一種基于鉆井柴油機余熱回收及利用的供熱裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于鉆井柴油機余熱回收及利用的供熱裝置及方法。該裝置包括鍋爐、分汽缸、水罐、給水泵、管道、輔熱裝置和蓄熱器，所述鍋爐有柴油機煙氣入口和排煙口，鍋爐出汽端通過管道連接分汽缸，鍋爐進水端通過管道連接有給水泵和水罐，鍋爐進水端的管道上還接有壓縮空氣提供裝置，所述輔熱裝置通過管道連接在鍋爐的兩端，鍋爐出汽端的管道還連接有蓄熱器。該回收方法包括鉆井柴油機產(chǎn)生的煙氣通過管道進入鍋爐，加熱鍋爐里面的水，鍋爐里面加熱后產(chǎn)生的水蒸氣通過管道進入分汽缸，分汽缸為各用戶提供熱量等步驟。本發(fā)明節(jié)能增效，綠色環(huán)保，安全可靠。
【專利說明】一種基于鉆井柴油機余熱回收及利用的供熱裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利屬于油田鉆井隊現(xiàn)場用的設(shè)備，是一種基于鉆井柴油機余熱回收及利用的供熱裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，鉆井隊通常配備多臺柴油發(fā)動機，用于帶動泥漿泵、鉆機等等設(shè)備，而柴油機正常工作時產(chǎn)生的熱能只有約35%轉(zhuǎn)化為機械能，其余有35%隨著高溫廢氣排出，還有25%通過散熱帶走，另有5%用于柴油機內(nèi)耗。這種高溫的廢氣直接排入大氣中，造成了能源的浪費。隨著技術(shù)的發(fā)展和節(jié)能減排要求的提高，依靠現(xiàn)有的技術(shù)，完全可以將柴油機高溫廢氣中的余熱進行回收利用，用來替代鉆井隊現(xiàn)有的冬防鍋爐，既符合國家節(jié)能減排政策的要求，還可以為鉆井隊降低冬防費用，減少冬季鉆井的生產(chǎn)成本。
[0003]目前關(guān)于鉆井柴油機余熱回收裝置有很多種，比如中國專利號為“ZL201120415114.4”，專利名稱為“鉆井用柴油機的尾氣余熱回收系統(tǒng)”就公開了鉆井柴油機的尾氣余熱回收的系統(tǒng)，類似的技術(shù)還有很多。
[0004]但是目前的鉆井柴油機余熱回收裝置和技術(shù)存在著以下的問題:
[0005]一、普通鉆井柴油機余熱回收裝置工作時，鍋爐中產(chǎn)生的飽和蒸汽在管道內(nèi)流動時，由于散熱冷卻，一部分變成了液態(tài)水，蒸汽損耗較大。
[0006]二、鉆井柴油機余熱回收裝置工作時，運行一段時間后煙氣背壓增大，影響柴油機的正常工作。
[0007]三、鉆井柴油機余熱回收裝置工作時，管道內(nèi)流通水或者水蒸氣，但是當該設(shè)備停止運行時，在管道內(nèi)會有存水，當溫度低于零度以后，管道內(nèi)的存水會結(jié)冰，結(jié)冰可能堵塞管道影響設(shè)備的再次運行，也有可能直接導致管道爆裂。
[0008]四、在鉆井工作過程中，柴油機有時候是低負荷運行的，由于柴油機的低負荷運行，所以排出的廢氣余熱就不足，廢氣余熱不足就會影響產(chǎn)汽量，影響用戶使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的鉆井柴油機余熱回收裝置和回收技術(shù)中的不足，采取了利用井場原有的壓縮空氣來清掃管道中存水和增加了輔熱裝置等技術(shù)，設(shè)計出了一種新型的基于鉆井柴油機余熱回收及利用的供熱裝置和回收技術(shù)，本技術(shù)確保了該裝置運行的可靠性。
