一種鉆井平臺柴油機余熱利用裝置的制造方法
【專利摘要】本發明提供一種鉆井平臺柴油機余熱利用裝置，包括換熱器，換熱器設有廢棄煙氣輸入端、廢棄煙氣輸出端、換熱介質輸入端和換熱介質輸出端，換熱介質在換熱器中從廢棄煙氣獲取熱量；廢棄煙氣輸入端與柴油機的煙氣管道連接，廢棄煙氣輸出端通過煙氣凈化器輸出凈化后的煙氣；換熱介質輸入端從儲液池輸入換熱介質，換熱質輸出端通過設置在原油運輸管道中的原油加熱管道后回到儲液池，原油在原油運輸管道中從換熱介質獲取熱量。本發明采用在原油運輸管道內布設原油加熱管道的設計方案，原油加熱管道內通入經由柴油機煙氣熱交換的換熱介質，實現將原油運輸管道內的原油加熱，提高原油粘度，便于運輸，并且對柴油機煙氣余熱回收利用的目的。
【專利說明】
一種鉆井平臺柴油機余熱利用裝置
技術領域
[0001]本發明屬于鉆井平臺柴油機領域，具體涉及一種鉆井平臺柴油機余熱利用裝置。
【背景技術】
[0002]鉆井平臺現場鉆井過程中，鉆井柴油機的熱利用率是30%_40%，其余的柴油機尾氣和載著余熱的冷卻水沒有得到充分利用，鉆油發動機和發電機在運行中排煙溫度一般在300°C到450°C之間，高溫煙氣直接排入大氣，造成嚴重的大氣污染。而目前，我國海上石油鉆井平臺的柴油機余熱利用主要依賴柴油機余熱鍋爐和煙氣余熱回收系統等傳統余熱利用方法。上述兩種方法由于成本高，余熱利用率低等問題一直得不到有效普及。
[0003]近年來，隨著國家戰略重心向海洋轉移，海洋環境保護已充分引起了公眾重視。如何高效、妥善地處理由柴油機產生的廢氣及其攜帶熱量是海洋環境保護的重要課題，而煙氣余熱回收裝置作為目前較為理想的煙氣余熱回收方式，它的發展仍不夠成熟，開發出的產品大多存在回收效率低、成本高、適用環境有限等不足之處。
[0004]申請日為2010年6月30日專利號為CN201705435U的中國實用新型專利說明書公開了一種鉆井柴油機尾氣和散熱器余熱利用裝置，它包括柴油機、余熱鍋爐、溴化鋰吸收式空調機以及井場廢水蒸發冷凝系統，與柴油機尾氣出氣管相連通的余熱鍋爐內設置著裝有循環水的余熱吸收盤管，余熱吸收盤管的出汽端依次通過汽包、凝液儲罐以及循環栗與余熱吸收盤管的回水端相連構成循環回路;其特征在于:汽包的蒸汽出口分別連接著井場廢水蒸發冷凝系統、柴油加溫解凍管路以及溴化鋰吸收式空調機，溴化鋰吸收式空調機的冷凝水回水管與凝液儲罐相連通。當柴油機工作時，通過與柴油機尾氣出管相聯通的余熱鍋爐的余熱吸收盤管吸收廢氣里的熱量，并傳輸到循環水中。對裝置材料強度有要求，容易產生大量的成本投入，余熱回收效果比較差，不易推廣。
【發明內容】
[0005]本發明要解決的技術問題是:提供一種鉆井平臺柴油機余熱利用裝置，適用于海上石油鉆井平臺柴油機余熱高效回收利用，實現柴油機余熱高效回收利用，同時實現降低管道內原油粘度，便于運輸的目的。
[0006]本發明為解決上述技術問題所采取的技術方案為:一種鉆井平臺柴油機余熱利用裝置，其特征在于:包括換熱器，換熱器設有廢棄煙氣輸入端、廢棄煙氣輸出端、換熱介質輸入端和換熱介質輸出端，換熱介質在換熱器中從廢棄煙氣獲取熱量;其中
廢棄煙氣輸入端與柴油機的煙氣管道連接，廢棄煙氣輸出端通過煙氣凈化器輸出凈化后的煙氣；
換熱介質輸入端從儲液池輸入換熱介質，換熱介質輸出端通過設置在原油運輸管道中的原油加熱管道后回到儲液池，原油在原油運輸管道中通過原油加熱管道從換熱介質獲取熱量。
[0007]按上述方案，它還包括設置在柴油機的煙氣管道中的溫度計、設置在儲液池與換熱介質輸入端之間管道上的計量栗、以及用于根據溫度計的溫度調節計量栗流量的控制器。
[0008]按上述方案，它還包括設置在柴油機的煙氣管道中的換向閥和煙氣出口，換向閥由所述的控制器控制當溫度高于閾值時煙氣從煙氣出口排出。
