專利名稱：一種收集液態(tài)天然氣冷能用于鉆井隊的系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及節(jié)能技術領域，特別涉及將液態(tài)天然氣冷能收集并應用于石油鉆井隊的利用系統(tǒng)。
背景技術：
如果按照目前世界小康國家人均一次能源消耗標準計算，我國的能源需求總量將達到目前全世界能源需求總量的57%，是目前中國能源消費總量的5. 5倍。這些數(shù)字表明能源短缺將成為制約我國經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸和威脅我國經(jīng)濟安全的重要因素之一。為了緩解能源短缺，除了利用科技發(fā)現(xiàn)新能源等手段外，提高能源利用率也是一個重要的手段。石油鉆井用雙燃料動力機已在國內推廣應用，雙燃料動力機以柴油和常規(guī)天然氣作為燃料。天然氣作為鉆井動力機燃料具有排放污染小、燃燒熱值高、能量存儲密度大、運行費用低等特點，已經(jīng)成為一種極具發(fā)展?jié)摿Φ摹熬G色”替代燃料。目前井場動力機用天然氣主要有低溫液態(tài)天然氣(LNG)和壓縮天然氣(CNG)兩種。LNG與CNG相比具有單位體積燃燒熱值高、能量存儲密度大、安全性高、運輸方便、運行費用低等特點，因此受到更多的重視。LNG存儲在-162°C的低溫下，在被動力機使用前需要先汽化成常態(tài)，目前鉆井隊采用空浴裝置汽化LNG過程中釋放的冷量直接排放到大氣中。在實現(xiàn)本實用新型的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術至少存在以下問題LNG在汽化過程中會釋放出大量的冷能，其冷量在860 883kJ/kg之間。按兩臺總運行功率為1132KW雙燃料動力機每小時消耗LNG 242kg計算，可產(chǎn)生冷能60KW，相當于 24P空調制冷量，可供冷約600m2面積房間?，F(xiàn)有技術將汽化LNG過程中釋放的冷量直接排放到大氣中，造成較大的能量損失。
發(fā)明內容本實用新型實施例的目的是針對上述現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種收集LNG冷能用于鉆井隊的系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過收集、儲存和釋放低溫LNG汽化過程中釋放的冷能來滿足石油鉆井隊所需冷能，大大節(jié)約了能源。為了實現(xiàn)上述目的本實用新型采取的技術方案是一種收集液態(tài)天然氣冷能用于鉆井隊的系統(tǒng)，包括換熱/儲冷箱，所述換熱/儲冷箱包括殼體，所述殼體內裝有冷媒，并且設有第一換熱器和第二換熱器，所述第一換熱器的一端通過管線與所述換熱/儲冷箱外的液態(tài)天然氣罐連接，所述第一換熱器的另一端通過管線與動力機連接，所述第二換熱器的一端通過管線與所述換熱/儲冷箱外的風機連接， 所述第二換熱器的另一端通過管線與用戶端連接。所述第一換熱器與所述動力機之間的管線上設有穩(wěn)壓罐。所述殼體為隔熱材料。所述管線均選用隔熱輸送管。所述第一換熱器在所述殼體內的安裝位置比所述第二換熱器高。[0013]所述第一換熱器與所述穩(wěn)壓罐通過兩條管線連接，其中一條管線直接連接所述第一換熱器與所述穩(wěn)壓罐，另一條管線上設有加熱裝置，所述兩條管線上均設有開關閥門。所述第二換熱器與所述用戶端之間的管線上設有混合罐，所述風機與所述混合罐之間的管線上設有兩條支路，第一支路為冷量輸出支路，第二支路為環(huán)境空氣進入混合罐支路，所述第一支路及所述第二支路上均設有開關閥門。本實用新型實施例提供的技術方案帶來的有益效果是鉆井隊營房、司鉆房等夏天所需的冷氣，是通過專用發(fā)電機帶動制冷空調供給，需要消耗大量的能源。本實用新型實施例提供的技術方案通過收集、儲存低溫LNG汽化過程中釋放的冷能，并將其用于鉆井隊， 既節(jié)約了能源、提高了能源利用率，又減少環(huán)境污染，有利于環(huán)保，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

