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[摘 要]能源是国民经济的基础，能源作为最基本的资源，制约着整个国民经济的发展，钻井柴油机排烟温度一般在350℃以上，烟品高，具有很高的回收利用价值。本文首先分析了钻井柴油机排气余热回收利用装置，其次，从社会效益分析和经济效益分析两方面探讨了钻井柴油机排气余热回收装置效益，具有一定的参考价值。
[关键词]经济效益；社会效益；柴油机；排气余热
中图分类号：TK42 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）09-0082-01
1.前言
能源是国民经济的基础，能源作为最基本的资源，制约着整个国民经济的发展，目前世界各国在内部和对外能源利用方面都作了重大调整，制定了适当的能源对策，由于现代化大生产和现代化生活对能源的巨大需求，能源问题已成为世界各国在制定经济发展对策及实施经济发展方案时首先要考虑的问题。柴油机排烟温度一般在350℃以上，烟品高，具有很高的回收利用价值。根据井队的设备配置、柴油机及柴油发电机组的配置、柴油储罐冬季供热需求量的现场实际，分析研究了柴油机烟气余热回收利用的可行性，制定出柴油机烟气回收利用的研究方案就显得尤为重要。
2.钻井柴油机排气余热回收利用装置
2.1 结构
钻井柴油机排气余热回收装置系统主要包括：热交换器、水箱泵橇、电器控制系统及温度计、压力表、管阀配件，另外还包括热交换器和水箱之间的连接软管、水箱泵橇和柴油罐之间的连接软管。热交换器烟气流经管由20#锅炉管制成，外壳板材由Q245R钢板制成，安装在柴油机消音器部位，与190柴油机烟囱法兰连接。取代了以前消音器部位，与柴油机尾气出口形成一个整体，该装置同时具有消声作用。水箱泵橇由方型水箱、循环泵及电器控制一体化橇装结构组成。水箱容积为1.5m3，循环泵有3个，分别是换热循环泵、供热循环泵、备用水泵。
余热回收装置具有以下特点：
（1）导热性能好，换热器热效率高，能有效回收柴油机废气余热。
（2）技术上不影响柴油机功率，以最大功率回收余热，柴油机负荷变化与补充能源相匹配。
（3）体积小、质量轻，可现场安装、拆卸、維护、维修，使用简单方便，结构紧凑合理，便于运输。
（4）运行及维护费用低。由于无任何转动部件，属静设备，没有附加动力消耗，运行费用低；另外，操作和维护简单，不需备品、备件，即使有部分元件损坏，也不影响正常生产。
（5）柴油机功率大于80%，排烟温度大于300℃时，余热回收设备每台产热水量不小于0.3m3/h。
（6）具有很好的消音灭火功能。烟气经过换热器时，压力始终是均衡的，烟气中的火星与热管多次碰撞后很快熄灭，具有消音灭火罩的功用。
（7）温度可调。热交换器可以根据柴油需要的温度和柴油量调节吸收的热量，从而使柴油温度稳定在一个恒定的值，例如将0号柴油温度稳定在最佳使用温度15℃±5℃。
（8）余热回收设备整体使用年限在5年以上。
2.2 工作原理
该设备的水箱部分是总流程的连接枢纽，也是动力源，主要由水仓和泵阀室组成。泵阀室内装有两套循环系统。水与烟气换热的吸热循环系统启动电机前先向水仓注满水，然后打开这个循环系统，先打开阀门，再启动泵，水经过烟气回收换热器吸热，当水温达到50℃左右再启动另外一套系统进行放热。柴油加热系统同样是先打开阀门，再启动泵，热水经过柴油储罐的加热盘管对柴油加热。此时吸热循环系统和放热循环系统同时运转。水仓是两个循环系统的连接点，水经过吸热循环系统升温后回到水仓，再经过放热循环系统对柴油加热后回到水仓，另外水仓还设置了水进口和水出口以做他用和补充。初次调试应注意两个平衡。一个是水平衡，水经过循环系统后水仓里的水会减少，此时应及时补充水仓里的水。另外一个平衡是热平衡，吸热系统的热量会不断地增加，放热系统不断地放热。柴油的温度可以由水温来调控，水温可以由烟气回收器来调控，因此只需要调控烟气回收器即可调控柴油的温度，使其保持在5～15℃的最佳使用温度。