[0009]按上述方案，所述的換熱器為浮頭式列管換熱器。
[0010]按上述方案，所述的煙氣凈化器為旋風分離器。
[0011]本發明的有益效果為:
1、本發明采用在原油運輸管道內布設原油加熱管道的設計方案，原油加熱管道內通入經由柴油機煙氣熱交換的換熱介質，以實現將原油運輸管道內的原油加熱，提高原油粘度，便于運輸，并且對柴油機煙氣余熱回收利用的目的。
[0012]2、通過設置傳感器和控制器，實現自動控制，能夠提高余熱回收的利用率。
[0013]3、由于柴油機排出的煙氣一般在300攝氏度左右，當煙氣高溫余熱過量或者設備有異常需要停車檢修時可通過換向閥開關將高溫余熱轉流，避免了在煙氣高溫余熱過量時產生的過大的熱應力對設備的損傷。
[0014]4、由于煙氣的溫度在300攝氏度左右，而換熱介質的溫度在20度左右，會在換熱器中產生熱應力，因此選擇浮頭列管式換熱器以消除這種影響。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明一實施例的結構示意圖。
[0016]圖2為圖1所示的換熱器內部的熱交換過程。
[0017]圖3為本發明一實施例加熱原油過程示意圖。
[0018]圖4為本發明一實施例煙氣凈化器的結構示意圖。
[0019]圖中:1_柴油機、2-煙氣管道、3-溫度計、4-換向閥、5-換熱器、6-計量栗、7-煙氣凈化器、8-原油加熱管道、9-原油運輸管道、10-儲液池、11-煙氣、12-換熱介質、13-凈化后的煙氣、14-管箱、15-管束、16-管板、17-原油、18-管線、19-絕緣體、20-電暈極、21-灰斗。
【具體實施方式】
[0020]下面結合具體實例和附圖對本發明做進一步說明。
[0021]本發明提供一種鉆井平臺柴油機余熱利用裝置，如圖1和圖3所示，包括換熱器5，換熱器5設有廢棄煙氣輸入端、廢棄煙氣輸出端、換熱介質輸入端和換熱介質輸出端，換熱介質12在換熱器5中從廢棄煙氣獲取熱量;其中廢棄煙氣輸入端與柴油機I的煙氣管道2連接，廢棄煙氣輸出端通過煙氣凈化器7輸出凈化后的煙氣13;換熱介質輸入端從儲液池10輸入換熱介質12，換熱介質12輸出端通過設置在原油運輸管道9中的原油加熱管道8后回到儲液池，原油17在原油運輸管道9中通過原油加熱管道8從換熱介質12獲取熱量。
[0022]優選的，為了更好的利用煙氣余熱和實現自動控制，它還包括設置在柴油機I的煙氣管道2中的溫度計3、設置在儲液池10與換熱介質輸入端之間管道上的計量栗6、以及用于根據溫度計3的溫度調節計量栗6流量的控制器。當煙氣管道2中的溫度較高，則提高換熱介質12的流量。
[0023]進一步優選的，它還包括設置在柴油機I的煙氣管道2中的換向閥4和煙氣出口，換向閥4由所述的控制器控制當溫度高于閾值時煙氣從煙氣出口排出。此處溫度高于閾值，說明廢氣高溫余熱過量或者設備有異常需要停車檢修的情況。
[0024]優選的，所述的換熱器5為浮頭式列管換熱器，其內部結構如圖2所示，包括管箱14、管箱內的管束15和管板16。煙氣經過管道運輸到換熱器后，由于煙氣11的溫度在300攝氏度左右，而冷卻介質12的溫度在20度左右，會在換熱中產生熱應力，因此選擇浮頭列管式換熱器以消除這種影響。為了煙氣11和冷卻介質12熱交換充分，廢棄煙氣輸入端設置在管箱14的上方，廢棄煙氣輸出端設置在管箱14的下方且與廢棄煙氣輸出端在對角位置，換熱介質輸入端和換熱介質輸出端分別與管束15的兩端連接。由于煙氣11為氣態，會在管箱14內形成一個巨大的熱源包裹管束15，提高了煙氣的傳熱效率。
[0025]進一步優選的，所述的煙氣凈化器7為旋風分離器，其結構如圖4所示，含有粉塵及NOx的柴油機的煙氣11從換熱器5輸出沿管線18切向進入旋風分離器7后，在旋風分離器7內加電暈極20形成的靜電場以及重力場作用下，煙氣11中的顆粒物會隨著光滑筒壁下滑，最終由底部的灰斗21收集，凈化后的煙氣13上升排出。旋風分離器7上設有絕緣子19。
