液氮气化增压撬内燃机余热回收及液氮气化调压装置制造方法
【专利摘要】液氮气化增压撬内燃机余热回收及液氮气化调压装置，特征在于：由来自液氮气化增压撬内燃机水箱散热器(3)的热源、来自内燃机(27)排烟管路的热源以及来自内燃机(27)的循环热水管路的热源依次串联，对通过上述三热源的液氮输送管(11)中输送的液氮递次逐步加热，构成三级热源换热结构。本实用新型与现有技术比较具有的有益效果是：1、根据内燃机的功率段，可满足相应的氮气排量需求；2、三级加热热源均来自对内燃机的余热回收，达到了节能减排，经济环保的目的；3、加热后的氮气能够对其压力进行调整，防止液氮气化过度膨胀降低管道和设备的使用寿命，同时将氮气压力调整为氮气增压泵的使用范围；3、整套工艺流程简洁，人工操作简易，无危险性。
【专利说明】液氮气化增压撬内燃机余热回收及液氮气化调压装置
【技术领域】
[0001]实用新型涉及液氮气化增压撬配套之内燃机余热的回收利用，特别是石油钻井领域中，利用液氮增压撬内燃机的排烟余热和内燃机缸套水的热量加热液氮，使之气化的液氮气化增压撬内燃机余热回收及液氮气化调压装置。
【背景技术】
[0002]现代石油工业中，氮气技术的快速发展使它广泛应用于石油生产的许多环节。常规的液氮气化工艺都是用空温式气化器、电辅加热器。其氮气的排量较小，液氮气化效率低，需要吸收额外的热能，无法做到节能减排，降低经济成本；而且设备占用空间大，不适合集装箱模块化装备，也不具备在液氮气化后调节其压力的能力。利用直燃式蒸发器的液氮加热气化工艺中，直燃式液氮蒸发器属于易损件，使用寿命低，更进一步的提高了经济成本。
[0003]液氮增压撬自身即带有内燃机，内燃机的排烟余热直排大气，缸套水的热量通过风扇排于大气，没有充分利用，造成很大浪费。而液氮增压撬的用途之一正是加热液氮，通过调节加热液氮的压力，使之适用于氮气增压机，从而将低温低压液氮转化成常温高压氮气。
实用新型内容
[0004]实用新型专利提供一种液氮气化增压撬内燃机余热回收及液氮气化调压装置，目的是充分利用所述增压撬内燃机的综合余热对液氮进行加热、气化和调压，克服常规液氮气化器因体积庞大无法集成在集装箱内部的问题，同时回收利用内燃机的综合余热达到节能减排提高经济效益的目的，延长其使用寿命，降低运行成本。
[0005]所述液氮气化增压撬内燃机余热回收及液氮气化调压装置，主要是利用液氮气化增压撬内燃机水箱风扇排风的热量、内燃机排烟热量及内燃机缸套水热量，对液氮进行气化、调压和加热，从而得到输出压力稳定、额定流量的常温氮气。其中将内燃机水箱散热风扇的排风热量作为第一级加热热源，内燃机排烟热量作为第二级加热热源，内燃机缸套水热量为第三级加热热源。
[0006]所述液氮气化增压撬内燃机余热回收及液氮气化调压装置的特征在于:由来自液氮气化增压撬内燃机水箱散热器3的热源、来自燃机27排烟管路的热源以及来自内燃机27的循环热水管路的热源依次串联，对通过上述三热源的液氮输送管11中输送的液氮递次逐步加热，构成三级热源换热及结构。
[0007]其空温式气化器2设置在第一内燃机水箱散热器3出风口正前方,空温气化器2四周为密封结构，液氮其输送管经低温长杆截止阀I进入到空温式气化器时，液氮和热风进行换热，液氮从热风中吸热，热风温度为70?80°C，压力为0.3Mpa，使液氮从液态变成低温气态并进行初步加热，使加热后的低温气态氮的温度为-60?-52.8°C，压力为IMpa，构成一级热源换热结构；
[0008]在内燃机27排烟旁通管路23上装配有一套排烟余热回收装置19，I号循环水泵17通过第一低温截止阀18将冷水从第一共用膨胀水箱16吸出并泵入到排烟余热回收装置19的冷水进口，经排烟余热回收装置加热后的热水通过二级换热热水管入口管道22进入一级水浴式加热器15的热水进口，热水与从空温气化器2出来的低温氮气在一级水浴加热器15内部进行换热,一级水浴加热器换热后的冷水通过二级换热冷水水管出口管道14回流到第一共用膨胀水箱16，通过I号循环水泵17的循环，一级水浴式加热器15总成内的热交换介质被内燃机排出的烟气反复加热，进而对来自一级热源换热结构出口 8输送的低温氮气进行持续加热，构成二级热源换热结构。经过二级热源换热后，使来自一级水浴加热器氮气出口 9的氮气温度为-3?-0.5°C，压力为IMpa ；
