液氮氣化增壓撬內燃機余熱回收及液氮氣化調壓裝置制造方法
【專利摘要】液氮氣化增壓撬內燃機余熱回收及液氮氣化調壓裝置，特征在于：由來自液氮氣化增壓撬內燃機水箱散熱器(3)的熱源、來自內燃機(27)排煙管路的熱源以及來自內燃機(27)的循環熱水管路的熱源依次串聯，對通過上述三熱源的液氮輸送管(11)中輸送的液氮遞次逐步加熱，構成三級熱源換熱結構。本實用新型與現有技術比較具有的有益效果是：1、根據內燃機的功率段，可滿足相應的氮氣排量需求；2、三級加熱熱源均來自對內燃機的余熱回收，達到了節能減排，經濟環保的目的；3、加熱后的氮氣能夠對其壓力進行調整，防止液氮氣化過度膨脹降低管道和設備的使用壽命，同時將氮氣壓力調整為氮氣增壓泵的使用范圍；3、整套工藝流程簡潔，人工操作簡易，無危險性。
【專利說明】液氮氣化增壓撬內燃機余熱回收及液氮氣化調壓裝置
【技術領域】
[0001]實用新型涉及液氮氣化增壓撬配套之內燃機余熱的回收利用，特別是石油鉆井領域中，利用液氮增壓撬內燃機的排煙余熱和內燃機缸套水的熱量加熱液氮，使之氣化的液氮氣化增壓撬內燃機余熱回收及液氮氣化調壓裝置。
【背景技術】
[0002]現代石油工業中，氮氣技術的快速發展使它廣泛應用于石油生產的許多環節。常規的液氮氣化工藝都是用空溫式氣化器、電輔加熱器。其氮氣的排量較小，液氮氣化效率低，需要吸收額外的熱能，無法做到節能減排，降低經濟成本；而且設備占用空間大，不適合集裝箱模塊化裝備，也不具備在液氮氣化后調節其壓力的能力。利用直燃式蒸發器的液氮加熱氣化工藝中，直燃式液氮蒸發器屬于易損件，使用壽命低，更進一步的提高了經濟成本。
[0003]液氮增壓撬自身即帶有內燃機，內燃機的排煙余熱直排大氣，缸套水的熱量通過風扇排于大氣，沒有充分利用，造成很大浪費。而液氮增壓撬的用途之一正是加熱液氮，通過調節加熱液氮的壓力，使之適用于氮氣增壓機，從而將低溫低壓液氮轉化成常溫高壓氮氣。
實用新型內容
[0004]實用新型專利提供一種液氮氣化增壓撬內燃機余熱回收及液氮氣化調壓裝置，目的是充分利用所述增壓撬內燃機的綜合余熱對液氮進行加熱、氣化和調壓，克服常規液氮氣化器因體積龐大無法集成在集裝箱內部的問題，同時回收利用內燃機的綜合余熱達到節能減排提高經濟效益的目的，延長其使用壽命，降低運行成本。
[0005]所述液氮氣化增壓撬內燃機余熱回收及液氮氣化調壓裝置，主要是利用液氮氣化增壓撬內燃機水箱風扇排風的熱量、內燃機排煙熱量及內燃機缸套水熱量，對液氮進行氣化、調壓和加熱，從而得到輸出壓力穩定、額定流量的常溫氮氣。其中將內燃機水箱散熱風扇的排風熱量作為第一級加熱熱源，內燃機排煙熱量作為第二級加熱熱源，內燃機缸套水熱量為第三級加熱熱源。
[0006]所述液氮氣化增壓撬內燃機余熱回收及液氮氣化調壓裝置的特征在于:由來自液氮氣化增壓撬內燃機水箱散熱器3的熱源、來自燃機27排煙管路的熱源以及來自內燃機27的循環熱水管路的熱源依次串聯，對通過上述三熱源的液氮輸送管11中輸送的液氮遞次逐步加熱，構成三級熱源換熱及結構。
[0007]其空溫式氣化器2設置在第一內燃機水箱散熱器3出風口正前方,空溫氣化器2四周為密封結構，液氮其輸送管經低溫長桿截止閥I進入到空溫式氣化器時，液氮和熱風進行換熱，液氮從熱風中吸熱，熱風溫度為70?80°C，壓力為0.3Mpa，使液氮從液態變成低溫氣態并進行初步加熱，使加熱后的低溫氣態氮的溫度為-60?-52.8°C，壓力為IMpa，構成一級熱源換熱結構；
[0008]在內燃機27排煙旁通管路23上裝配有一套排煙余熱回收裝置19，I號循環水泵17通過第一低溫截止閥18將冷水從第一共用膨脹水箱16吸出并泵入到排煙余熱回收裝置19的冷水進口，經排煙余熱回收裝置加熱后的熱水通過二級換熱熱水管入口管道22進入一級水浴式加熱器15的熱水進口，熱水與從空溫氣化器2出來的低溫氮氣在一級水浴加熱器15內部進行換熱,一級水浴加熱器換熱后的冷水通過二級換熱冷水水管出口管道14回流到第一共用膨脹水箱16，通過I號循環水泵17的循環，一級水浴式加熱器15總成內的熱交換介質被內燃機排出的煙氣反復加熱，進而對來自一級熱源換熱結構出口 8輸送的低溫氮氣進行持續加熱，構成二級熱源換熱結構。經過二級熱源換熱后，使來自一級水浴加熱器氮氣出口 9的氮氣溫度為-3?-0.5°C，壓力為IMpa ；