[0026]本發明的工作原理為:通過溫度計3可以測得柴油機排出的煙氣11的溫度，當煙氣11溫度過高或者其他設備有異常時，可以通過換向閥4將高溫余熱煙氣轉流，避免了在煙氣11余熱過量時產生的過大的熱應力對煙氣管道2及換熱器5的損傷。煙氣11在換熱器5中利用自身攜帶的熱量將計量栗6從儲液池10中栗出的一定流量的換熱介質12加熱為一定溫度的熱流體，換熱介質12可以為海水或其它液態介質。一定溫度的熱流體通過原油加熱管道8與原油運輸管道9內的原油進行熱交換，提升原油的溫度從而降低原油粘度，提高原油的運輸效率。而經過熱交換完的煙氣11則通過旋風分離器7進行除塵處理后排入大氣。而充分交換后的換熱介質12回到儲液池10內，形成循環過程。
[0027]將石油鉆井平臺柴油機I的煙氣管道2連接上一個換熱器5，通過換熱器5將廢氣余熱傳遞到換熱介質12中，加熱后的換熱介質12再通過原油加熱管道8將熱量傳遞給原油運輸管道9內的原油，原油17經過加熱后，粘度提高便于運輸。因此通過這種裝置對柴油機廢氣余熱進行回收時，就避免了廢氣直接排入空中造成的大氣污染以及能源浪費，其設備成本較前面所提到的兩種現有裝置較低，因此就不容易出現成本過高導致的不易推廣等問題。另外，相較于直接將煙氣與原油進行熱交換的技術，避免了原油17在管程中易結垢不便清洗的問題。
[0028]作為本項發明的另一種改進，在煙氣管道2與換熱器5連接管道中設有換向閥4。當采用這種結構后，由于柴油機I排出的煙氣一般在300攝氏度左右，當廢氣高溫余熱過量或者設備有異常需要停車檢修時可通過換向閥4開關將高溫余熱轉流，避免了在廢氣高溫余熱過量時產生的過大的熱應力對設備的損傷。
[0029]以上實施例僅用于說明本發明的設計思想和特點，其目的在于使本領域內的技術人員能夠了解本發明的內容并據以實施，本發明的保護范圍不限于上述實施例。所以，凡依據本發明所揭示的原理、設計思路所作的等同變化或修飾，均在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種鉆井平臺柴油機余熱利用裝置，其特征在于:包括換熱器，換熱器設有廢棄煙氣輸入端、廢棄煙氣輸出端、換熱介質輸入端和換熱介質輸出端，換熱介質在換熱器中從廢棄煙氣獲取熱量;其中 廢棄煙氣輸入端與柴油機的煙氣管道連接，廢棄煙氣輸出端通過煙氣凈化器輸出凈化后的煙氣； 換熱介質輸入端從儲液池輸入換熱介質，換熱介質輸出端通過設置在原油運輸管道中的原油加熱管道后回到儲液池，原油在原油運輸管道中通過原油加熱管道從換熱介質獲取熱量。2.根據權利要求1所述的一種鉆井平臺柴油機余熱利用裝置，其特征在于:它還包括設置在柴油機的煙氣管道中的溫度計、設置在儲液池與換熱介質輸入端之間管道上的計量栗、以及用于根據溫度計的溫度調節計量栗流量的控制器。3.根據權利要求2所述的一種鉆井平臺柴油機余熱利用裝置，其特征在于:它還包括設置在柴油機的煙氣管道中的換向閥和煙氣出口，換向閥由所述的控制器控制當溫度高于閾值時煙氣從煙氣出口排出。4.根據權利要求1所述的一種鉆井平臺柴油機余熱利用裝置，其特征在于:所述的換熱器為浮頭式列管換熱器。5.根據權利要求1所述的一種鉆井平臺柴油機余熱利用裝置，其特征在于:所述的煙氣凈化器為旋風分離器。
【文檔編號】E21B36/00GK105909352SQ201610472872
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月23日
【發明人】張笛, 梁崢, 張明陽, 付姍姍, 曹玉佩, 萬程鵬, 周涂強, 方杭
【申請人】武漢理工大學