专利名称：一种收集液态天然气冷能用于钻井队的系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及节能技术领域，特别涉及将液态天然气冷能收集并应用于石油钻井队的利用系统。
背景技术：
如果按照目前世界小康国家人均一次能源消耗标准计算，我国的能源需求总量将达到目前全世界能源需求总量的57%，是目前中国能源消费总量的5. 5倍。这些数字表明能源短缺将成为制约我国经济发展的瓶颈和威胁我国经济安全的重要因素之一。为了缓解能源短缺，除了利用科技发现新能源等手段外，提高能源利用率也是一个重要的手段。石油钻井用双燃料动力机已在国内推广应用，双燃料动力机以柴油和常规天然气作为燃料。天然气作为钻井动力机燃料具有排放污染小、燃烧热值高、能量存储密度大、运行费用低等特点，已经成为一种极具发展潜力的“绿色”替代燃料。目前井场动力机用天然气主要有低温液态天然气(LNG)和压缩天然气(CNG)两种。LNG与CNG相比具有单位体积燃烧热值高、能量存储密度大、安全性高、运输方便、运行费用低等特点，因此受到更多的重视。LNG存储在-162°C的低温下，在被动力机使用前需要先汽化成常态，目前钻井队采用空浴装置汽化LNG过程中释放的冷量直接排放到大气中。在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题LNG在汽化过程中会释放出大量的冷能，其冷量在860 883kJ/kg之间。按两台总运行功率为1132KW双燃料动力机每小时消耗LNG 242kg计算，可产生冷能60KW，相当于 24P空调制冷量，可供冷约600m2面积房间。现有技术将汽化LNG过程中释放的冷量直接排放到大气中，造成较大的能量损失。
发明内容本实用新型实施例的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供一种收集LNG冷能用于钻井队的系统，该系统通过收集、储存和释放低温LNG汽化过程中释放的冷能来满足石油钻井队所需冷能，大大节约了能源。为了实现上述目的本实用新型采取的技术方案是一种收集液态天然气冷能用于钻井队的系统，包括换热/储冷箱，所述换热/储冷箱包括壳体，所述壳体内装有冷媒，并且设有第一换热器和第二换热器，所述第一换热器的一端通过管线与所述换热/储冷箱外的液态天然气罐连接，所述第一换热器的另一端通过管线与动力机连接，所述第二换热器的一端通过管线与所述换热/储冷箱外的风机连接， 所述第二换热器的另一端通过管线与用户端连接。所述第一换热器与所述动力机之间的管线上设有稳压罐。所述壳体为隔热材料。所述管线均选用隔热输送管。所述第一换热器在所述壳体内的安装位置比所述第二换热器高。[0013]所述第一换热器与所述稳压罐通过两条管线连接，其中一条管线直接连接所述第一换热器与所述稳压罐，另一条管线上设有加热装置，所述两条管线上均设有开关阀门。所述第二换热器与所述用户端之间的管线上设有混合罐，所述风机与所述混合罐之间的管线上设有两条支路，第一支路为冷量输出支路，第二支路为环境空气进入混合罐支路，所述第一支路及所述第二支路上均设有开关阀门。本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是钻井队营房、司钻房等夏天所需的冷气，是通过专用发电机带动制冷空调供给，需要消耗大量的能源。本实用新型实施例提供的技术方案通过收集、储存低温LNG汽化过程中释放的冷能，并将其用于钻井队， 既节约了能源、提高了能源利用率，又减少环境污染，有利于环保，具有显著的经济效益和社会效益。