2.3 技术要求
（1）采热装置安装后不影响柴油机的正常排气，不影响柴油机的性能参数及使用寿命。
（2）热水箱有效容积不小于2.5m3，在环境-25℃时，采热2h内水箱水温要求达到70℃以上。
（3）采热循环回路与供热循环回路独立设计，采热与供热泵有备份，发生故障时能快速切换；供热回路除给2具柴油罐正常供热外，预留2路接口，需要时对水罐加温。供热回路通过控制流量大小来控制加热温度。
（4）采热与供热管线采用带钢丝夹层的橡胶软管，耐压大于2MPa，耐热大于100℃，接头连接方便可靠，正常使用过程中不会出现爆管事故。
（5）采热装置在柴油机停机时能不借助起吊设备快速切换到同类的其他设施上继续使用。
（6）所有电器设备满足井场防爆、防雨、防潮、防沙尘等要求，使用防护满足HSE要求。
（7）供货厂家要派人现场负责安装调试，并负责井队人员培训。
（8）采热装置质量保证期为5年，其余为1年，保证期内厂家无偿修理或更换，保证期外有偿修理，终生提供零配件。
（9）在不同钻机上的互换性要强。
3.钻井柴油机排气余热回收装置的效益分析
3.1 社会效益分析
煤是复杂的混合物，经过计算燃烧1t优质煤会产生3.3t的二氧化碳，同时还产生一氧化碳1.36kg，碳氢化合物0.45kg，氮氧化物9.08kg，二氧化硫24kg，烟尘42.5kg。同时还会产生大量废渣，这些都是对大气和环境有害的物质。井队在整个取暖期消耗大约200t煤，所造成的污染极大，浪费能源。余热回收装置能有效地节约能源，对大气环境无污染。同时余热回收装置还具有很好的消音灭火功能，烟气经过余热回收装置时压力始终是均衡的，消除了压力波动，加之余热回收装置外壳的保温隔热材料具有很好的吸声性能，可降低噪音15dB。烟气中的火星与余热回收装置内的螺旋盘管多次碰撞后，很快熄灭，不会随烟气带出烟管，安全、环保功效显著。
3.2 经济效益分析
使用燃煤锅炉的井队，一个采暖期成本费用大约为30万元（承包费），其中包括锅炉租用费，人工费及燃煤等费用。在安装柴油机余热回收装置后，每年可直接减少成本30万元，同时由于井队余热锅炉产生的蒸汽（热水）还可以用于井队柴油罐的保温，可提高井队冬季使用柴油的标号，大大降低柴油的使用成本。单套余热回收设备投资大约在60～80万元左右，投资回收期1～2年，经济效益十分显著。
4.结语
随着我国社会和经济的快速发展，节能减排问题越发突出，其重要性已越来越明显。石油工业在油气田勘探开发过程中消耗了大量能源，如何在生产能源的过程中有效地降低能源消耗，实现油气勘探开发领域的节能发展、清洁发展和可持续发展，是当前摆在面前的紧迫问题。钻井柴油机排气余热利用装置作为一项减少钻井能源消耗的节能技术，在为钻井队带来较大的经济效益的同时，又减少对环境的污染，适合大面积推广使用。
参考文献
[1] 王墨林.钻井柴油机余热暖风系统的设计[J].山东矿业学院学报.2001（02）.
[2] 陈风亭，郭忠强.柴油机组余热锅炉在钻井冬季施工中的供热[J].中国设备管理.2007（12）.