[0009]在缸套水循環管路4上串聯有缸套水熱交換器29，內燃機27的循環熱水依靠內燃機缸套循環水泵的壓力通過缸套水循環管路4進入缸套水熱交換器29的熱源熱水進口 5，2號循環水泵36將第二共用膨脹水箱35的冷水泵入缸套水熱交換器，缸套循環熱水與來自第二共用膨脹水箱的冷水在缸套水熱交換器29內部進行換熱，從缸套水熱交換器出來的經過換熱的溫水通過回流管道6回流到第二內燃機水箱散熱器28進水口，經過加熱的來自第二共用膨脹水箱35的循環熱水進入二級水浴加熱器33的熱水進口 7，并在二級水浴加熱器33內部對來自一級水浴加熱器氮氣出口 9的氮氣進行再次加熱，經過換熱的循環水回流到第二共用膨脹水箱35，然后通過2號循環水泵36進行再次循環，構成三級熱源換熱結構。使其出口二級水浴式加熱器氮氣出口 10處的，氮氣溫度為15?21.2°C，壓力為IMpa，之后經過調壓氣化后的氮氣進入穩壓儲氣罐43存儲起來，并通過氮氣增壓泵51增壓至25Mpa。
[0010]實用新型與現有技術比較具有的有益效果是:
[0011]1、根據內燃機的功率段，可滿足相應的氮氣排量需求；2、三級加熱熱源均來自對內燃機的余熱回收，達到了節能減排，經濟環保的目的；3、加熱后的氮氣能夠對其壓力進行調整，防止液氮氣化過度膨脹降低管道和設備的使用壽命，同時將氮氣壓力調整為氮氣增壓泵的使用范圍；3、整套工藝流程簡潔，人工操作簡易，無危險性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是實用新型結構原理圖。
[0013]圖中:1、低溫長桿截止閥，2、空溫式氣化器，3，第一內燃機水箱散熱器，4、缸套水循環管路，5、熱源熱水進口，6、回流管道，7、二級水浴加熱器熱水進口，8、熱源換熱結構出口，9、一級水浴加熱器氮氣出口，11、液氮輸送管，14、二級換熱冷水水管出口管道，15、一級水浴式加熱器，16、第一共用膨脹水箱，17、I號循環水泵，18、第一低溫截止閥，19、排煙余熱回收裝置，20排煙消聲器，21、第二低溫截止閥，22、二級換熱熱水管入口管道，23、排煙旁通管路，27、內燃機，28、第二內燃機水箱散熱器，29、缸套水熱交換器，33、二級水浴式加熱器，35、第二共用膨脹水箱，36、2號循環水泵，43、穩壓儲氣罐，51，氮氣增壓泵。
【具體實施方式】
[0014]以下結合圖1對所述液氮氣化增壓撬內燃機余熱回收及液氮氣化調壓裝置的實施方式進行詳細說明。
[0015]一級熱源換熱過程(將液氮氣化成低溫氮氣)
[0016]空溫式氣化器2放置在第一內燃機水箱散熱器3出風口正前方并對空溫氣化器2四周進行密封處理，使空溫式氣化器被包圍在流動的熱風中，當一定壓力的液氮經過低溫長桿截止閥I進入到空溫式氣化器時，液氮和熱風進行換熱，液氮從熱風中吸收大量的熱，使液氮從液態變成低溫氣態并進行初步加熱；
[0017]二級熱源換熱過程(對低溫氮氣進行一級加熱)
[0018]在內燃機27排煙旁通管路23上裝配一套排煙余熱回收裝置19，I號循環水泵17通過第一低溫截止閥18將冷水從第一共用膨脹水箱16吸出并泵入到排煙余熱回收裝置19的冷水進口，經排煙余熱回收裝置加熱后的熱水通過二級換熱熱水管入口管道22進入一級水浴式加熱器15的熱水進口，熱水與從空溫氣化器2出來的低溫氮氣在一級水浴加熱器15內部進行換熱，從而增加氮氣的溫度，一級水浴加熱器換熱后的冷水通過二級換熱冷水水管出口管道14回流到第一共用膨脹水箱16，通過I號循環水泵17的循環，一級水浴式加熱器15總成內的防凍液被發動機排出的煙氣反復加熱，進而對低溫氮氣進行持續加熱。
[0019]三級熱源換熱過程(對氮氣進行二級加熱)