图1是本实用新型实施例中提供的一种收集热态天然气冷能用于石油钻井队的系统的示意图。图中ULNG罐，2、换热/储冷箱，3、冷媒，4、第一换热器，5、第二换热器，6、风机，7、第一支路，8、第二支路，9、混合罐，10、用户端，11、电加热装置，12、稳压罐，13、动力机。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。实施例1如图1所示，本实施例提供了一种收集液态天然气冷能用于钻井队的系统，主要由LNG罐1、换热/储冷箱2、冷媒3、第一换热器4、第二换热器5以及风机6组成。换热/ 储冷箱2既作为换热箱使用，也作为储冷箱使用，换热/储冷箱2包括壳体，所述壳体内装有冷媒3，并且设有第一换热器4和第二换热器5，第一换热器4的一端通过管线与换热/ 储冷箱2外的LNG罐1连接，第一换热器4的另一端通过管线与动力机13连接，第二换热器5的一端通过管线与换热/储冷箱2外的风机6连接，第二换热器5的另一端通过管线与用户端10连接。本实施例中的第一换热器4和第二换热器5均为波纹管式换热器，但这并不用于限制本实用新型，第一换热器4和第二换热器5可以根据现场需要选择其他形式的换热器。 本实施例中选用的冷媒为稀土合成材料，但并不用于限制本实用新型，本实用新型实施例还可以选用其他冷媒，为隔绝能量的散发，实施例中换热/储冷箱2壳体选用具有隔热保温作用的隔热材料，系统中各部分的管线均选用隔热输送管。低温LNG从LNG罐1中通过管线进入到换热/储冷箱2内的第一换热器4中，在换热/储冷箱2内与冷媒3进行热交换，低温LNG经过热交换后变成气态天然气，经管线输送给动力机13使用。低温LNG汽化过程中释放的冷能被收集并储存在隔热/储冷箱2的冷媒3中，当用户端10有冷能需求时，通过风机6使外界环境空气进入到第二换热器5中， 外界空气在换热/储冷箱2内与冷媒3中储存的冷量进行热交换，使得环境空气温度降低，温度降低后的环境空气经管线输送给用户端10使用。整个系统的合理、有序的运行可以由自动控制系统控制。本实施例提供的一种收集液态天然气冷能用于钻井队的系统，通过换热/储冷箱 2内的冷媒3收集、储存低温LNG汽化过程中释放的冷能，并将其用于钻井队，既节约了能源、提高了能源利用率，又减少环境污染、有利于环保，具有显著的经济效益和社会效益。同时，该系统把换热和储冷装置合二为一，与将换热装置和储冷装置分开的系统相比，简化了系统复杂性，减少了系统的体积，减少投资费用，有利于系统维护保养；只使用一种换热媒介，此换热媒介既作为热交换媒介使用，又作为储冷媒介使用，与将换热装置和储冷装置分开的系统中使用的多种换热媒介相比，有利于换热媒介的维护保养。实施例2参照图1，实施例2以实施例1为基础，与实施例1的区别在于第一换热器4与动力机13之间的管线上设有稳压罐12。稳压罐12的设置，使从第一换热器4中出来的气态天然气压力更平稳，稳压后的气态天然气输送给动力机13使用更加安全和可靠。在第一支路7与第二支路8的交汇处设有混合罐9，此混合罐有利于调节用户端10所需冷气的温度。换热/储冷箱2内的两个换热器按高低位安装，第一换热器4在换热/储冷箱2 的壳体内的安装位置比第二换热器5高。高位的第一换热器4用于冷媒3与低温LNG热交换，以收集冷能；低位的第二换热器5用于冷媒3与外界环境空气热交换，将储存在冷媒中的冷能释放出来。分别处于高、低位的冷媒3可根据冷热程度不同而自动进行对流形成冷媒3内部的热平衡。第一换热器4与稳压罐12通过两条管线连接，其中一条管线直接连接第一换热器 4与稳压罐12，另一条管线上设有加热装置11，所述两条管线上均设有开关阀门，用于控制各自管线的开关。从第一换热器4中出来的气态天然气可以直接输送给动力机13使用，使用前也可根据需要对天然气进行额外加热，操作时只需根据需要启闭所述两条管线上的开关阀门即可实现两条管线的切换。第二换热器5与用户端10之间的管线上设有混合罐9，风机6与混合罐9之间的管线上设有两条支路，第一支路为冷量输出支路，第二支路为环境空气进入混合罐支路，第一支路7及第二支路8上均设有开关阀门，用于控制各自支路的开关，第一支路7及第二支路8之间也设有开关阀门，用于控制第二热换器5与用户端10之间主管线的开关。