魏云峰 王 沖 何建萍 何中凱 于 濤 祝 偉 林國(guó)強(qiáng)

塔里木油田分公司 質(zhì)量安全環(huán)保處 （新疆 庫(kù)爾勒 841000）

鉆井隊(duì)柴油機(jī)余熱回收利用技術(shù)

魏云峰 王 沖 何建萍 何中凱 于 濤 祝 偉 林國(guó)強(qiáng)

塔里木油田分公司 質(zhì)量安全環(huán)保處 （新疆 庫(kù)爾勒 841000）

井隊(duì)柴油機(jī)余熱回收利用作為一項(xiàng)節(jié)能技術(shù)，在塔里木油田鉆井隊(duì)冬季保溫過程中取得了突出的節(jié)能效果，同時(shí)還創(chuàng)造了較大的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)塔里木油田鉆井隊(duì)柴油機(jī)現(xiàn)狀、冬季保溫情況及采用余熱回收利用裝置實(shí)施冬季保溫取得的效果等方面進(jìn)行了論述。

柴油機(jī) 余熱 回收

塔里木盆地是我國(guó)最大的含油氣盆地，總面積56萬km2，盆地周邊被天山、昆侖山和阿爾金山所環(huán)繞，中部是號(hào)稱“死亡之?！钡乃死敻缮衬娣e33.7萬km2，是世界第二大流動(dòng)性沙漠。據(jù)最新資源評(píng)價(jià)，塔里木盆地可探明油氣資源總量為160億t，是中國(guó)石油資源量大于150億t的四個(gè)盆地之一，勘探前景十分廣闊。隨著塔里木石油工業(yè)的不斷深入，在塔里木油田進(jìn)行勘探作業(yè)的鉆井隊(duì)越來越多。塔里木油田冬季氣溫最低達(dá)－30℃以下，鉆井作業(yè)一年四季都在進(jìn)行，冬季井隊(duì)設(shè)備的保溫是鉆井工程的重要環(huán)節(jié)，保溫工作直接影響鉆井的安全及成本。鉆井隊(duì)冬季都需要用大量的蒸汽進(jìn)行諸如吹掃鉆臺(tái)、清洗套管、緊急解凍、特殊部位保溫等工作。現(xiàn)階段的鉆井隊(duì)基本上都使用燃煤鍋爐來產(chǎn)生蒸汽，一個(gè)鉆井隊(duì)每年大約消耗200t煤，同時(shí)產(chǎn)生大量的一氧化碳、二氧化碳等空氣污染物和廢渣。在鉆井隊(duì)柴油機(jī)是必不可缺的設(shè)備，柴油機(jī)在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生煙氣，煙氣出口的溫度最高可達(dá)400℃以上，如果充分利用這部分高溫?zé)煔饪梢詫⑺兂烧羝麨榫?duì)提供保溫?zé)嵩?，從而取代燃煤鍋爐，以達(dá)到節(jié)能減排的目的。

各勘探公司柴油機(jī)組主要類型

通過對(duì)塔里木探區(qū)鉆井隊(duì)的調(diào)查研究表明：目前在塔里木服務(wù)的鉆機(jī)有60余部，這些鉆機(jī)配備的柴油機(jī)多為12V190系列，配備的柴油發(fā)電機(jī)為8V190系列、CAT3512系列、VOLVO系列等 （見圖1，圖2）。通過測(cè)試分析，當(dāng)柴油機(jī)的出力大于80%時(shí)，有90%以上的柴油機(jī)排煙管溫度大于350℃，由煙氣帶走的熱量占總熱量的40%以上，余熱回收的價(jià)值很大。

表1 柴油機(jī)（發(fā)電機(jī)）組各項(xiàng)參數(shù)

圖1 發(fā)電機(jī)

圖2 柴油機(jī)

鉆井隊(duì)冬季保溫現(xiàn)狀

根據(jù)收集的資料，目前鉆井隊(duì)有以下幾種冬季生產(chǎn)供暖保溫方式：①燃煤鍋爐供暖系統(tǒng)；②燃油鍋爐供暖系統(tǒng)；③電熱鍋爐供暖系統(tǒng)。

調(diào)查分析認(rèn)為：①燃煤鍋爐供暖系統(tǒng)。環(huán)境污染嚴(yán)重，運(yùn)行成本高，維護(hù)費(fèi)用大；②燃油鍋爐供暖系統(tǒng)環(huán)境污染嚴(yán)重，運(yùn)行成本高；③電熱鍋爐供暖系統(tǒng)。耗電量大，運(yùn)行成本高。

余熱回收利用裝置系統(tǒng)介紹

1 余熱回收裝置原理

井隊(duì)柴油發(fā)電機(jī)余熱回收是將制作好的余熱回收裝置直接安裝在柴油機(jī)的排氣管上，形成簡(jiǎn)單的管殼式換熱器（見圖3）。外部供水走管層，煙氣走殼層。由泵給出的工質(zhì)水經(jīng)給水閥、預(yù)熱盤管、給水調(diào)節(jié)閥、給水分配管分別進(jìn)入換熱器的浮式螺旋盤管組，柴油機(jī)廢氣在浮式螺旋盤管組的作用下，以近似螺旋軌跡橫向沖刷盤管外壁，使廢氣的熱能不斷傳給管內(nèi)工質(zhì)。管內(nèi)工質(zhì)吸熱升溫，體積迅速膨脹，流速提高，汽水開始在管內(nèi)分離。經(jīng)集氣管膨脹器粗分離，由膨脹器噴射進(jìn)入Ⅲ級(jí)換熱器，繼續(xù)加熱汽化，飽和蒸汽進(jìn)入管匯，分離后未汽化的飽和水經(jīng)底流管進(jìn)入再熱器繼續(xù)加熱汽化，直至全部成為飽和蒸汽由蒸汽管匯輸出。

