CN105909352A - 一种钻井平台柴油机余热利用装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种钻井平台柴油机余热利用装置，包括换热器，换热器设有废弃烟气输入端、废弃烟气输出端、换热介质输入端和换热介质输出端，换热介质在换热器中从废弃烟气获取热量；废弃烟气输入端与柴油机的烟气管道连接，废弃烟气输出端通过烟气净化器输出净化后的烟气；换热介质输入端从储液池输入换热介质，换热质输出端通过设置在原油运输管道中的原油加热管道后回到储液池，原油在原油运输管道中从换热介质获取热量。本发明采用在原油运输管道内布设原油加热管道的设计方案，原油加热管道内通入经由柴油机烟气热交换的换热介质，实现将原油运输管道内的原油加热，提高原油粘度，便于运输，并且对柴油机烟气余热回收利用的目的。
Description
技术领域
本发明属于钻井平台柴油机领域，具体涉及一种钻井平台柴油机余热利用装置。
背景技术
钻井平台现场钻井过程中，钻井柴油机的热利用率是30%-40%，其余的柴油机尾气和载着余热的冷却水没有得到充分利用，钻油发动机和发电机在运行中排烟温度一般在300℃到450℃之间，高温烟气直接排入大气，造成严重的大气污染。而目前，我国海上石油钻井平台的柴油机余热利用主要依赖柴油机余热锅炉和烟气余热回收系统等传统余热利用方法。上述两种方法由于成本高，余热利用率低等问题一直得不到有效普及。
近年来，随着国家战略重心向海洋转移，海洋环境保护已充分引起了公众重视。如何高效、妥善地处理由柴油机产生的废气及其携带热量是海洋环境保护的重要课题，而烟气余热回收装置作为目前较为理想的烟气余热回收方式，它的发展仍不够成熟，开发出的产品大多存在回收效率低、成本高、适用环境有限等不足之处。
申请日为2010年6月30日专利号为CN201705435U的中国实用新型专利说明书公开了一种钻井柴油机尾气和散热器余热利用装置，它包括柴油机、余热锅炉、溴化锂吸收式空调机以及井场废水蒸发冷凝系统，与柴油机尾气出气管相连通的余热锅炉内设置着装有循环水的余热吸收盘管，余热吸收盘管的出汽端依次通过汽包、凝液储罐以及循环泵与余热吸收盘管的回水端相连构成循环回路；其特征在于：汽包的蒸汽出口分别连接着井场废水蒸发冷凝系统、柴油加温解冻管路以及溴化锂吸收式空调机，溴化锂吸收式空调机的冷凝水回水管与凝液储罐相连通。当柴油机工作时，通过与柴油机尾气出管相联通的余热锅炉的余热吸收盘管吸收废气里的热量，并传输到循环水中。对装置材料强度有要求，容易产生大量的成本投入，余热回收效果比较差，不易推广。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种钻井平台柴油机余热利用装置，适用于海上石油钻井平台柴油机余热高效回收利用，实现柴油机余热高效回收利用，同时实现降低管道内原油粘度，便于运输的目的。
本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种钻井平台柴油机余热利用装置，其特征在于：包括换热器，换热器设有废弃烟气输入端、废弃烟气输出端、换热介质输入端和换热介质输出端，换热介质在换热器中从废弃烟气获取热量；其中
废弃烟气输入端与柴油机的烟气管道连接，废弃烟气输出端通过烟气净化器输出净化后的烟气；
换热介质输入端从储液池输入换热介质，换热介质输出端通过设置在原油运输管道中的原油加热管道后回到储液池，原油在原油运输管道中通过原油加热管道从换热介质获取热量。
按上述方案，它还包括设置在柴油机的烟气管道中的温度计、设置在储液池与换热介质输入端之间管道上的计量泵、以及用于根据温度计的温度调节计量泵流量的控制器。
按上述方案，它还包括设置在柴油机的烟气管道中的换向阀和烟气出口，换向阀由所述的控制器控制当温度高于阈值时烟气从烟气出口排出。
按上述方案，所述的换热器为浮头式列管换热器。
按上述方案，所述的烟气净化器为旋风分离器。
本发明的有益效果为：
1、本发明采用在原油运输管道内布设原油加热管道的设计方案，原油加热管道内通入经由柴油机烟气热交换的换热介质，以实现将原油运输管道内的原油加热，提高原油粘度，便于运输，并且对柴油机烟气余热回收利用的目的。
2、通过设置传感器和控制器，实现自动控制，能够提高余热回收的利用率。
3、由于柴油机排出的烟气一般在300摄氏度左右，当烟气高温余热过量或者设备有异常需要停车检修时可通过换向阀开关将高温余热转流，避免了在烟气高温余热过量时产生的过大的热应力对设备的损伤。
4、由于烟气的温度在300摄氏度左右，而换热介质的温度在20度左右，会在换热器中产生热应力，因此选择浮头列管式换热器以消除这种影响。
附图说明
图1为本发明一实施例的结构示意图。
图2为图1所示的换热器内部的热交换过程。
图3为本发明一实施例加热原油过程示意图。
图4为本发明一实施例烟气净化器的结构示意图。
图中：1-柴油机、2-烟气管道、3-温度计、4-换向阀、5-换热器、6-计量泵、7-烟气净化器、8-原油加热管道、9-原油运输管道、10-储液池、11-烟气、12-换热介质、13-净化后的烟气、14-管箱、15-管束、16-管板、17-原油、18-管线、19-绝缘体、20-电晕极、21-灰斗。
具体实施方式
