钻井用柴油机排烟余热的利用

武金龙

大庆油田钻探工程公司钻井二公司

钻井用柴油机排烟余热的利用

武金龙

大庆油田钻探工程公司钻井二公司

用波纹管将柴油机排气管与余热锅炉相连接，利用热管技术的汽化潜热传递原理，可有效解决烟道中柴油机废气余热回收问题。热管蒸发器较其他型式的余热锅炉可取得较高的余热利用率。按每年冬季5个月，每月钻4口井，每口井65 h计算，使用余热锅炉可节约燃料费约22万元。应用热管余热锅炉投资小，见效快，效益可观。

钻井；柴油机；排烟气；余热利用；经济效益

1 余热利用可行性分析

由内燃机热平衡公式Q1=W1+Q2+ΔQh可知，柴油机定额工况时送入的燃料只有43%做功，27%为冷却散热损失，30%的热能被高温烟气带走，这对大型Z12V190B柴油机来说热量损失很大。

目前井队用电机和柴油机两种方式带动泥浆泵运转，可根据电机的实际功率来推算柴油机的功率。根据井队实际测得JSQ1512—6电机电流为62A，计算出其电机功率为547.65 kW，而用柴油机带动泥浆泵运转同样需要547.65 kW功率，即为744.8 hp（马力）。根据Z12V190B型柴油机负荷特性曲线查得744.8 hp功率燃油消耗量为0.17 kg/（hp·h），排烟温度为385℃。若能充分利用排烟余热，则可达到节能降耗的目的。

排气可供利用的热量通过相关公式计算为199938 kcal，相当于19.99 kg柴油排烟发出的热量。

由以上分析可以看出，如果能在不影响柴油机出力的情况下，选择柴油机余热锅炉，充分利用柴油机的烟气余热给蒸汽锅炉加热，可减少柴油锅炉的燃油消耗量，为井队节约燃料费。

2 余热锅炉

2.1 余热锅炉的选型

经过多次调查研究和分析，最终选定了WNS0.5—0.7Y(Q)—YR锅炉，其主要技术参数：额定蒸发量0.5 t/h，额定蒸汽压力0.7MPa，额定蒸汽温度154℃，受热面积8.7 m2，设计热效率≥84%，燃油消耗量37 kg/h，热管36根。

2.2 烟气余热回收技术

用波纹管将柴油机排气管与余热锅炉相连接，利用热管技术的汽化潜热传递原理，可有效解决烟道中柴油机废气余热回收问题。

2.3 余热锅炉的特点

（1）采用热管技术，其热管蒸发器较其他型式的余热锅炉可取得较高的余热利用率。

（2）热管蒸发器具有造价低、安装方便、质量可靠、运行和维护费用低等优点，即使有个别热管损坏也不影响整个余热锅炉的运行，维护保养容易。

（3）结构合理、紧凑，运输方便；不易结尘，除尘方便；节省劳动力，减小劳动强度。

（4）保护装置可靠，安全性高，可连续、持久、稳定运行，使用寿命长。

3 经济效益分析

余热锅炉节约燃料费：按每年冬季5个月，每月钻4口井，每口井65 h计算，使用余热锅炉可节约燃油25 987 kg（冬季使用发电机组消耗燃油量）。柴油按8.40元/公斤计算，可节约柴油费约22万元。

热管余热锅炉购置费：购买1台热管余热锅炉需要12.8万元。

维修费：普通燃油锅炉每年维修费16 000元，余热锅炉每年维修费18 500元，维修费用多支出2 500元。

获得的经济效益为87 790.80元，这说明投资一年半即可回本。应用热管余热锅炉投资小、见效快、效益可观。

4 社会效益

（1）锅炉运行安全。由于加热锅炉是烟气，其温度在600℃，因而不会发生烧坏锅炉事故。

（2）锅炉排放环保。依据每公斤柴油含87%碳计算，则每台余热锅炉可减少二氧化碳排放量82.98 t。

（3）锅炉噪音小，降低了井场环境的工业噪音。

（栏目主持樊韶华）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.6.068