[0010]為此，本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案:該裝置包括鍋爐、分汽缸、水罐、給水泵、管道、輔熱裝置和蓄熱器，所述鍋爐有柴油機煙氣入口和排煙口，鍋爐出汽端通過管道連接分汽缸，鍋爐進水端通過管道連接有給水泵和水罐，鍋爐進水端的管道上還接有壓縮空氣提供裝置，所述輔熱裝置通過管道連接在鍋爐的兩端，鍋爐出汽端的管道還連接有蓄熱器。
[0011]壓縮空氣提供裝置可以是壓縮孔空氣管道，由從現(xiàn)場直接接入壓縮空氣，也可以壓縮空氣機，還可以是壓縮空氣儲罐。在裝置停止運行時，壓縮空氣提供裝置通過壓縮空氣管道往管道中吹壓縮空氣，此舉可以將所停運范圍內(nèi)的存水吹出，防止水凍成冰，可防止嚴寒對設(shè)備造成的損壞。
[0012]優(yōu)選的，所述該裝置連接多臺鉆井柴油機，鍋爐的數(shù)量與鉆井柴油機的臺數(shù)相同，各鍋爐之間進行并連。
[0013]優(yōu)選的，所述鍋爐為帶有過熱器的鍋爐，所述輔熱裝置采用電磁鍋爐。過熱器可以將飽和蒸汽加熱成過熱蒸汽，可以有效地消除或者減少蒸汽在沿途管道的損失。電磁鍋爐利用電磁感應(yīng)原理，其體積小、受熱面積大、升溫速度快，不易結(jié)垢。
[0014]優(yōu)選的，所述給水泵與鍋爐之間的管道上還連接換熱器，換熱器連接到鉆井柴油機機身循環(huán)水水管。鉆井柴油機工作的時候機身會產(chǎn)生大量的熱，此時需要水進行冷卻，循環(huán)水溫度升高，經(jīng)過換熱器以此來提高給水泵與鍋爐之間的管道內(nèi)的水，管道內(nèi)的水進入鍋爐內(nèi)。此種設(shè)計，將鉆井柴油機機身內(nèi)高溫循環(huán)水的熱量進行了利用，最大限度的回收了鉆井柴油機的余熱。
[0015]優(yōu)選的，所述柴油機煙氣入口安裝有三通擋板閥。三通擋板閥能根據(jù)柴油機排氣背壓值調(diào)節(jié)煙氣排空量，從而保證柴油機的正常運行。所述鍋爐、分汽缸、水罐、給水泵、輔熱裝置和蓄熱器的兩端管道均安裝有閥門，所述壓縮空氣提供裝置上有閥門。安裝閥門的作用是可以控制該設(shè)備是否需要連接到管網(wǎng)。
[0016]優(yōu)選的，所述水罐有進水管道，水罐與給水泵之間還接有水處理裝置和軟水箱，所述分汽缸有管道連接水罐，管道上帶有閥門。水處理裝置和軟水箱是為了保證管網(wǎng)中水質(zhì)滿足鍋爐正常運行要求。
[0017]一種基于鉆井柴油機余熱回收及利用的供熱方法，所述方法包括如下步驟:
[0018]一、鉆井柴油機產(chǎn)生的煙氣通過管道進入鍋爐，加熱鍋爐里面的水，鍋爐里面加熱后產(chǎn)生的水蒸氣通過管道進入分汽缸，分汽缸為各用戶提供熱量；
[0019]二、當分汽缸中蒸汽壓力高于某一設(shè)定值時，一部分蒸汽自動進入蓄熱器儲存；當分汽缸中蒸汽壓力低于某一設(shè)定值時，蓄熱器放熱補充蒸汽；從而維持分汽缸中蒸汽壓力以滿足用戶需求；
[0020]三、如果鉆井柴油機低負荷運行，廢氣余熱不足，蓄熱器放熱尚不能維持蒸汽壓力時，開啟輔熱裝置，由輔熱裝置提供水蒸汽以滿足用戶的臨時需求；
[0021]四、鍋爐正常運行水位由給水泵從水罐中將水泵入鍋爐來維持；
[0022]五、當鍋爐停止運行時，利用壓縮空氣吹入管道，將所停運范圍內(nèi)的存水吹出。