第一支路7另设有额外的排冷管路，可以将过量的冷能直接排放到空气中。低温LNG所含的冷能经过热交换后被储存在冷媒3中。换热/储冷箱2中冷能可作为两部分利用一部分可直接给用户端10使用；另一部分超出用户端10需求的冷量被换热/储冷箱2中的冷媒3储存起来，在动力机13消耗LNG不多而收集冷能不足以满足需求时或者动力机13停机时，再释放出来给用户端10使用。冷能利用是如此实现的当用户端10有冷能需求时，打开风机6的开关，通过风机 6使外界环境空气进入到第二换热器5中，环境空气在换热/储冷箱2内与冷媒3中储存的冷量进行热交换，使得其温度降低。温度降低后的环境空气如果适宜直接提供给客户端10 使用，则直接提供给用户端10使用，此时关闭第二支路8的开关；如果温度降低后的环境空气温度低于用户端10的要求，则开启第二支路8的开关，吸进外界环境空气到混合罐9中， 从第一支路7进来的低温空气与从第二支路8进来外界环境空气在混合罐9中混合后送给用户端10使用。混合罐9的作用即为混合。第一支路7、第二支路8及混合罐9的设计能起到调节管线内环境空气温度的作用。 本实施例提供的一种收集液态天然气冷能用于钻井队的系统，除具有实施例1所具有的优点之外，能调节通往用户端10的冷能的温度，更能满足用户端的多元化需要。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种收集液态天然气冷能用于钻井队的系统，其特征在于，包括换热/储冷箱，所述换热/储冷箱包括壳体，所述壳体内装有冷媒，并且设有第一换热器和第二换热器，所述第一换热器的一端通过管线与所述换热/储冷箱外的液态天然气罐连接，所述第一换热器的另一端通过管线与动力机连接，所述第二换热器的一端通过管线与所述换热/储冷箱外的风机连接，所述第二换热器的另一端通过管线与用户端连接。
2.根据权利要求1所述的收集液态天然气冷能用于钻井队的系统，其特征在于，所述管线均选用隔热输送管。
3.根据权利要求1所述的收集液态天然气冷能用于钻井队的系统，其特征在于，所述第一换热器在所述壳体内的安装位置比所述第二换热器高。
4.根据权利要求2所述的收集液态天然气冷能用于钻井队的系统，其特征在于，所述第一换热器与所述稳压罐通过两条管线连接，其中一条管线直接连接所述第一换热器与所述稳压罐，另一条管线上设有加热装置，所述两条管线上均设有开关阀门。
5.根据权利要求1所述的收集液态天然气冷能用于钻井队的系统，其特征在于，所述第二换热器与所述用户端之间的管线上设有混合罐，所述风机与所述混合罐之间的管线上设有两条支路，第一支路为冷量输出支路，第二支路为环境空气进入所述混合罐的支路，所述第一支路及所述第二支路上均设有开关阀门。
专利摘要本实用新型公开了一种收集液态天然气冷能用于钻井队的系统，属于节能技术领域。所述系统包括换热/储冷箱，所述换热/储冷箱包括壳体，所述壳体内装有冷媒，并且设有第一换热器和第二换热器，所述第一换热器的一端通过管线与所述换热/储冷箱外的液态天然气罐连接，所述第一换热器的另一端通过管线与动力机连接，所述第二换热器的一端通过管线与所述换热/储冷箱外的风机连接，所述第二换热器的另一端通过管线与用户端连接。本实用新型通过收集、储存和释放低温LNG汽化过程中释放的冷能来满足石油钻井队所需冷能，大大节约了能源。
文档编号F24F5/00GK202002241SQ20102070047
公开日2011年10月5日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者任荣权, 侯福祥, 刘继亮, 王宏伟, 王建利, 王辉, 王雪 申请人:中国石油天然气集团公司, 中国石油集团钻井工程技术研究院