[0009]在缸套水循环管路4上串联有缸套水热交换器29，内燃机27的循环热水依靠内燃机缸套循环水泵的压力通过缸套水循环管路4进入缸套水热交换器29的热源热水进口 5，2号循环水泵36将第二共用膨胀水箱35的冷水泵入缸套水热交换器，缸套循环热水与来自第二共用膨胀水箱的冷水在缸套水热交换器29内部进行换热，从缸套水热交换器出来的经过换热的温水通过回流管道6回流到第二内燃机水箱散热器28进水口，经过加热的来自第二共用膨胀水箱35的循环热水进入二级水浴加热器33的热水进口 7，并在二级水浴加热器33内部对来自一级水浴加热器氮气出口 9的氮气进行再次加热，经过换热的循环水回流到第二共用膨胀水箱35，然后通过2号循环水泵36进行再次循环，构成三级热源换热结构。使其出口二级水浴式加热器氮气出口 10处的，氮气温度为15?21.2°C，压力为IMpa，之后经过调压气化后的氮气进入稳压储气罐43存储起来，并通过氮气增压泵51增压至25Mpa。
[0010]实用新型与现有技术比较具有的有益效果是:
[0011]1、根据内燃机的功率段，可满足相应的氮气排量需求；2、三级加热热源均来自对内燃机的余热回收，达到了节能减排，经济环保的目的；3、加热后的氮气能够对其压力进行调整，防止液氮气化过度膨胀降低管道和设备的使用寿命，同时将氮气压力调整为氮气增压泵的使用范围；3、整套工艺流程简洁，人工操作简易，无危险性。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是实用新型结构原理图。
[0013]图中:1、低温长杆截止阀，2、空温式气化器，3，第一内燃机水箱散热器，4、缸套水循环管路，5、热源热水进口，6、回流管道，7、二级水浴加热器热水进口，8、热源换热结构出口，9、一级水浴加热器氮气出口，11、液氮输送管，14、二级换热冷水水管出口管道，15、一级水浴式加热器，16、第一共用膨胀水箱，17、I号循环水泵，18、第一低温截止阀，19、排烟余热回收装置，20排烟消声器，21、第二低温截止阀，22、二级换热热水管入口管道，23、排烟旁通管路，27、内燃机，28、第二内燃机水箱散热器，29、缸套水热交换器，33、二级水浴式加热器，35、第二共用膨胀水箱，36、2号循环水泵，43、稳压储气罐，51，氮气增压泵。
【具体实施方式】
[0014]以下结合图1对所述液氮气化增压撬内燃机余热回收及液氮气化调压装置的实施方式进行详细说明。
[0015]一级热源换热过程(将液氮气化成低温氮气)
[0016]空温式气化器2放置在第一内燃机水箱散热器3出风口正前方并对空温气化器2四周进行密封处理，使空温式气化器被包围在流动的热风中，当一定压力的液氮经过低温长杆截止阀I进入到空温式气化器时，液氮和热风进行换热，液氮从热风中吸收大量的热，使液氮从液态变成低温气态并进行初步加热；
[0017]二级热源换热过程(对低温氮气进行一级加热)
[0018]在内燃机27排烟旁通管路23上装配一套排烟余热回收装置19，I号循环水泵17通过第一低温截止阀18将冷水从第一共用膨胀水箱16吸出并泵入到排烟余热回收装置19的冷水进口，经排烟余热回收装置加热后的热水通过二级换热热水管入口管道22进入一级水浴式加热器15的热水进口，热水与从空温气化器2出来的低温氮气在一级水浴加热器15内部进行换热，从而增加氮气的温度，一级水浴加热器换热后的冷水通过二级换热冷水水管出口管道14回流到第一共用膨胀水箱16，通过I号循环水泵17的循环，一级水浴式加热器15总成内的防冻液被发动机排出的烟气反复加热，进而对低温氮气进行持续加热。
[0019]三级热源换热过程(对氮气进行二级加热)
