[发明专利]一种基于钻井柴油机余热回收及利用的供热装置及方法

说明书

技术领域

本发明专利属于油田钻井队现场用的设备，是一种基于钻井柴油机余热回收及利用的供热装置及方法。

背景技术

目前，钻井队通常配备多台柴油发动机，用于带动泥浆泵、钻机等等设备，而柴油机正常工作时产生的热能只有约35％转化为机械能，其余有35％随着高温废气排出，还有25％通过散热带走，另有5％用于柴油机内耗。这种高温的废气直接排入大气中，造成了能源的浪费。随着技术的发展和节能减排要求的提高，依靠现有的技术，完全可以将柴油机高温废气中的余热进行回收利用，用来替代钻井队现有的冬防锅炉，既符合国家节能减排政策的要求，还可以为钻井队降低冬防费用，减少冬季钻井的生产成本。

目前关于钻井柴油机余热回收装置有很多种，比如中国专利号为“ZL201120415114.4”，专利名称为“钻井用柴油机的尾气余热回收系统”就公开了钻井柴油机的尾气余热回收的系统，类似的技术还有很多。

但是目前的钻井柴油机余热回收装置和技术存在着以下的问题：

一、普通钻井柴油机余热回收装置工作时，锅炉中产生的饱和蒸汽在管道内流动时，由于散热冷却，一部分变成了液态水，蒸汽损耗较大。

二、钻井柴油机余热回收装置工作时，运行一段时间后烟气背压增大，影响柴油机的正常工作。

三、钻井柴油机余热回收装置工作时，管道内流通水或者水蒸气，但是当该设备停止运行时，在管道内会有存水，当温度低于零度以后，管道内的存水会结冰，结冰可能堵塞管道影响设备的再次运行，也有可能直接导致管道爆裂。

四、在钻井工作过程中，柴油机有时候是低负荷运行的，由于柴油机的低负荷运行，所以排出的废气余热就不足，废气余热不足就会影响产汽量，影响用户使用。

发明内容

本发明为了解决现有的钻井柴油机余热回收装置和回收技术中的不足，采取了利用井场原有的压缩空气来清扫管道中存水和增加了辅热装置等技术，设计出了一种新型的基于钻井柴油机余热回收及利用的供热装置和回收技术，本技术确保了该装置运行的可靠性。

为此，本发明具体采用以下技术方案：该装置包括锅炉、分汽缸、水罐、给水泵、管道、辅热装置和蓄热器，所述锅炉有柴油机烟气入口和排烟口，锅炉出汽端通过管道连接分汽缸，锅炉进水端通过管道连接有给水泵和水罐，锅炉进水端的管道上还接有压缩空气提供装置，所述辅热装置通过管道连接在锅炉的两端，锅炉出汽端的管道还连接有蓄热器。

压缩空气提供装置可以是压缩孔空气管道，由从现场直接接入压缩空气，也可以压缩空气机，还可以是压缩空气储罐。在装置停止运行时，压缩空气提供装置通过压缩空气管道往管道中吹压缩空气，此举可以将所停运范围内的存水吹出，防止水冻成冰，可防止严寒对设备造成的损坏。

优选的，所述该装置连接多台钻井柴油机，锅炉的数量与钻井柴油机的台数相同，各锅炉之间进行并连。

优选的，所述锅炉为带有过热器的锅炉，所述辅热装置采用电磁锅炉。过热器可以将饱和蒸汽加热成过热蒸汽，可以有效地消除或者减少蒸汽在沿途管道的损失。电磁锅炉利用电磁感应原理，其体积小、受热面积大、升温速度快，不易结垢。

优选的，所述给水泵与锅炉之间的管道上还连接换热器，换热器连接到钻井柴油机机身循环水水管。钻井柴油机工作的时候机身会产生大量的热，此时需要水进行冷却，循环水温度升高，经过换热器以此来提高给水泵与锅炉之间的管道内的水，管道内的水进入锅炉内。此种设计，将钻井柴油机机身内高温循环水的热量进行了利用，最大限度的回收了钻井柴油机的余热。

优选的，所述柴油机烟气入口安装有三通挡板阀。三通挡板阀能根据柴油机排气背压值调节烟气排空量，从而保证柴油机的正常运行。所述锅炉、分汽缸、水罐、给水泵、辅热装置和蓄热器的两端管道均安装有阀门，所述压缩空气提供装置上有阀门。安装阀门的作用是可以控制该设备是否需要连接到管网。

优选的，所述水罐有进水管道，水罐与给水泵之间还接有水处理装置和软水箱，所述分汽缸有管道连接水罐，管道上带有阀门。水处理装置和软水箱是为了保证管网中水质满足锅炉正常运行要求。

一种基于钻井柴油机余热回收及利用的供热方法，所述方法包括如下步骤：

一、钻井柴油机产生的烟气通过管道进入锅炉，加热锅炉里面的水，锅炉里面加热后产生的水蒸气通过管道进入分汽缸，分汽缸为各用户提供热量；

二、当分汽缸中蒸汽压力高于某一设定值时，一部分蒸汽自动进入蓄热器储存；当分汽缸中蒸汽压力低于某一设定值时，蓄热器放热补充蒸汽；从而维持分汽缸中蒸汽压力以满足用户需求；