鉆井用柴油機排煙余熱的利用

武金龍

大慶油田鉆探工程公司鉆井二公司

鉆井用柴油機排煙余熱的利用

武金龍

大慶油田鉆探工程公司鉆井二公司

用波紋管將柴油機排氣管與余熱鍋爐相連接，利用熱管技術的汽化潛熱傳遞原理，可有效解決煙道中柴油機廢氣余熱回收問題。熱管蒸發器較其他型式的余熱鍋爐可取得較高的余熱利用率。按每年冬季5個月，每月鉆4口井，每口井65 h計算，使用余熱鍋爐可節約燃料費約22萬元。應用熱管余熱鍋爐投資小，見效快，效益可觀。

鉆井；柴油機；排煙氣；余熱利用；經濟效益

1 余熱利用可行性分析

由內燃機熱平衡公式Q1=W1+Q2+ΔQh可知，柴油機定額工況時送入的燃料只有43%做功，27%為冷卻散熱損失，30%的熱能被高溫煙氣帶走，這對大型Z12V190B柴油機來說熱量損失很大。

目前井隊用電機和柴油機兩種方式帶動泥漿泵運轉，可根據電機的實際功率來推算柴油機的功率。根據井隊實際測得JSQ1512—6電機電流為62A，計算出其電機功率為547.65 kW，而用柴油機帶動泥漿泵運轉同樣需要547.65 kW功率，即為744.8 hp（馬力）。根據Z12V190B型柴油機負荷特性曲線查得744.8 hp功率燃油消耗量為0.17 kg/（hp·h），排煙溫度為385℃。若能充分利用排煙余熱，則可達到節能降耗的目的。

排氣可供利用的熱量通過相關公式計算為199938 kcal，相當于19.99 kg柴油排煙發出的熱量。

由以上分析可以看出，如果能在不影響柴油機出力的情況下，選擇柴油機余熱鍋爐，充分利用柴油機的煙氣余熱給蒸汽鍋爐加熱，可減少柴油鍋爐的燃油消耗量，為井隊節約燃料費。

2 余熱鍋爐

2.1 余熱鍋爐的選型

經過多次調查研究和分析，最終選定了WNS0.5—0.7Y(Q)—YR鍋爐，其主要技術參數：額定蒸發量0.5 t/h，額定蒸汽壓力0.7MPa，額定蒸汽溫度154℃，受熱面積8.7 m2，設計熱效率≥84%，燃油消耗量37 kg/h，熱管36根。

2.2 煙氣余熱回收技術

用波紋管將柴油機排氣管與余熱鍋爐相連接，利用熱管技術的汽化潛熱傳遞原理，可有效解決煙道中柴油機廢氣余熱回收問題。

2.3 余熱鍋爐的特點

（1）采用熱管技術，其熱管蒸發器較其他型式的余熱鍋爐可取得較高的余熱利用率。

（2）熱管蒸發器具有造價低、安裝方便、質量可靠、運行和維護費用低等優點，即使有個別熱管損壞也不影響整個余熱鍋爐的運行，維護保養容易。

（3）結構合理、緊湊，運輸方便；不易結塵，除塵方便；節省勞動力，減小勞動強度。

（4）保護裝置可靠，安全性高，可連續、持久、穩定運行，使用壽命長。

3 經濟效益分析

余熱鍋爐節約燃料費：按每年冬季5個月，每月鉆4口井，每口井65 h計算，使用余熱鍋爐可節約燃油25 987 kg（冬季使用發電機組消耗燃油量）。柴油按8.40元/公斤計算，可節約柴油費約22萬元。

熱管余熱鍋爐購置費：購買1臺熱管余熱鍋爐需要12.8萬元。

維修費：普通燃油鍋爐每年維修費16 000元，余熱鍋爐每年維修費18 500元，維修費用多支出2 500元。

獲得的經濟效益為87 790.80元，這說明投資一年半即可回本。應用熱管余熱鍋爐投資小、見效快、效益可觀。

4 社會效益

（1）鍋爐運行安全。由于加熱鍋爐是煙氣，其溫度在600℃，因而不會發生燒壞鍋爐事故。

（2）鍋爐排放環保。依據每公斤柴油含87%碳計算，則每臺余熱鍋爐可減少二氧化碳排放量82.98 t。

（3）鍋爐噪音小，降低了井場環境的工業噪音。

（欄目主持樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.6.068