[0020]在缸套水循環管路4上串聯一個缸套水熱交換器29，當內燃機缸體內部的循環水溫度達到85°C時，缸套水節溫器打開，內燃機27的循環熱水依靠內燃機缸套循環水泵的壓力通過缸套水循環管路4進入缸套水熱交換器29的熱源熱水進口 5，2號循環水泵36將第二共用膨脹水箱35的冷水泵入缸套水熱交換器，缸套循環熱水與來自第二共用膨脹水箱的冷水在缸套水熱交換器29內部進行換熱，從缸套水熱交換器出來的經過換熱的溫水通過回流管道6回流到第二內燃機水箱散熱器28進水口，經過加熱的來自第二共用膨脹水箱35的循環熱水進入二級水浴加熱器33的熱水進口 7，并在二級水浴加熱器內部對來自一級水浴加熱器出口的氮氣進行二級加熱，經過換熱的循環水回流到第二共用膨脹水箱35，然后通過2號循環水泵36進行再次循環，從而達到對來自一級水浴氣化加熱器的氮氣進行持續加熱的目的。
【權利要求】
1.液氮氣化增壓撬內燃機余熱回收及液氮氣化調壓裝置，包括空溫式氣化器(2)、第一、第二內燃機水箱散熱器(3、28)、排煙余熱回收裝置(19)，循環水泵、膨脹水箱、水浴加熱器、缸套水熱交換器(29)、各類閥門以及連接管路，特征在于:由來自液氮氣化增壓撬內燃機水箱散熱器(3)的熱源、來自燃機(27)排煙管路的熱源以及來自內燃機(27)的循環熱水管路的熱源依次串聯，對通過上述三熱源的液氮輸送管(11)中輸送的液氮遞次逐步加熱，構成三級熱源換熱結構。
2.如權利要求書1所述的液氮氣化增壓撬內燃機余熱回收及液氮氣化調壓裝置，特征在于:所述空溫式氣化器(2)設置在第一內燃機水箱散熱器(3)出風口正前方，空溫氣化器(2)四周為密封結構，液氮其輸送管經低溫長桿截止閥(1)進入到空溫式氣化器時，液氮和熱風進行換熱，液氮從熱風中吸熱，使液氮從液態變成低溫氣態并進行初步加熱，構成一級熱源換熱結構。
3.如權利要求書1所述的液氮氣化增壓撬內燃機余熱回收及液氮氣化調壓裝置，特征在于:在內燃機(27)排煙旁通管路(23)上裝配有一套排煙余熱回收裝置(19)，1號循環水泵(17)通過第一低溫截止閥(18)將冷水從第一共用膨脹水箱(16)吸出并泵入到排煙余熱回收裝置(19)的冷水進口，經排煙余熱回收裝置加熱后的熱水通過二級換熱熱水管入口管道(22)進入一級水浴式加熱器(15)的熱水進口，熱水與從空溫氣化器(2)出來的低溫氮氣在一級水浴加熱器(15)內部進行換熱，一級水浴加熱器換熱后的冷水通過二級換熱冷水水管出口管道(14)回流到第一共用膨脹水箱(16)，通過1號循環水泵(17)的循環，一級水浴式加熱器(15)總成內的熱交換介質被內燃機排出的煙氣反復加熱，進而對來自一級熱源換熱結構出口(8)輸送的低溫氮氣進行持續加熱，構成二級熱源換熱結構。
4.如權利要求書1所述的液氮氣化增壓撬內燃機余熱回收及液氮氣化調壓裝置，特征在于:在缸套水循環管路(4)上串聯有缸套水熱交換器(29)，內燃機(27)的循環熱水依靠內燃機缸套循環水泵的壓力通過缸套水循環管路(4)進入缸套水熱交換器(29)的熱源熱水進口(5)，2號循環水泵(36)將第二共用膨脹水箱(35)的冷水泵入缸套水熱交換器，缸套循環熱水與來自第二共用膨脹水箱的冷水在缸套水熱交換器(29)內部進行換熱，從缸套水熱交換器出來的經過換熱的溫水通過回流管道出)回流到第二內燃機水箱散熱器(28)進水口，經過加熱的來自第二共用膨脹水箱35的循環熱水進入二級水浴加熱器(33)的熱水進口(7)，并在二級水浴加熱器(33)內部對來自一級水浴加熱器氮氣出口(9)的氮氣進行再次加熱，經過換熱的循環水回流到第二共用膨脹水箱(35)，然后通過2號循環水泵(36)進行再次循環，構成三級熱源換熱結構。
【文檔編號】F17C7/04GK204099898SQ201420563801
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月28日 優先權日:2014年9月28日
【發明者】劉加勇 申請人:武漢高科佳誠動力科技有限公司