圖3 余熱回收利用裝置

2 余熱回收利用裝置的主要設(shè)備

余熱回收利用裝置主要設(shè)備見表2。

表2 余熱回收利用裝置主要設(shè)備

3 余熱回收利用裝置工藝流程

原水經(jīng)水處理設(shè)備處理后進(jìn)入軟化水箱，軟化水通過氣動(dòng)隔膜泵向換熱器供水，軟化水流入換熱器的盤管里，經(jīng)過加熱形成水蒸汽，水蒸汽通過蒸汽管線排向井隊(duì)的各個(gè)需要保溫的位置，具體流程見圖4。

圖4 余熱回收利用裝置工藝流程

4 蒸汽效果

經(jīng)測(cè)試，ZP12V190柴油機(jī)（功率810kW）在出力75%時(shí)，采用余熱回收裝置，每小時(shí)可以產(chǎn)生500kg以上的飽和蒸汽，蒸汽壓力0.6MPa，溫度最高可達(dá)180℃，完全可以滿足井隊(duì)冬季保溫需求，余熱回收利用裝置蒸汽效果見圖5。

圖5 余熱回收利用裝置蒸汽效果圖

余熱回收裝置的效益分析

1 社會(huì)效益分析

煤是復(fù)雜的混合物，經(jīng)過計(jì)算燃燒1t優(yōu)質(zhì)煤會(huì)產(chǎn)生3.3t的二氧化碳，同時(shí)還產(chǎn)生一氧化碳1.36kg，碳?xì)浠衔?.45kg，氮氧化物9.08kg，二氧化硫24kg，煙塵42.5kg。同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生大量廢渣，這些都是對(duì)大氣和環(huán)境有害的物質(zhì)。井隊(duì)在整個(gè)取暖期消耗大約200t煤，所造成的污染極大，浪費(fèi)能源。余熱回收裝置能有效地節(jié)約能源,對(duì)大氣環(huán)境無污染。同時(shí)余熱回收裝置還具有很好的消音滅火功能，煙氣經(jīng)過余熱回收裝置時(shí)壓力始終是均衡的，消除了壓力波動(dòng)，加之余熱回收裝置外殼的保溫隔熱材料具有很好的吸聲性能，可降低噪音15dB。煙氣中的火星與余熱回收裝置內(nèi)的螺旋盤管多次碰撞后，很快熄滅，不會(huì)隨煙氣帶出煙管，安全、環(huán)保功效顯著。

2 經(jīng)濟(jì)效益分析

使用燃煤鍋爐的井隊(duì)，一個(gè)采暖期成本費(fèi)用大約為30萬元（承包費(fèi)），其中包括鍋爐租用費(fèi)，人工費(fèi)及燃煤等費(fèi)用。在安裝柴油機(jī)余熱回收裝置后，每年可直接減少成本30萬元，同時(shí)由于井隊(duì)余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽（熱水）還可以用于井隊(duì)柴油罐的保溫，可提高井隊(duì)冬季使用柴油的標(biāo)號(hào)，大大降低柴油的使用成本。單套余熱回收設(shè)備投資大約在60～80萬元左右，投資回收期1～2年，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。

使用柴油機(jī)余熱回收裝置的注意事項(xiàng)

柴油機(jī)余熱回收利用裝置經(jīng)過不斷試驗(yàn)和設(shè)計(jì)優(yōu)化，其節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)效益明顯，在實(shí)際生產(chǎn)使用過程中應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：

（1）由于余熱換熱器是采用盤管結(jié)構(gòu)，所以在使用中應(yīng)注意水質(zhì)的要求，應(yīng)盡量使用軟化水；

（2）當(dāng)在柴油機(jī)上安裝余熱回收利用裝置時(shí)應(yīng)注意采用防爆裝置（柴油機(jī)離鉆井架比較近）；

（3）為防止余熱換熱器盤管結(jié)構(gòu)堵塞，應(yīng)定期對(duì)換熱器進(jìn)行除垢處理，保證盤管通暢；

（4）施工過程中應(yīng)嚴(yán)格遵守井場(chǎng)的各項(xiàng)規(guī)定，穿戴好勞保品，確保施工安全；

（5）每天應(yīng)進(jìn)行3～4次例行檢查，由于換熱器工作時(shí)溫度較高，例行檢查時(shí)應(yīng)佩戴好勞保用品；

（6）本套設(shè)備操作雖然方便簡(jiǎn)潔，但必須按規(guī)定操作流程操作。

結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，節(jié)能減排問題越發(fā)突出，其重要性已越來越明顯。石油工業(yè)在油氣田勘探開發(fā)過程中消耗了大量能源，如何在生產(chǎn)能源的過程中有效地降低能源消耗，實(shí)現(xiàn)油氣勘探開發(fā)領(lǐng)域的節(jié)能發(fā)展、清潔發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展，是當(dāng)前擺在面前的緊迫問題。井隊(duì)柴油機(jī)余熱利用裝置做為一項(xiàng)減少鉆井能源消耗的節(jié)能技術(shù)，在為鉆井隊(duì)帶來較大的經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，又減少對(duì)環(huán)境的污染，適合大面積推廣使用。

The Recovery and utilization of waste heat from diesels in drilling teams,as one kind of energy-saving,has gotten an obvious energy-saving effect in the process of winter heat preservation in drilling team of Talimu oilfields,coupled with better economical benefits.Therefore,an explanation concentrates on the present state of diesels,the state of winter heat preservation,and the effect of winter heat preservation obtained by using the recycling equipment of the heat waste in drilling teams of Talimu oilfields.

diesels;waste heat;recycling

2010-08-08