[發明專利]余熱回收液氮蒸發系統

有效

• 申請號: 201210405314.0
• 申請日: 2012-10-23
• 公開（公告）號: CN103775029A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 王樹龍;徐剛;王強;張文海
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油集團渤海石油裝備制造有限公司
• 主分類號: E21B43/00
• 分類號: E21B43/00;E21B43/26;F02G5/04
• 代理公司: 北京市中實友知識產權代理有限責任公司 11013
• 代理人: 唐維寧

技術領域

本發明涉及一種石油開發領域的液氮蒸發裝置，尤其是涉及一種余熱回收液氮蒸發系統，屬于油氣開發過程中氮氣壓裂裝備。

背景技術

在油氣開發過程中，應用氮氣技術對油井、油層進行處理與常規技術相比具有安全、省時、快捷、高效、成功率高等特點。氮氣壓裂裝備是石油天然氣開發過程中的重要裝備，它的動力源為柴油機。柴油機的機械轉化效率僅為35%，其余65%轉化為熱能，主要通過散熱器和排氣管散發掉，造成能量浪費，也對環境造成不利影響。

氮氣壓裂作業時需要把低溫低壓液氮加熱蒸發為常溫低壓氮氣輸出。液氮蒸發主要有直燃式和非直燃式。直燃式蒸發器以柴油為燃料，明火加熱蒸發液氮，該類裝置具有液氮蒸發排量大，工作壓力高、工作性能穩定等特點，但其結構復雜，在施工作業現場，燃油加熱易發生火災或爆炸，存在安全隱患。

非直燃式液氮泵車又稱熱回收式，利用發動機的冷卻液熱量、液壓系統熱量和發動機尾氣的熱量來蒸發液氮，或者是由專用水剎車系統和發動機尾氣提供熱量來蒸發液氮。2010年11月3日公開的中國實用新型專利《熱回收式液氮蒸發系統》（公開號CN201620835U），由霧化裝置和熱交換裝置組成，霧化裝置的噴嘴與熱交換裝置的熱交換室內腔相通；霧化裝置的壓縮空氣管與噴管固定連接，噴管的前端為噴嘴，噴嘴的噴口面積小于噴管的橫截面積；虹吸管的一端與壓縮空氣管連通，另一端位于水箱內；熱交換裝置的熱交換室上端有排氣孔。該裝置能夠有效提高熱交換裝置的熱容，提高熱效率。但是該系統不能對液氮蒸發系統實施有效控制，無法滿足生產作業需求。

發明內容

為了克服現有熱回收式液氮蒸發系統不能對液氮蒸發系統實施有效控制，無法滿足生產作業需求的不足，本發明提供一種余熱回收液氮蒸發系統。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：余熱回收液氮蒸發系統包括動力總成、余熱回收總成、熱能補償總成、液氮蒸發總成，動力總成、余熱回收總成、熱能補償總成、液氮蒸發總成通過管線依次連接，氮蒸發總成的液氮蒸發器入口端通過管線與動力總成的液氮泵出口端連通；控制總成包括核心控制器和人機界面，核心控制器與動力總成、余熱回收總成、熱能補償總成、液氮蒸發總成中的測溫元件、控制裝置連接。

動力總成由發動機、分動箱、液力傳動箱、液氮泵、增壓泵、液氮罐依次連接組成；發動機安裝有溫度傳感器。

余熱回收總成由發動機冷卻余熱回收回路、尾氣余熱回收回路組成。發動機冷卻余熱回收回路的水箱與循環液水箱連通，三通分流調節閥的三個通道分別與水箱、循環液水箱入口、動力總成的發動機連通；循環液水箱安裝有溫度傳感器。尾氣余熱回收回路由尾氣余熱換熱器、排氣管調節裝置、離心泵組成。循環液水箱與尾氣余熱回收回路的尾氣余熱換熱器、離心泵連通；尾氣余熱換熱器與發動機的連接管線上安裝有排氣管調節裝置。

熱能補償總成包括熱能發生器、加載裝置。熱能發生器與動力總成的分動箱連接；加載裝置安裝在熱能補償總成的熱能發生器和與循環液水箱之間的連接管線上；加載裝置與循環液水箱之間的連接管線上安裝有溫度傳感器。

液氮蒸發總成由循環液變量泵、液氮蒸發器組成。液氮蒸發器與循環液水箱、動力總成的液氮泵連通；液氮蒸發器與循環液水箱連通管線上安裝有循環液變量泵；液氮蒸發器上安裝有溫度傳感器。

控制總成的核心控制器與4個溫度傳感器連接，與排氣管調節裝置、三通分流調節閥、加載裝置、循環液變量泵連接，根據預設定控制余熱回收液氮蒸發系統。

本發明的有益效果是，利用回收余熱技術加熱液氮，整個過程中沒有明火，安全可靠，適應油氣井的防爆要求；充分回收發動機產生余熱，提高燃油的利用效率；具有溫度自動保護功能，有效保護設備、人身安全。

附圖說明

圖1是本發明余熱回收液氮蒸發系統結構框圖。

圖2是本發明控制系統結構框圖。

圖中：1.發動機，2.分動箱，3.液力傳動箱，4.液氮泵，5.增壓泵，6.液氮罐，7.尾氣余熱換熱器，8.排氣管調節裝置，9.水箱，10.溫度傳感器，11.三通分流調節閥，12.溫度傳感器，13.循環液水箱，14.離心泵，15.熱能發生器，16.加載裝置，17.溫度傳感器，18.循環液變量泵，19.液氮蒸發器，20.溫度傳感器，21.核心控制器，22.人機界面。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。但是，本領域技術人員應該知曉的是，本發明不限于所列出的具體實施方式，只要符合本發明的精神，都應該包括于本發明的保護范圍內。