[0023]優(yōu)選的，在所述步驟一中，鉆井柴油機廢氣通過管道進入鍋爐之前，在管道上裝有三通擋板閥，當鉆井柴油機排氣背壓過高時，煙氣通過三通擋板閥中的排空門放出一部分或者全部煙氣，該步驟中的鍋爐為帶有過熱器的鍋爐，過熱器將蒸汽換成過熱蒸汽，同時，鉆井柴油機機身上的高溫循環(huán)水通過換熱器加熱管道里的低溫水，加熱后的水流入鍋爐里，從而提高了鍋爐內(nèi)的水溫。
[0024]鉆井柴油機工作的時候機身會產(chǎn)生大量的熱，此時需要水進行冷卻，循環(huán)水溫度升高，經(jīng)過換熱器以此來提高給水泵與鍋爐之間的管道內(nèi)的水，管道內(nèi)的水進入鍋爐內(nèi)。此種設(shè)計，將鉆井柴油機機身內(nèi)高溫循環(huán)水的熱量進行了利用，最大限度的回收了鉆井柴油機的余熱。
[0025]優(yōu)選的，在所述步驟四中，所述輔熱裝置采用電磁鍋爐提供水蒸汽進入管道。[0026]優(yōu)選的，在所述步驟五中，所述水罐中的水經(jīng)過水處理裝置進行處理，再進入軟水箱，然后由給水泵泵入鍋爐，此時，通過管道將分汽缸的冷凝水或少量蒸汽接入水罐或者軟水箱中，提高水的溫度防止水凍結(jié)。
[0027]本發(fā)明的有益效果在于:
[0028]1.節(jié)能增效:裝置不僅回收了鉆井柴油機排出的高溫廢氣余熱，而且就也回收了鉆井柴油機在運轉(zhuǎn)時用來冷卻的循環(huán)水的余熱，該裝置能夠完全替代現(xiàn)有的保障冬季正常生產(chǎn)用的加熱鍋爐。不需要燃料成本消耗。對于北方高寒油區(qū)，冬防保溫將持續(xù)5-6個月，節(jié)能增效更加明顯。
[0029]2.綠色環(huán)保:該裝置可完全替代原有的燃料燃燒鍋爐。100%杜絕了原燃料燃燒鍋爐二氧化硫(S02)和二氧化碳(C02)的排放。本裝置還可大幅降低柴油機排氣噪音，改善工作環(huán)境和周圍居民的生活環(huán)境。
[0030]3.運行可靠:柴油機正常運行時，通過余熱鍋爐正常供熱，當柴油機低負荷運行時，啟動電磁輔熱設(shè)備進行加熱，保證鉆井生產(chǎn)用汽的供應(yīng)。該裝置配有空氣吹掃口，停用時用壓縮空氣吹出裝置內(nèi)存水，可防止嚴寒對設(shè)備造成的損壞。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1是本發(fā)明實施例一的一種基于鉆井柴油機余熱回收及利用的供熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖2是本發(fā)明實施例二的一種基于鉆井柴油機余熱回收及利用的供熱裝置帶兩臺鉆井柴油機和水處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖并通過【具體實施方式】來進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0034]實施例一:
[0035]圖1是按單臺鉆井柴油機配備單臺鍋爐的典型系統(tǒng)示意圖。該裝置包括鍋爐1、分汽缸2、水罐3、給水泵4、管道5、輔熱裝置和蓄熱器6，本實施例中輔熱裝置采用電磁鍋爐7。鍋爐I為帶有過熱器的鍋爐1，鍋爐I有柴油機煙氣入口 8和排煙口 9，鍋爐I出汽端13通過管道5連接分汽缸2，鍋爐I進水端10通過管道5連接有給水泵4和水罐3，鍋爐I進水端10的管道5上還接有壓縮空氣提供裝置，該實施例的壓縮空氣提供裝置采用壓縮空氣儲罐11，該壓縮空氣儲罐11提供壓縮空氣通過壓縮空氣管道12連接到管道5中。所述電磁鍋爐7通過管道5連接在鍋爐I的兩端，鍋爐I出汽端13的管道5還連接有蓄熱器6。所述柴油機煙氣入口 8安裝有三通擋板閥14。所述鍋爐1、分汽缸2、水罐3、給水泵4、電磁鍋爐7、蓄熱器6和壓縮空氣儲罐11的兩端管道5均安裝有閥門15。所述給水泵4與鍋爐I之間的管道5上還連接換熱器18，換熱器18連接到鉆井柴油機機身循環(huán)水水管19。
[0036]該裝置工作時，由鉆井柴油機的高溫煙氣從管道5經(jīng)過三通擋板閥14，當鉆井柴油機排氣背壓過高時，煙氣通過三通擋板閥14中的排空門放出一部分或者全部煙氣，高溫煙氣從三通擋板閥14進入鍋爐I。鍋爐I中的過熱器可以將蒸汽換成過熱蒸汽，可以有效地消除或者減少蒸汽在沿途管道5的損失。
[0037]當分汽缸2中蒸汽壓力高于某一設(shè)定值時，一部分蒸汽自動進入蓄熱器6儲存；當分汽缸2中蒸汽壓力某一設(shè)定值時，蓄熱器6放熱補充蒸汽；從而維持分汽缸2中蒸汽壓力以滿足用戶需求；
[0038]如果鉆井柴油機低負荷運行，廢氣余熱不足，蓄熱器6放熱尚不能維持蒸汽壓力時，開啟電磁鍋爐7，由電磁鍋爐7提供水蒸汽以滿足用戶的臨時需求；
[0039]鍋爐I中水不斷消耗，由給水泵4從水罐3中將水泵入鍋爐I ;具體的是水從水罐3中泵到管道5中，管道5中的低溫水經(jīng)過換熱器18，由于，換熱器18連接到鉆井柴油機機身循環(huán)水水管19，從鉆井柴油機機身過來的高溫水，通過過熱器，提高了給水泵4與鍋爐I之間的管道5內(nèi)的水，管道5內(nèi)的水再進入鍋爐I內(nèi)。
[0040]然后，通過高溫煙氣繼續(xù)加熱鍋爐I里面的水，鍋爐I里面加熱后產(chǎn)生的水蒸氣通過管道5進入分汽缸2，分汽缸2為各用戶提供熱量。
[0041]當鍋爐I停止運行時，壓縮空氣儲罐11提供壓縮空氣，壓縮空氣通過壓縮空氣管道12，將壓縮空氣吹入管道5，并將所停運范圍內(nèi)的存水吹出。
[0042]實施例二:
[0043]如圖2，該裝置，水罐3有進水管道，水罐3與給水泵4之間還接有水處理裝置16和軟水箱17，所述分汽缸2有管道5連接水罐3，管道5上帶有閥門15。水處理裝置16和軟水箱17是為了保證管網(wǎng)中水的純凈，過濾掉雜質(zhì)。
[0044]同時，通過管道5將分汽缸2中的冷凝水或者少量蒸汽接入水罐3或者軟水箱17中，提高水的溫度防止水凍結(jié)。
[0045]此時有兩臺鉆井柴油機分別連接有兩個鍋爐1，兩個鍋爐I之間采用并連，這樣的設(shè)計可以適用兩臺鉆井柴油機，同樣也可以是多臺鉆井柴油機進行并連。
[0046]該實施例與實施例一相比，除上述三點變化以外，其他沒有變化。
[0047]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護范圍為準。
【權(quán)利要求】
1.一種基于鉆井柴油機余熱回收及利用的供熱裝置，其特征在于:該裝置包括鍋爐、分汽缸、水罐、給水泵、管道、輔熱裝置和蓄熱器，所述鍋爐有柴油機煙氣入口和排煙口，鍋爐出汽端通過管道連接分汽缸，鍋爐進水端通過管道連接有給水泵和水罐，鍋爐進水端的管道上還接有壓縮空氣提供裝置，所述輔熱裝置通過管道連接在鍋爐的兩端，鍋爐出汽端的管道還連接有蓄熱器。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于鉆井柴油機余熱回收及利用的供熱裝置，其特征在于，所述該裝置連接多臺鉆井柴油機，鍋爐的數(shù)量與鉆井柴油機的臺數(shù)相同，各鍋爐之間進行并連。
3.如權(quán)利要求2所述的一種基于鉆井柴油機余熱回收及利用的供熱裝置，其特征在于，所述鍋爐為帶有過熱器的鍋爐，所述輔熱裝置采用電磁鍋爐。
4.如權(quán)利要求2所述的一種基于鉆井柴油機余熱回收及利用的供熱裝置，其特征在于，所述給水泵與鍋爐之間的管道上還連接換熱器，換熱器連接到鉆井柴油機機身循環(huán)水水管。
5.如權(quán)利要求2所述的一種基于鉆井柴油機余熱回收及利用的供熱裝置，其特征在于，所述柴油機煙氣入口安裝有三通擋板閥，所述鍋爐、分汽缸、水罐、給水泵、輔熱裝置和蓄熱器的兩端管道均安裝有閥門，所述壓縮空氣提供裝置上有閥門。
6.如權(quán)利要求2所述的一種基于鉆井柴油機余熱回收及利用的供熱裝置，其特征在于，所述水罐有進水管道，水罐與給水泵之間還接有水處理裝置和軟水箱，所述分汽缸有管道連接水罐，管道上帶有閥門。
7.一種利用權(quán)利要求1所述裝置的基于鉆井柴油機余熱回收及利用的供熱方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: 一、鉆井柴油機產(chǎn)生的煙氣通過管道進入鍋爐，加熱鍋爐里面的水，鍋爐里面加熱后產(chǎn)生的水蒸氣通過管道進入分汽缸，分汽缸為各用戶提供熱量； 二、當分汽缸中蒸汽壓力高于某一設(shè)定值時，一部分蒸汽自動進入蓄熱器儲存；當分汽缸中蒸汽壓力低于某一設(shè)定值時，蓄熱器放熱補充蒸汽；從而維持分汽缸中蒸汽壓力以滿足用戶需求； 三、如果鉆井柴油機低負荷運行，廢氣余熱不足，蓄熱器放熱尚不能維持蒸汽壓力時，開啟輔熱裝置，由輔熱裝置提供水蒸汽以滿足用戶的臨時需求； 四、鍋爐正常運行水位由給水泵從水罐中將水泵入鍋爐來維持； 五、當鍋爐停止運行時，利用壓縮空氣吹入管道，將所停運范圍內(nèi)的存水吹出。
8.如權(quán)利要求7所述的一種基于鉆井柴油機余熱回收及利用的供熱方法，其特征在于，在所述步驟一中，鉆井柴油機廢氣通過管道進入鍋爐之前，在管道上裝有三通擋板閥，當鉆井柴油機排氣背壓過高時，煙氣通過三通擋板閥中的排空門放出一部分或者全部煙氣，該步驟中的鍋爐為帶有過熱器的鍋爐，過熱器將蒸汽換成過熱蒸汽，同時，鉆井柴油機機身上的高溫循環(huán)水通過換熱器加熱管道里的低溫水，加熱后的水流入鍋爐里。
9.如權(quán)利要求7所述的一種基于鉆井柴油機余熱回收及利用的供熱方法，其特征在于，在所述步驟四中，所述輔熱裝置采用電磁鍋爐提供水蒸汽進入管道。
10.如權(quán)利要求7所述的一種基于鉆井柴油機余熱回收及利用的供熱方法，其特征在于，在所述步驟五中，所述水罐中的水經(jīng)過水處理裝置進行處理，再進入軟水箱，然后由給水泵泵入鍋爐，此時，通過管道將分汽缸的冷凝水或少量蒸汽接入水罐或者軟水箱中，提高水的溫度防止水凍結(jié) 。
【文檔編號】F22B1/18GK104033873SQ201410310801
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月1日
【發(fā)明者】張東, 高軍喜 申請人:北京時代科銳新能源科技有限公司