[3] 郭公喜，赵春生.石油钻机用柴油机的合理选配[J].石油钻采机械.2005（02）.
[4] 熊维忠.钻井柴油机烟气余热回收研究[J].抚顺石油学院学报.2007（02）.
[关键词]经济效益；社会效益；柴油机；排气余热
中图分类号：TK42 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）09-0082-01
1.前言
能源是国民经济的基础，能源作为最基本的资源，制约着整个国民经济的发展，目前世界各国在内部和对外能源利用方面都作了重大调整，制定了适当的能源对策，由于现代化大生产和现代化生活对能源的巨大需求，能源问题已成为世界各国在制定经济发展对策及实施经济发展方案时首先要考虑的问题。柴油机排烟温度一般在350℃以上，烟品高，具有很高的回收利用价值。根据井队的设备配置、柴油机及柴油发电机组的配置、柴油储罐冬季供热需求量的现场实际，分析研究了柴油机烟气余热回收利用的可行性，制定出柴油机烟气回收利用的研究方案就显得尤为重要。
2.钻井柴油机排气余热回收利用装置
2.1 结构
钻井柴油机排气余热回收装置系统主要包括：热交换器、水箱泵橇、电器控制系统及温度计、压力表、管阀配件，另外还包括热交换器和水箱之间的连接软管、水箱泵橇和柴油罐之间的连接软管。热交换器烟气流经管由20#锅炉管制成，外壳板材由Q245R钢板制成，安装在柴油机消音器部位，与190柴油机烟囱法兰连接。取代了以前消音器部位，与柴油机尾气出口形成一个整体，该装置同时具有消声作用。水箱泵橇由方型水箱、循环泵及电器控制一体化橇装结构组成。水箱容积为1.5m3，循环泵有3个，分别是换热循环泵、供热循环泵、备用水泵。
余热回收装置具有以下特点：
（1）导热性能好，换热器热效率高，能有效回收柴油机废气余热。
（2）技术上不影响柴油机功率，以最大功率回收余热，柴油机负荷变化与补充能源相匹配。
（3）体积小、质量轻，可现场安装、拆卸、維护、维修，使用简单方便，结构紧凑合理，便于运输。
（4）运行及维护费用低。由于无任何转动部件，属静设备，没有附加动力消耗，运行费用低；另外，操作和维护简单，不需备品、备件，即使有部分元件损坏，也不影响正常生产。
（5）柴油机功率大于80%，排烟温度大于300℃时，余热回收设备每台产热水量不小于0.3m3/h。
（6）具有很好的消音灭火功能。烟气经过换热器时，压力始终是均衡的，烟气中的火星与热管多次碰撞后很快熄灭，具有消音灭火罩的功用。
（7）温度可调。热交换器可以根据柴油需要的温度和柴油量调节吸收的热量，从而使柴油温度稳定在一个恒定的值，例如将0号柴油温度稳定在最佳使用温度15℃±5℃。
（8）余热回收设备整体使用年限在5年以上。
2.2 工作原理
该设备的水箱部分是总流程的连接枢纽，也是动力源，主要由水仓和泵阀室组成。泵阀室内装有两套循环系统。水与烟气换热的吸热循环系统启动电机前先向水仓注满水，然后打开这个循环系统，先打开阀门，再启动泵，水经过烟气回收换热器吸热，当水温达到50℃左右再启动另外一套系统进行放热。柴油加热系统同样是先打开阀门，再启动泵，热水经过柴油储罐的加热盘管对柴油加热。此时吸热循环系统和放热循环系统同时运转。水仓是两个循环系统的连接点，水经过吸热循环系统升温后回到水仓，再经过放热循环系统对柴油加热后回到水仓，另外水仓还设置了水进口和水出口以做他用和补充。初次调试应注意两个平衡。一个是水平衡，水经过循环系统后水仓里的水会减少，此时应及时补充水仓里的水。另外一个平衡是热平衡，吸热系统的热量会不断地增加，放热系统不断地放热。柴油的温度可以由水温来调控，水温可以由烟气回收器来调控，因此只需要调控烟气回收器即可调控柴油的温度，使其保持在5～15℃的最佳使用温度。
