)人：阿利安特技术系统公司，
类型：发明
国别省市：美国;US