[发明专利]余热回收液氮蒸发系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种石油开发领域的液氮蒸发装置，尤其是涉及一种余热回收液氮蒸发系统，属于油气开发过程中氮气压裂装备。

背景技术

在油气开发过程中，应用氮气技术对油井、油层进行处理与常规技术相比具有安全、省时、快捷、高效、成功率高等特点。氮气压裂装备是石油天然气开发过程中的重要装备，它的动力源为柴油机。柴油机的机械转化效率仅为35%，其余65%转化为热能，主要通过散热器和排气管散发掉，造成能量浪费，也对环境造成不利影响。

氮气压裂作业时需要把低温低压液氮加热蒸发为常温低压氮气输出。液氮蒸发主要有直燃式和非直燃式。直燃式蒸发器以柴油为燃料，明火加热蒸发液氮，该类装置具有液氮蒸发排量大，工作压力高、工作性能稳定等特点，但其结构复杂，在施工作业现场，燃油加热易发生火灾或爆炸，存在安全隐患。

非直燃式液氮泵车又称热回收式，利用发动机的冷却液热量、液压系统热量和发动机尾气的热量来蒸发液氮，或者是由专用水刹车系统和发动机尾气提供热量来蒸发液氮。2010年11月3日公开的中国实用新型专利《热回收式液氮蒸发系统》（公开号CN201620835U），由雾化装置和热交换装置组成，雾化装置的喷嘴与热交换装置的热交换室内腔相通；雾化装置的压缩空气管与喷管固定连接，喷管的前端为喷嘴，喷嘴的喷口面积小于喷管的横截面积；虹吸管的一端与压缩空气管连通，另一端位于水箱内；热交换装置的热交换室上端有排气孔。该装置能够有效提高热交换装置的热容，提高热效率。但是该系统不能对液氮蒸发系统实施有效控制，无法满足生产作业需求。

发明内容

为了克服现有热回收式液氮蒸发系统不能对液氮蒸发系统实施有效控制，无法满足生产作业需求的不足，本发明提供一种余热回收液氮蒸发系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：余热回收液氮蒸发系统包括动力总成、余热回收总成、热能补偿总成、液氮蒸发总成，动力总成、余热回收总成、热能补偿总成、液氮蒸发总成通过管线依次连接，氮蒸发总成的液氮蒸发器入口端通过管线与动力总成的液氮泵出口端连通；控制总成包括核心控制器和人机界面，核心控制器与动力总成、余热回收总成、热能补偿总成、液氮蒸发总成中的测温元件、控制装置连接。

动力总成由发动机、分动箱、液力传动箱、液氮泵、增压泵、液氮罐依次连接组成；发动机安装有温度传感器。

余热回收总成由发动机冷却余热回收回路、尾气余热回收回路组成。发动机冷却余热回收回路的水箱与循环液水箱连通，三通分流调节阀的三个通道分别与水箱、循环液水箱入口、动力总成的发动机连通；循环液水箱安装有温度传感器。尾气余热回收回路由尾气余热换热器、排气管调节装置、离心泵组成。循环液水箱与尾气余热回收回路的尾气余热换热器、离心泵连通；尾气余热换热器与发动机的连接管线上安装有排气管调节装置。

热能补偿总成包括热能发生器、加载装置。热能发生器与动力总成的分动箱连接；加载装置安装在热能补偿总成的热能发生器和与循环液水箱之间的连接管线上；加载装置与循环液水箱之间的连接管线上安装有温度传感器。

液氮蒸发总成由循环液变量泵、液氮蒸发器组成。液氮蒸发器与循环液水箱、动力总成的液氮泵连通；液氮蒸发器与循环液水箱连通管线上安装有循环液变量泵；液氮蒸发器上安装有温度传感器。

控制总成的核心控制器与4个温度传感器连接，与排气管调节装置、三通分流调节阀、加载装置、循环液变量泵连接，根据预设定控制余热回收液氮蒸发系统。

本发明的有益效果是，利用回收余热技术加热液氮，整个过程中没有明火，安全可靠，适应油气井的防爆要求；充分回收发动机产生余热，提高燃油的利用效率；具有温度自动保护功能，有效保护设备、人身安全。

附图说明

图1是本发明余热回收液氮蒸发系统结构框图。

图2是本发明控制系统结构框图。

图中：1.发动机，2.分动箱，3.液力传动箱，4.液氮泵，5.增压泵，6.液氮罐，7.尾气余热换热器，8.排气管调节装置，9.水箱，10.温度传感器，11.三通分流调节阀，12.温度传感器，13.循环液水箱，14.离心泵，15.热能发生器，16.加载装置，17.温度传感器，18.循环液变量泵，19.液氮蒸发器，20.温度传感器，21.核心控制器，22.人机界面。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。但是，本领域技术人员应该知晓的是，本发明不限于所列出的具体实施方式，只要符合本发明的精神，都应该包括于本发明的保护范围内。