圖1是本實用新型實施例中提供的一種收集熱態(tài)天然氣冷能用于石油鉆井隊的系統(tǒng)的示意圖。圖中ULNG罐，2、換熱/儲冷箱，3、冷媒，4、第一換熱器，5、第二換熱器，6、風機，7、第一支路，8、第二支路，9、混合罐，10、用戶端，11、電加熱裝置，12、穩(wěn)壓罐，13、動力機。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型實施方式作進一步地詳細描述。實施例1如圖1所示，本實施例提供了一種收集液態(tài)天然氣冷能用于鉆井隊的系統(tǒng)，主要由LNG罐1、換熱/儲冷箱2、冷媒3、第一換熱器4、第二換熱器5以及風機6組成。換熱/ 儲冷箱2既作為換熱箱使用，也作為儲冷箱使用，換熱/儲冷箱2包括殼體，所述殼體內裝有冷媒3，并且設有第一換熱器4和第二換熱器5，第一換熱器4的一端通過管線與換熱/ 儲冷箱2外的LNG罐1連接，第一換熱器4的另一端通過管線與動力機13連接，第二換熱器5的一端通過管線與換熱/儲冷箱2外的風機6連接，第二換熱器5的另一端通過管線與用戶端10連接。本實施例中的第一換熱器4和第二換熱器5均為波紋管式換熱器，但這并不用于限制本實用新型，第一換熱器4和第二換熱器5可以根據(jù)現(xiàn)場需要選擇其他形式的換熱器。 本實施例中選用的冷媒為稀土合成材料，但并不用于限制本實用新型，本實用新型實施例還可以選用其他冷媒，為隔絕能量的散發(fā)，實施例中換熱/儲冷箱2殼體選用具有隔熱保溫作用的隔熱材料，系統(tǒng)中各部分的管線均選用隔熱輸送管。低溫LNG從LNG罐1中通過管線進入到換熱/儲冷箱2內的第一換熱器4中，在換熱/儲冷箱2內與冷媒3進行熱交換，低溫LNG經(jīng)過熱交換后變成氣態(tài)天然氣，經(jīng)管線輸送給動力機13使用。低溫LNG汽化過程中釋放的冷能被收集并儲存在隔熱/儲冷箱2的冷媒3中，當用戶端10有冷能需求時，通過風機6使外界環(huán)境空氣進入到第二換熱器5中， 外界空氣在換熱/儲冷箱2內與冷媒3中儲存的冷量進行熱交換，使得環(huán)境空氣溫度降低，溫度降低后的環(huán)境空氣經(jīng)管線輸送給用戶端10使用。整個系統(tǒng)的合理、有序的運行可以由自動控制系統(tǒng)控制。本實施例提供的一種收集液態(tài)天然氣冷能用于鉆井隊的系統(tǒng)，通過換熱/儲冷箱 2內的冷媒3收集、儲存低溫LNG汽化過程中釋放的冷能，并將其用于鉆井隊，既節(jié)約了能源、提高了能源利用率，又減少環(huán)境污染、有利于環(huán)保，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。同時，該系統(tǒng)把換熱和儲冷裝置合二為一，與將換熱裝置和儲冷裝置分開的系統(tǒng)相比，簡化了系統(tǒng)復雜性，減少了系統(tǒng)的體積，減少投資費用，有利于系統(tǒng)維護保養(yǎng)；只使用一種換熱媒介，此換熱媒介既作為熱交換媒介使用，又作為儲冷媒介使用，與將換熱裝置和儲冷裝置分開的系統(tǒng)中使用的多種換熱媒介相比，有利于換熱媒介的維護保養(yǎng)。實施例2參照圖1，實施例2以實施例1為基礎，與實施例1的區(qū)別在于第一換熱器4與動力機13之間的管線上設有穩(wěn)壓罐12。穩(wěn)壓罐12的設置，使從第一換熱器4中出來的氣態(tài)天然氣壓力更平穩(wěn)，穩(wěn)壓后的氣態(tài)天然氣輸送給動力機13使用更加安全和可靠。在第一支路7與第二支路8的交匯處設有混合罐9，此混合罐有利于調節(jié)用戶端10所需冷氣的溫度。換熱/儲冷箱2內的兩個換熱器按高低位安裝，第一換熱器4在換熱/儲冷箱2 的殼體內的安裝位置比第二換熱器5高。高位的第一換熱器4用于冷媒3與低溫LNG熱交換，以收集冷能；低位的第二換熱器5用于冷媒3與外界環(huán)境空氣熱交換，將儲存在冷媒中的冷能釋放出來。分別處于高、低位的冷媒3可根據(jù)冷熱程度不同而自動進行對流形成冷媒3內部的熱平衡。第一換熱器4與穩(wěn)壓罐12通過兩條管線連接，其中一條管線直接連接第一換熱器 4與穩(wěn)壓罐12，另一條管線上設有加熱裝置11，所述兩條管線上均設有開關閥門，用于控制各自管線的開關。從第一換熱器4中出來的氣態(tài)天然氣可以直接輸送給動力機13使用，使用前也可根據(jù)需要對天然氣進行額外加熱，操作時只需根據(jù)需要啟閉所述兩條管線上的開關閥門即可實現(xiàn)兩條管線的切換。第二換熱器5與用戶端10之間的管線上設有混合罐9，風機6與混合罐9之間的管線上設有兩條支路，第一支路為冷量輸出支路，第二支路為環(huán)境空氣進入混合罐支路，第一支路7及第二支路8上均設有開關閥門，用于控制各自支路的開關，第一支路7及第二支路8之間也設有開關閥門，用于控制第二熱換器5與用戶端10之間主管線的開關。