2.3 技术要求
（1）采热装置安装后不影响柴油机的正常排气，不影响柴油机的性能参数及使用寿命。
（2）热水箱有效容积不小于2.5m3，在环境-25℃时，采热2h内水箱水温要求达到70℃以上。
（3）采热循环回路与供热循环回路独立设计，采热与供热泵有备份，发生故障时能快速切换；供热回路除给2具柴油罐正常供热外，预留2路接口，需要时对水罐加温。供热回路通过控制流量大小来控制加热温度。
（4）采热与供热管线采用带钢丝夹层的橡胶软管，耐压大于2MPa，耐热大于100℃，接头连接方便可靠，正常使用过程中不会出现爆管事故。
（5）采热装置在柴油机停机时能不借助起吊设备快速切换到同类的其他设施上继续使用。
（6）所有电器设备满足井场防爆、防雨、防潮、防沙尘等要求，使用防护满足HSE要求。
（7）供货厂家要派人现场负责安装调试，并负责井队人员培训。
（8）采热装置质量保证期为5年，其余为1年，保证期内厂家无偿修理或更换，保证期外有偿修理，终生提供零配件。
（9）在不同钻机上的互换性要强。
3.钻井柴油机排气余热回收装置的效益分析
3.1 社会效益分析
煤是复杂的混合物，经过计算燃烧1t优质煤会产生3.3t的二氧化碳，同时还产生一氧化碳1.36kg，碳氢化合物0.45kg，氮氧化物9.08kg，二氧化硫24kg，烟尘42.5kg。同时还会产生大量废渣，这些都是对大气和环境有害的物质。井队在整个取暖期消耗大约200t煤，所造成的污染极大，浪费能源。余热回收装置能有效地节约能源，对大气环境无污染。同时余热回收装置还具有很好的消音灭火功能，烟气经过余热回收装置时压力始终是均衡的，消除了压力波动，加之余热回收装置外壳的保温隔热材料具有很好的吸声性能，可降低噪音15dB。烟气中的火星与余热回收装置内的螺旋盘管多次碰撞后，很快熄灭，不会随烟气带出烟管，安全、环保功效显著。
3.2 经济效益分析
使用燃煤锅炉的井队，一个采暖期成本费用大约为30万元（承包费），其中包括锅炉租用费，人工费及燃煤等费用。在安装柴油机余热回收装置后，每年可直接减少成本30万元，同时由于井队余热锅炉产生的蒸汽（热水）还可以用于井队柴油罐的保温，可提高井队冬季使用柴油的标号，大大降低柴油的使用成本。单套余热回收设备投资大约在60～80万元左右，投资回收期1～2年，经济效益十分显著。
4.结语
随着我国社会和经济的快速发展，节能减排问题越发突出，其重要性已越来越明显。石油工业在油气田勘探开发过程中消耗了大量能源，如何在生产能源的过程中有效地降低能源消耗，实现油气勘探开发领域的节能发展、清洁发展和可持续发展，是当前摆在面前的紧迫问题。钻井柴油机排气余热利用装置作为一项减少钻井能源消耗的节能技术，在为钻井队带来较大的经济效益的同时，又减少对环境的污染，适合大面积推广使用。
参考文献
[1] 王墨林.钻井柴油机余热暖风系统的设计[J].山东矿业学院学报.2001（02）.
[2] 陈风亭，郭忠强.柴油机组余热锅炉在钻井冬季施工中的供热[J].中国设备管理.2007（12）.
[3] 郭公喜，赵春生.石油钻机用柴油机的合理选配[J].石油钻采机械.2005（02）.
[4] 熊维忠.钻井柴油机烟气余热回收研究[J].抚顺石油学院学报.2007（02）.