[0020]在缸套水循环管路4上串联一个缸套水热交换器29，当内燃机缸体内部的循环水温度达到85°C时，缸套水节温器打开，内燃机27的循环热水依靠内燃机缸套循环水泵的压力通过缸套水循环管路4进入缸套水热交换器29的热源热水进口 5，2号循环水泵36将第二共用膨胀水箱35的冷水泵入缸套水热交换器，缸套循环热水与来自第二共用膨胀水箱的冷水在缸套水热交换器29内部进行换热，从缸套水热交换器出来的经过换热的温水通过回流管道6回流到第二内燃机水箱散热器28进水口，经过加热的来自第二共用膨胀水箱35的循环热水进入二级水浴加热器33的热水进口 7，并在二级水浴加热器内部对来自一级水浴加热器出口的氮气进行二级加热，经过换热的循环水回流到第二共用膨胀水箱35，然后通过2号循环水泵36进行再次循环，从而达到对来自一级水浴气化加热器的氮气进行持续加热的目的。
【权利要求】
1.液氮气化增压撬内燃机余热回收及液氮气化调压装置，包括空温式气化器(2)、第一、第二内燃机水箱散热器(3、28)、排烟余热回收装置(19)，循环水泵、膨胀水箱、水浴加热器、缸套水热交换器(29)、各类阀门以及连接管路，特征在于:由来自液氮气化增压撬内燃机水箱散热器(3)的热源、来自燃机(27)排烟管路的热源以及来自内燃机(27)的循环热水管路的热源依次串联，对通过上述三热源的液氮输送管(11)中输送的液氮递次逐步加热，构成三级热源换热结构。
2.如权利要求书1所述的液氮气化增压撬内燃机余热回收及液氮气化调压装置，特征在于:所述空温式气化器(2)设置在第一内燃机水箱散热器(3)出风口正前方，空温气化器(2)四周为密封结构，液氮其输送管经低温长杆截止阀(1)进入到空温式气化器时，液氮和热风进行换热，液氮从热风中吸热，使液氮从液态变成低温气态并进行初步加热，构成一级热源换热结构。
3.如权利要求书1所述的液氮气化增压撬内燃机余热回收及液氮气化调压装置，特征在于:在内燃机(27)排烟旁通管路(23)上装配有一套排烟余热回收装置(19)，1号循环水泵(17)通过第一低温截止阀(18)将冷水从第一共用膨胀水箱(16)吸出并泵入到排烟余热回收装置(19)的冷水进口，经排烟余热回收装置加热后的热水通过二级换热热水管入口管道(22)进入一级水浴式加热器(15)的热水进口，热水与从空温气化器(2)出来的低温氮气在一级水浴加热器(15)内部进行换热，一级水浴加热器换热后的冷水通过二级换热冷水水管出口管道(14)回流到第一共用膨胀水箱(16)，通过1号循环水泵(17)的循环，一级水浴式加热器(15)总成内的热交换介质被内燃机排出的烟气反复加热，进而对来自一级热源换热结构出口(8)输送的低温氮气进行持续加热，构成二级热源换热结构。
4.如权利要求书1所述的液氮气化增压撬内燃机余热回收及液氮气化调压装置，特征在于:在缸套水循环管路(4)上串联有缸套水热交换器(29)，内燃机(27)的循环热水依靠内燃机缸套循环水泵的压力通过缸套水循环管路(4)进入缸套水热交换器(29)的热源热水进口(5)，2号循环水泵(36)将第二共用膨胀水箱(35)的冷水泵入缸套水热交换器，缸套循环热水与来自第二共用膨胀水箱的冷水在缸套水热交换器(29)内部进行换热，从缸套水热交换器出来的经过换热的温水通过回流管道出)回流到第二内燃机水箱散热器(28)进水口，经过加热的来自第二共用膨胀水箱35的循环热水进入二级水浴加热器(33)的热水进口(7)，并在二级水浴加热器(33)内部对来自一级水浴加热器氮气出口(9)的氮气进行再次加热，经过换热的循环水回流到第二共用膨胀水箱(35)，然后通过2号循环水泵(36)进行再次循环，构成三级热源换热结构。
【文档编号】F17C7/04GK204099898SQ201420563801
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年9月28日 优先权日:2014年9月28日
【发明者】刘加勇 申请人:武汉高科佳诚动力科技有限公司