钻井动力机组排烟余热回收应用

刘 勇

（西部钻探吐哈钻井公司物资装备科，新疆鄯善838200）①

钻井动力机组排烟余热回收应用

刘 勇

（西部钻探吐哈钻井公司物资装备科，新疆鄯善838200）①

通过多功能余热回收装置的应用研究，充分利用柴油机废烟气热，通过换热循环给柴油罐伴热，用0＃柴油即可以满足冬季施工要求，使柴油机的排烟温度降到115℃左右，减少对环境的污染；同时利用余热回收产生的高温蒸汽及时给井场清污解冻，方便施工操作，提升施工速度。多功能余热回收装置的应用既实现了节能减排又解决了污染环境的问题，达到了降低钻井生产成本的目的。

动力机组，排烟，余热，回收利用

油田现场钻机配套的发电机和柴油机都属于高能耗设备，排烟温度一般在300℃左右，这样不仅造成能源的浪费，也不符合节能减排的理念。钻井队在冬季施工时，由于环境温度很低，如果在低于允许的工作温度之下使用0＃柴油，柴油就会析出蜡质，堵塞油管。因此，为了安全生产一般会使用－20＃～－35＃柴油来代替0＃柴油，增加了生产成本。钻井现场为了冬季保温需要，配备燃煤蒸汽锅炉作为保温设备，用于管道及设备的解冻及重油污的清洗，这些设备的能耗很高，而且升温时间长，影响了施工进度。

1 余热回收装置工艺流程

余热回收装置安装在发电机和柴油机烟囱上，工艺流程如图1。

2 余热回收装置主要技术指标

DYR125-65／120型多功能余热回收装置设备主要由热水型余热回收器、蒸汽余热回收器、水箱、泵阀、控制系统、管线组成。

图1 余热回收装置工艺流程

1） 热水型余热回收器 ø662×2 180，进出口：管ø38 mm×3 mm。

2） 蒸汽余热回收器 ø662×2 180，进出口：管ø19 mm×2.5 mm。

3） 水箱 4.5 m3。

4） 泵阀室 主要有热水离心泵和蒸汽给水泵。

热水循环泵 额定流量12.5 m3／h，扬程32 m，电机功率4 k W。

蒸汽给水泵 额定流量3 m3／h，扬程88 m，电机功率2.2 k W。

5） 控制系统 控制柜、电接点温度计。

3 现场应用

3.1 现场测试

2013-01-20，吐哈钻井公司50637队现场对蒸汽余热回收装置进行了测试，循环数据如表1。在水箱水温达到30℃以上时，启动换热装置开始运行，适度调节装置进水阀门。经过5 min即可不间断产生120℃以上蒸汽，快捷方便，完全可以满足清洗和解冻的要求。升温速度快，只要一按开关，打开阀门5 min解决问题，是现场其他加热方式达不到的。

表1 2013-01-20余热回收循环数据

3.2 经济效益分析

钻井队冬季施工的成本通常比其他季节高，仅使用燃煤蒸汽锅炉燃料费用约¥20万元／季。在冬季作业的时候，一般每年的11月份到下年的3月份合计5个月时间，对于不同的区域和不同的温度条件通常采用－10＃、－20＃和－35＃柴油，使用不同标号柴油作为燃料的费用情况如表2。

由表2看出：即使不计加热设备的使用费用，1个冬季应用热水型余热回收器，用0＃柴油替代高标号柴油产生效益即可回收设备投资。

表2 每年冬季使用不同柴油的费用情况

3.3 建议事项

在温度低于－15℃的地区使用时，为确保井场上全部热量都能得到有效的利用，应配备2台热水余热回收器、2台蒸汽余热回收器。柴油发电机的运行工况稳定，2台热水余热回收器安装在柴油发电机上，只要井场用电就有足够的余热可回收，保证柴油罐中柴油温度稳定。2台蒸汽余热回收器安装在主柴油发动机上，因为主柴油发动机距离井架较近，这样减少了蒸汽管线的长度，能保证蒸汽在较大范围能使用。如果在气温较低，水箱温度低于45℃时，可以开启蒸汽余热回收器，把蒸汽余热回收器的水量调节为最大，关闭蒸汽喷枪的阀门，给水箱补充热量。这样就可保证在温度低于－30℃的地区使用0＃柴油。

4 结论

1） 整套余热回收装置能正常稳定运行，能将排烟温度从270℃左右降低到112℃左右，既可节能又可以减少高温烟气排放。

2） 柴油机和发电机的排烟温度越高时，余热回收装置的效果越好，回收的热量高于70 k W。

3） 在环境温度达到－10℃时，使用单台余热回收装置，可以保证柴油罐的柴油温度在15℃以上，可以使用0＃柴油代替装置使用－20＃～－35＃柴油，经济效益比较明显。

4） 钻井正常作业时，可连续产生120℃以上温度的蒸汽，用于钻井生产需要及职工取暖。

［1］ 张梁，梁政，邓雄，等.增压站天然气发动机余热利用方案研究［J］.石油矿场机械，2009，38（7）：32-35.

［2］ 王凯，曹锋，邢子文.一种新型余热回收高温热泵机组的性能研究［J］.西安交通大学学报，2008，42（10）：123-126.

［3］ 冯黎明，高文志，秦浩，等.用于发动机余热回收的往复活塞式膨胀机热力学分析［J］.天津大学学报，2011，44（8）：11-16.

Application of Flue Gas Waste Heat Recovery and Utilization in Drilling Unit

LIU Yong
（Materials and Equipment Department，Tuha Drilling Company，XDEC，Shanshan 838200，China）

Through the application of multifunctional heat recovery device，diesel engine waste gas heat was fully made use of，and the heat cycle was used for diesel oil tank heating tracer，which resulted that 0＃diesel engine can satisfy the requirements of winter construction，meanwhile the exhaust temperature of diesel engine was dropped to about 115℃reducing the pollution of the environment，high temperature steam from waste heat recovery was used in a timely manner for the well site cleaning thawing，to have convenient operation，and to enhance the speed of construction.Application of multifunctional heat recovery device can not only achieve the energy-saving emission reduction and solve the problem of the pollution of the environment as well，to reduce the drilling cost of production.

power unit；exhaust；waste；recycling

TE924

B

10.3969／j.issn.1001-3842.2014.07.024

1001-3482（2014）07-0090-03

2014-01-15

刘 勇（1974-），男，新疆哈密人，工程师，主要从事钻井设备管理工作，E-mail：liuyong020＠cnpc.com.cn。