鉆井用柴油機(jī)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(jī)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(jī)排氣管與余熱鍋爐相連接，利用熱管技術(shù)的汽化潛熱傳遞原理，可有效解決煙道中柴油機(jī)廢氣余熱回收問題。熱管蒸發(fā)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(gè)月，每月鉆4口井，每口井65 h計(jì)算，使用余熱鍋爐可節(jié)約燃料費(fèi)約22萬元。應(yīng)用熱管余熱鍋爐投資小，見效快，效益可觀。

鉆井；柴油機(jī)；排煙氣；余熱利用；經(jīng)濟(jì)效益

1 余熱利用可行性分析

由內(nèi)燃機(jī)熱平衡公式Q1=W1+Q2+ΔQh可知，柴油機(jī)定額工況時(shí)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?zé)煔鈳ё?，這對(duì)大型Z12V190B柴油機(jī)來說熱量損失很大。

目前井隊(duì)用電機(jī)和柴油機(jī)兩種方式帶動(dòng)泥漿泵運(yùn)轉(zhuǎn)，可根據(jù)電機(jī)的實(shí)際功率來推算柴油機(jī)的功率。根據(jù)井隊(duì)實(shí)際測得JSQ1512—6電機(jī)電流為62A，計(jì)算出其電機(jī)功率為547.65 kW，而用柴油機(jī)帶動(dòng)泥漿泵運(yùn)轉(zhuǎn)同樣需要547.65 kW功率，即為744.8 hp（馬力）。根據(jù)Z12V190B型柴油機(jī)負(fù)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(dá)到節(jié)能降耗的目的。

排氣可供利用的熱量通過相關(guān)公式計(jì)算為199938 kcal，相當(dāng)于19.99 kg柴油排煙發(fā)出的熱量。

由以上分析可以看出，如果能在不影響柴油機(jī)出力的情況下，選擇柴油機(jī)余熱鍋爐，充分利用柴油機(jī)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(duì)節(jié)約燃料費(fèi)。

2 余熱鍋爐

2.1 余熱鍋爐的選型

經(jīng)過多次調(diào)查研究和分析，最終選定了WNS0.5—0.7Y(Q)—YR鍋爐，其主要技術(shù)參數(shù)：額定蒸發(fā)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(shè)計(jì)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(shù)

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

2.3 余熱鍋爐的特點(diǎn)

（1）采用熱管技術(shù)，其熱管蒸發(fā)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(fā)器具有造價(jià)低、安裝方便、質(zhì)量可靠、運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，即使有個(gè)別熱管損壞也不影響整個(gè)余熱鍋爐的運(yùn)行，維護(hù)保養(yǎng)容易。

（3）結(jié)構(gòu)合理、緊湊，運(yùn)輸方便；不易結(jié)塵，除塵方便；節(jié)省勞動(dòng)力，減小勞動(dòng)強(qiáng)度。

（4）保護(hù)裝置可靠，安全性高，可連續(xù)、持久、穩(wěn)定運(yùn)行，使用壽命長。

3 經(jīng)濟(jì)效益分析

余熱鍋爐節(jié)約燃料費(fèi)：按每年冬季5個(gè)月，每月鉆4口井，每口井65 h計(jì)算，使用余熱鍋爐可節(jié)約燃油25 987 kg（冬季使用發(fā)電機(jī)組消耗燃油量）。柴油按8.40元/公斤計(jì)算，可節(jié)約柴油費(fèi)約22萬元。

熱管余熱鍋爐購置費(fèi)：購買1臺(tái)熱管余熱鍋爐需要12.8萬元。

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

獲得的經(jīng)濟(jì)效益為87 790.80元，這說明投資一年半即可回本。應(yīng)用熱管余熱鍋爐投資小、見效快、效益可觀。

4 社會(huì)效益

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

（2）鍋爐排放環(huán)保。依據(jù)每公斤柴油含87%碳計(jì)算，則每臺(tái)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(huán)境的工業(yè)噪音。

（欄目主持樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.6.068