下面结合具体实例和附图对本发明做进一步说明。
本发明提供一种钻井平台柴油机余热利用装置，如图1和图3所示，包括换热器5，换热器5设有废弃烟气输入端、废弃烟气输出端、换热介质输入端和换热介质输出端，换热介质12在换热器5中从废弃烟气获取热量；其中废弃烟气输入端与柴油机1的烟气管道2连接，废弃烟气输出端通过烟气净化器7输出净化后的烟气13；换热介质输入端从储液池10输入换热介质12，换热介质12输出端通过设置在原油运输管道9中的原油加热管道8后回到储液池，原油17在原油运输管道9中通过原油加热管道8从换热介质12获取热量。
优选的，为了更好的利用烟气余热和实现自动控制，它还包括设置在柴油机1的烟气管道2中的温度计3、设置在储液池10与换热介质输入端之间管道上的计量泵6、以及用于根据温度计3的温度调节计量泵6流量的控制器。当烟气管道2中的温度较高，则提高换热介质12的流量。
进一步优选的，它还包括设置在柴油机1的烟气管道2中的换向阀4和烟气出口，换向阀4由所述的控制器控制当温度高于阈值时烟气从烟气出口排出。此处温度高于阈值，说明废气高温余热过量或者设备有异常需要停车检修的情况。
优选的，所述的换热器5为浮头式列管换热器，其内部结构如图2所示，包括管箱14、管箱内的管束15和管板16。烟气经过管道运输到换热器后，由于烟气11的温度在300摄氏度左右，而冷却介质12的温度在20度左右，会在换热中产生热应力，因此选择浮头列管式换热器以消除这种影响。为了烟气11和冷却介质12热交换充分，废弃烟气输入端设置在管箱14的上方，废弃烟气输出端设置在管箱14的下方且与废弃烟气输出端在对角位置，换热介质输入端和换热介质输出端分别与管束15的两端连接。由于烟气11为气态，会在管箱14内形成一个巨大的热源包裹管束15，提高了烟气的传热效率。
进一步优选的，所述的烟气净化器7为旋风分离器，其结构如图4所示，含有粉尘及NOX的柴油机的烟气11从换热器5输出沿管线18切向进入旋风分离器7后，在旋风分离器7内加电晕极20形成的静电场以及重力场作用下，烟气11中的颗粒物会随着光滑筒壁下滑，最终由底部的灰斗21收集，净化后的烟气13上升排出。旋风分离器7上设有绝缘子19。
本发明的工作原理为：通过温度计3可以测得柴油机排出的烟气11的温度，当烟气11温度过高或者其他设备有异常时，可以通过换向阀4将高温余热烟气转流，避免了在烟气11余热过量时产生的过大的热应力对烟气管道2及换热器5的损伤。烟气11在换热器5中利用自身携带的热量将计量泵6从储液池10中泵出的一定流量的换热介质12加热为一定温度的热流体，换热介质12可以为海水或其它液态介质。一定温度的热流体通过原油加热管道8与原油运输管道9内的原油进行热交换，提升原油的温度从而降低原油粘度，提高原油的运输效率。而经过热交换完的烟气11则通过旋风分离器7进行除尘处理后排入大气。而充分交换后的换热介质12回到储液池10内，形成循环过程。
将石油钻井平台柴油机1的烟气管道2连接上一个换热器5，通过换热器5将废气余热传递到换热介质12中，加热后的换热介质12再通过原油加热管道8将热量传递给原油运输管道9内的原油，原油17经过加热后，粘度提高便于运输。因此通过这种装置对柴油机废气余热进行回收时，就避免了废气直接排入空中造成的大气污染以及能源浪费，其设备成本较前面所提到的两种现有装置较低，因此就不容易出现成本过高导致的不易推广等问题。另外，相较于直接将烟气与原油进行热交换的技术，避免了原油17在管程中易结垢不便清洗的问题。
作为本项发明的另一种改进，在烟气管道2与换热器5连接管道中设有换向阀4。当采用这种结构后，由于柴油机1排出的烟气一般在300摄氏度左右，当废气高温余热过量或者设备有异常需要停车检修时可通过换向阀4开关将高温余热转流，避免了在废气高温余热过量时产生的过大的热应力对设备的损伤。
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种钻井平台柴油机余热利用装置，其特征在于：包括换热器，换热器设有废弃烟气输入端、废弃烟气输出端、换热介质输入端和换热介质输出端，换热介质在换热器中从废弃烟气获取热量；其中
废弃烟气输入端与柴油机的烟气管道连接，废弃烟气输出端通过烟气净化器输出净化后的烟气；
换热介质输入端从储液池输入换热介质，换热介质输出端通过设置在原油运输管道中的原油加热管道后回到储液池，原油在原油运输管道中通过原油加热管道从换热介质获取热量。
2.根据权利要求1所述的一种钻井平台柴油机余热利用装置，其特征在于：它还包括设置在柴油机的烟气管道中的温度计、设置在储液池与换热介质输入端之间管道上的计量泵、以及用于根据温度计的温度调节计量泵流量的控制器。
3.根据权利要求2所述的一种钻井平台柴油机余热利用装置，其特征在于：它还包括设置在柴油机的烟气管道中的换向阀和烟气出口，换向阀由所述的控制器控制当温度高于阈值时烟气从烟气出口排出。
4.根据权利要求1所述的一种钻井平台柴油机余热利用装置，其特征在于：所述的换热器为浮头式列管换热器。
5.根据权利要求1所述的一种钻井平台柴油机余热利用装置，其特征在于：所述的烟气净化器为旋风分离器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |