石油钻机余热发电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种石油钻机余热发电系统，包括水罐与除氧器、水泵依次连接，水泵与热泵、余热锅炉依次连接；热泵冷却出水口经分路器与柴油机的缸套冷却入水口连接，柴油机的缸套出水口经集积器与热泵热水输入口连接；柴油机的烟气管道经另一集积器与余热锅炉进气口连接，余热锅炉排气口依次设置有静电收尘器、轴流排气扇；余热锅炉蒸汽出口经分气器连接螺杆膨胀机蒸汽入口，螺杆膨胀机蒸汽出口与凝汽器、凝水泵、水罐依次连接；螺杆膨胀机输出轴与发电机输入轴连接。本发明专利技术的装置，提高了石油钻机多余燃油效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于石油钻机节能
，涉及一种石油钻机余热发电系统。
技术介绍
对钻机产品本身而言，通过提高机械效率、减轻部件重量、提高电控系统功率因数等手段，达到一定的节能效果，但节能空间有限。若从热力学角度出发，深究燃料燃烧总热值的具体分配情况，即可发现钻机产品更大的节能空间其实蕴藏在余热里。目前，还没有利用钻机余热发电的装置及节能利用方法，因此，开发适应油田恶劣环境的钻机余热发电系统，具有很好的经济效益。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种石油钻机余热发电系统，解决了现有技术中钻机余热没有得到有效利用，造成浪费的问题。本专利技术所采用的技术方案是，一种石油钻机余热发电系统，包括水罐，水罐的出水口与除氧器的输入口连接，除氧器的输出口与水泵的入水口连接，水泵的出水口再与热泵冷水输入口连接，热泵的热水输出口与余热锅炉的进水口连接；热泵的冷却柴油机缸套的出水口经分路器与两台柴油机的缸套冷却入水口连接，该两个柴油机的缸套出水口经集积器与热泵的热水输入口连接，两个柴油机的烟气管道经集积器二与余热锅炉的进气口连接，余热锅炉的排气口依次设置有静电收尘器、轴流排气扇；余热锅炉的蒸汽出口经分气器分别连接螺杆膨胀机、螺杆膨胀机二的蒸汽入口，螺杆膨胀机、螺杆膨胀机二的蒸汽出口与凝汽器的输入口连接，凝汽器的输出口与凝水泵的输入口连接，凝水泵的输出口与水罐的进水口连接；螺杆膨胀机的输出轴通过联轴器与齿轮箱的输入轴连接，齿轮箱的输出轴通过联轴器二与发电机的输入轴连接；螺杆膨胀机二的输出轴通过联轴器三与齿轮箱二的输入轴连接，齿轮箱二的输出轴通过联轴器四与发电机二的输入轴连接。本专利技术的石油钻机余热发电系统，其特征还在于所述的发电机与变频器的输入端连接，发电机二与变频器二的输入端连接，变频器、变频器二的输出端与钻机电控系统的600V交流母线连接，变频器、变频器二还与主控制器通过现场总线通讯连接；主控制器与螺杆膨胀机控制器通过现场总线通讯连接，螺杆膨胀机控制器分别与蒸汽流量传感器、分路器连接，螺杆膨胀机控制器另外还分别与螺杆膨胀机、螺杆膨胀机二的控制单元连接。本专利技术的有益效果是，提高了石油钻机多余燃油效率，减少钻井燃料消耗，减少碳排放量。附图说明图I为本专利技术余热发电系统的结构示意图；图2为本专利技术余热发电系统的电气部分结构示意图。图中，I.柴油机，2.柴油机二，3.轴流排气扇，4.静电收尘器，5.余热锅炉，6.螺杆膨胀机，7.联轴器，8.齿轮箱，9.联轴器二，10.发电机，11.集积器，12.集积器二，13.分气器，14.螺杆膨胀机二，15.联轴器三，16.联轴器四，17.发电机二，18.齿轮箱二，19.凝汽器，20.凝水泵，21.水罐，22.除氧器，23.给水泵，24.热泵，25.分路器，26.变频器，27.变频器二，28.主控制器，29.螺杆膨胀机控制器，30.蒸汽流量传感器。具体实施方式 下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。参照图I、图2，本专利技术的石油钻机余热发电系统结构是，由轴流排气扇3、静电收尘器4、余热锅炉5、螺杆膨胀机6、联轴器7、齿轮箱8、联轴器二 9、发电机10、集积器11、集积器二 12、分气器13、螺杆膨胀机二 14、联轴器三15、联轴器四16、发电机二 17、齿轮箱二18、凝汽器19、凝水泵20、水罐21、除氧器22、给水泵23、热泵24、分路器25、变频器26、变频器二 27、主控制器28、螺杆膨胀机控制器29、蒸汽流量传感器30构成。参照图1，本专利技术的石油钻机余热发电系统结构是，包括水罐21，水罐21的出水口与除氧器22的输入口连接，除氧器22的输出口与水泵23的入水口连接，水泵23的出水口再与热泵24冷水输入口连接，热泵24的热水输出口与余热锅炉5的进水口连接；热泵24冷却柴油机缸套的出水口经分路器25同时与工作的两台柴油机(柴油机I、柴油机二 2)的缸套冷却入水口连接，该两台柴油机的缸套出水口同时经集积器11与热泵24的热水输入口连接；该两台柴油机的烟气管道同时经集积器二 12与余热锅炉5的进气口连接，余热锅炉5的排气口依次设置有静电收尘器4、轴流排气扇3 ；余热锅炉5的蒸汽出口经分气器13连接两台螺杆膨胀机(螺杆膨胀机6、螺杆膨胀机二 14)的蒸汽入口，螺杆膨胀机6、螺杆膨胀机二 14的蒸汽出口合流后与凝汽器19的输入口连接，凝汽器19的输出口与凝水泵20的输入口连接，凝水泵20的输出口与水罐21的进水口连接；螺杆膨胀机6的输出轴通过联轴器7与齿轮箱8的输入轴连接,齿轮箱8的输出轴通过联轴器二 9与发电机10的输入轴连接；螺杆膨胀机二 14的输出轴通过联轴器三15与齿轮箱二 18的输入轴连接，齿轮箱二 18的输出轴通过联轴器四16与发电机二 17的输入轴连接。本专利技术实施例结构设置上述的两套柴油机及两套发电机组，是为了适应石油钻机工况，增大余热利用范围，充分回收石油钻机的柴油机余热。在需要时，也可以设置为一套柴油机及一套发电机组，以节省成本。参照图2，本专利技术余热发电系统的电气部分结构是，发电机10与变频器26的输入端连接，变频器26的输出端与钻机电控系统的600V交流母线连接，变频器26还与主控制器28通过现场总线通讯连接；发电机二 17与变频器二 27的输入端连接，变频器二 27的输出端与钻机电控系统的600V交流母线连接，变频器二 27还与主控制器28通过现场总线通讯连接；主控制器28与螺杆膨胀机控制器29通过现场总线通讯连接，螺杆膨胀机控制器29分别与蒸汽流量传感器30、分路器25连接，螺杆膨胀机控制器29另外还分别与螺杆膨胀机6、螺杆膨胀机二 14的控制单元连接。本专利技术余热发电系统的工作原理是第一、余热转化为蒸汽能过程当钻机工作时，热泵24吸收柴油机I、柴油机二 2缸套水中的热量，预热余热锅炉5的进水，同时余热锅炉5吸收柴油机I、柴油机二 2烟气余热，将预热水蒸发成蒸汽，供螺杆膨胀发电机组发电。第二、蒸汽能转化为电能过程根据蒸汽流量传感器30检测到的蒸汽流量大小，螺杆膨胀机控制器29根据实际情况控制分气器13开启一台或两台汽轮机工作，螺杆膨胀机经齿轮箱驱动相应的发电机发电，所发的交流电经变频器并入钻机电控系统的交流母线上。第三、能量转换介质循环过程蒸汽驱动螺杆膨胀机之后，经凝汽器19冷却成液态水，液态水经凝水泵20返回注水罐21，然后经除氧泵22、给水泵23，再次进入余热利用系统。两台柴油机的缸套冷却水经热泵21吸热之后，缸套冷却水再次回到两台柴油机内进行冷却。两台柴油机的烟气经余热锅炉5后，温度降至150°C左右，经静电收尘器4吸尘之后，最后由轴流排风扇3排入大气中。本专利技术的石油钻机余热发电系统，由热泵吸收柴油机缸套水中的热量，预热余热锅炉的进水，同时余热锅炉吸收柴油机的烟气余热，将预热热水蒸发成蒸汽，蒸汽驱动螺杆膨胀机工作，螺杆膨胀机经齿轮箱驱动发电机发电，所发的交流电由变频器变频后并入钻机电控系统的交流母线上，实现了余热的再利用，能够显著提高柴油燃油效率，减少钻井燃料消耗，降低碳排放量。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石油钻机余热发电系统，其特征在于包括水罐(21)，水罐(21)的出水口与除氧器(22)的输入口连接，除氧器(22)的输出口与水泵(23)的入水口连接，水泵(23)的出水口再与热泵(24)冷水输入口连接，热泵(24)的热水输出口与余热锅炉(5)的进水口连接；热泵(24)的冷却柴油机缸套的出水口经分路器(25)与两台柴油机的缸套冷却入水口连接，该两个柴油机的缸套出水口经集积器(11)与热泵(24)的热水输入口连接，两个柴油机的烟气管道经集积器二(12)与余热锅炉(5)的进气口连接， 余热锅炉(5)的排气口依次设置有静电收尘器(4)、轴流排气扇(3)； 余热锅炉(5)的蒸汽出口经分气器(13)分别连接螺杆膨胀机(6)、螺杆膨胀机二(14)的蒸汽入口，螺杆膨胀机(6 )、螺杆膨胀机二( 14)的蒸汽出口与凝汽器(19 )的输入口连接，凝汽器(19 )的输出口与凝水泵(20 )的输入口连接，凝水泵(20 )的输出口与水罐(21)的进水口连接； 螺杆膨胀机...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭军光，宋志刚，武卫卫，邢大伟，郭冬，段武，
申请(专利权)人：宝鸡石油机械有限责任公司，
类型：发明
国别省市：