液氮蒸发器余热回收系统设计.pdf

第7期
机槭设计与制造
2014年7月
Machinery Design Manufacture
液氮蒸发器余热回收系统设计
莫丽,王玉梅2
(1.西南石油大学机电工程学院,四川成都610500;2.上海海隆石油工业集团,上海200949
摘要:液氩蒸发器余热回收系统是针对国内油气国开采现场余热回收利用率低这一现状,而开发与液氩泵车配合使用的
系统。系统运用PlC控制技术对温度进行控制,对系统实现动态监控,进而实现对整个余热回收系统热量的控制。根据传
热平衡方程,对液氩蒸发器的传热特性、静态增益等性能进行研究,得到液氩蒸发器在传热过程中的基本规律,制定液気蒸
发器余热回收控制系统的实验方案。热回收式液黛蒸发技术在该系统中的成功运用,提高系统的可靠性和延长使用寿命。
关键词:液氮泵车;余热回收;液氮发;温度;PLC控制
中图分类号:TH16;TE929文献标识码:A文章编号:1001-3997(2014)07-0075-03
The Design of Heat Recovery Liquid Nitrogen Evaporation System
MO Lil, WANG Yu-mei2
(1. College of Mechatronic Engineering, University of Southwest Petroleum, Sichuan Chengdu 610500, China
2. Shanghai Hailong Oil Industry Group, Shanghai 200949, China)
Abstract: In view of the Low utilization eficiency of waste heat recovery in current domestic oil gas field exploition field, a
set of heat recovery type liquid nitrogen evaporator system with liuid nitrogen pum truck is estab lished. The system aopts
the PLC control technology for temperature control, in order to achieve monitoring system dynamically, and control the
entire waste hea recovery system hea According o e balance eqution for the liquid, characteristies and th
performance of nitrogen evaporator heat transfer and the static gain is researched. to obtain the basic rule of liguid nitrogen
evaporator in heat transfer process, and the experimental program of delelopment of liquid nitrogen eaporator heat recoery
control system The successful use of the liquid nitrogen evaporation heat recovery technology improves the system reliability
and extendes seruice life
Key Words: Liquid Nitro en Pump Truck; Waste Heat Recovery; Liquid Nitrogen Evaporator; Temperature; PLC
Control
况和氮气独有特性,提出了一套与液氮泵车配合使用的热回收式
目前,国内油气田开采现场余热量大、利用率低、浪费资源
液氮蒸发系统设计方案。
污染承境,现场調査数据显示:直燃式液氮泵车甲焌动机的热能转2液氮蒸发器余热回收系统结构及特性
换效率通常仅为(30-35)%,而通过排气浪费的热能竟高达30%。2.1液氮蒸发器余热回收系统结构
殖着余热回收技术在发电、取暖等方面研究的成熟,美国1958
液氮蒸发器余热?收系统分为发动机冷却回路、烟气余热
年成功研制一套液氮泵送、蒸发系统,标志着余热回收技术在回收回路、循环液冷却回路、润滑油冷却回路、水力加载回路共六
油气田的研究取得一定成果。由于油气田开采现场偏远,且设个回路,热回收式液氮蒸发系统结构,如图1所示。液氮蒸发器利
备不配套,将余热回收用于供曖、发电实施难度大,投资成本高。用循环液冷却介质回收的系统余热对经高压三缸液氮泵增压的
因此,迫切需要研发一套与油气田开采现场相匹配的余热回收系液氮进行加热,该过程中循环液冷却介质放热,液氮吸热,温度升
统
高达到蒸发器出口设定温度则变成氮气,从排气口排出,整个循
液氨蒸发器余热回收系统是一种具有前瞻性的新技术和装环过程系统遵循能量守恒。系统中的热量主要来源:部分来源
备。整个系统的温度控制是关键技术,实现系统总能量的精确控于发动机尾气,另一部分热量来源于系统的液压油和润滑油。这
制,必须具有及时、准确、快捷高效的工作特点。基于余热回收在种热回收式液氮蒸发系统与直燃式液氮蒸发系统相比具有如下
取暖和冷却剂制热(制冷)尸?、发电等方面的研究成果和“十优点:蒸发器无需直接燃烧柴油而产生明火、环境污染小、系统节
五”液氮泵车样机的成功研制的基础上,结合油气田开采现场状能、安全性高、使用成本低
来稿日期:2013-12-11
甚金项目:国家科技重大专项课题“大型油气田及煤层气开发”项日(2011ZX05037)
作者简介:莫丽,(1968-),女,四川人,硕士,副教授,研究生导师,主要研究方向:热力学研究