第一支路7另設有額外的排冷管路，可以將過量的冷能直接排放到空氣中。低溫LNG所含的冷能經(jīng)過熱交換后被儲存在冷媒3中。換熱/儲冷箱2中冷能可作為兩部分利用一部分可直接給用戶端10使用；另一部分超出用戶端10需求的冷量被換熱/儲冷箱2中的冷媒3儲存起來，在動力機13消耗LNG不多而收集冷能不足以滿足需求時或者動力機13停機時，再釋放出來給用戶端10使用。冷能利用是如此實現(xiàn)的當用戶端10有冷能需求時，打開風機6的開關，通過風機 6使外界環(huán)境空氣進入到第二換熱器5中，環(huán)境空氣在換熱/儲冷箱2內與冷媒3中儲存的冷量進行熱交換，使得其溫度降低。溫度降低后的環(huán)境空氣如果適宜直接提供給客戶端10 使用，則直接提供給用戶端10使用，此時關閉第二支路8的開關；如果溫度降低后的環(huán)境空氣溫度低于用戶端10的要求，則開啟第二支路8的開關，吸進外界環(huán)境空氣到混合罐9中， 從第一支路7進來的低溫空氣與從第二支路8進來外界環(huán)境空氣在混合罐9中混合后送給用戶端10使用?；旌瞎?的作用即為混合。第一支路7、第二支路8及混合罐9的設計能起到調節(jié)管線內環(huán)境空氣溫度的作用。 本實施例提供的一種收集液態(tài)天然氣冷能用于鉆井隊的系統(tǒng)，除具有實施例1所具有的優(yōu)點之外，能調節(jié)通往用戶端10的冷能的溫度，更能滿足用戶端的多元化需要。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種收集液態(tài)天然氣冷能用于鉆井隊的系統(tǒng)，其特征在于，包括換熱/儲冷箱，所述換熱/儲冷箱包括殼體，所述殼體內裝有冷媒，并且設有第一換熱器和第二換熱器，所述第一換熱器的一端通過管線與所述換熱/儲冷箱外的液態(tài)天然氣罐連接，所述第一換熱器的另一端通過管線與動力機連接，所述第二換熱器的一端通過管線與所述換熱/儲冷箱外的風機連接，所述第二換熱器的另一端通過管線與用戶端連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的收集液態(tài)天然氣冷能用于鉆井隊的系統(tǒng)，其特征在于，所述管線均選用隔熱輸送管。
3.根據(jù)權利要求1所述的收集液態(tài)天然氣冷能用于鉆井隊的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一換熱器在所述殼體內的安裝位置比所述第二換熱器高。
4.根據(jù)權利要求2所述的收集液態(tài)天然氣冷能用于鉆井隊的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一換熱器與所述穩(wěn)壓罐通過兩條管線連接，其中一條管線直接連接所述第一換熱器與所述穩(wěn)壓罐，另一條管線上設有加熱裝置，所述兩條管線上均設有開關閥門。
5.根據(jù)權利要求1所述的收集液態(tài)天然氣冷能用于鉆井隊的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二換熱器與所述用戶端之間的管線上設有混合罐，所述風機與所述混合罐之間的管線上設有兩條支路，第一支路為冷量輸出支路，第二支路為環(huán)境空氣進入所述混合罐的支路，所述第一支路及所述第二支路上均設有開關閥門。
專利摘要本實用新型公開了一種收集液態(tài)天然氣冷能用于鉆井隊的系統(tǒng)，屬于節(jié)能技術領域。所述系統(tǒng)包括換熱/儲冷箱，所述換熱/儲冷箱包括殼體，所述殼體內裝有冷媒，并且設有第一換熱器和第二換熱器，所述第一換熱器的一端通過管線與所述換熱/儲冷箱外的液態(tài)天然氣罐連接，所述第一換熱器的另一端通過管線與動力機連接，所述第二換熱器的一端通過管線與所述換熱/儲冷箱外的風機連接，所述第二換熱器的另一端通過管線與用戶端連接。本實用新型通過收集、儲存和釋放低溫LNG汽化過程中釋放的冷能來滿足石油鉆井隊所需冷能，大大節(jié)約了能源。
文檔編號F24F5/00GK202002241SQ20102070047
公開日2011年10月5日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權日2010年12月31日
發(fā)明者任榮權, 侯福祥, 劉繼亮, 王宏偉, 王建利, 王輝, 王雪 申請人:中國石油天然氣集團公司, 中國石油集團鉆井工程技術研究院