无火焰流体加热器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于加热和栗送工业流体的过程，其中所述加热过程不需要明焰。
【背景技术】
[0002]工业应用可能需要大量的被加热流体，主要是水，但是不排除其它流体，诸如碳氢化合物或者苛性碱溶液。虽然提及了所有这些流体以便分别识别流体，但是这些流体将被识别为水。
[0003]特定环境可能要求没有明焰存在。这种情况最常见地发生在能源工业中。本发明是被创造用于在这些类型的环境中加热流体。
[0004]油田压裂增产处理需要大量的水。水被加温到允许流体胶凝，并且将砂子携带到待增产的储油层中。常见的实践方法是通常用卡车将水运输到位于最近钻井位置处的若干储罐中。所述水是通过利用柴油或者丙烷点火的燃烧器的卡车产生的明焰进行加热的。这些燃烧器是非常低效的，并且利用了过量的燃料。它们还是极端危险的，并且可引发火灾、严重的烧伤，以及甚至发生致命事故。
[0005]本发明使得有机会取消用卡车载运水，并且通过临时管道(一般是农业灌溉管道)移动温水来填充对象储罐。所述水被栗入管道时被加热，以防止在寒冷天气下发生冻结问题。一旦储罐被填满，本发明的加热器就移动到所述储罐位置，并且将水或者容纳在所述储罐中的其它流体进一步加热到所需温度。所述加热过程是有效且安全的，使得能够在无火焰环境中最佳地利用燃料。
【发明内容】
[0006]本发明由通过使过程提供有效、无火焰热量的方式连接的大量主要部件构成。所述部件一般是装在拖车上的，但是也可装在卡车或者滑动底座上。
[0007]最大的部件是原动机。所述原动机很多时候往往是柴油发动机、汽油发动机或者天然气发动机。还可取决于环境因素而使用电力驱动。
[0008]直接连接到所述原动机的驱动轴的是动态加热器，诸如流体剪切栗。此部件利用可从原动机获得的大部分功率并且将此能量转化成热量。所述栗剪切加热器流体，比如油类。所述油类容纳在分流系统中，并且通过液-液式热交换器将其热能传递到水。
[0009]同样连接到原动机的驱动器的是主栗，所述主栗用于移动水通过系统。所述栗一般是离心栗，通常自吸以使得水从较低的高度(湖、池塘或者河流)移动到加热单元中，以及流出到管道或者储罐中。所述栗还提供冷却水流以允许发动机正确地工作，同时加热水。
[0010]系统中剩余的主要部件是热交换器。
[0011]第一热交换器是如上所述的液-液式热交换器，所述热交换器将由流体剪切栗产生的热量从加热器流体传递到水。
[0012]第二热交换器同样是液-液式热交换器，所述热交换器将发动机冷却剂中产生的热量传递到水。所述流体是用如上所述的主栗栗送的。
[0013]第三热交换器是空气对液体热交换器，所述热交换器将原动机柴油发动机上的涡轮增压机中间冷却器中产生的热量传递到水。
[0014]第四热交换器同样是空气对液体热交换器，所述热交换器将原动机的发动机废气中产生的热量传递到水。
[0015]其它系统部件包括用于使原动机发动机运转的燃料罐、加热器流体储器、用于收容所述部件的拖车，以及用于维持系统操作并且在发生机械故障的情况下报警的控制系统。
[0016]本发明的这些和其它目的，以及许多其它预期的优点，将在结合附图参照以下描述时变得更显而易见。
【附图说明】
[0017]以下附图1显示出了本文公开的本发明的各个部件的实例，并且仅为用于说明性目的。其它实质上类似的实施例可使用具有不同形态的其它部件。
[0018]图1为用于交换来自四个热源的热量的加热器流体的流动和水的流动。
【具体实施方式】
[0019]在描述附图中示出的本发明的优选实施例时，为了明了起见将利用特定的术语。然而，本发明并非旨在被限制于所选用的特定术语，而是应当理解，每一特定术语包括以类似方式工作以实现类似目的的所有技术等效形式。
[0020]现将参照附图来对无火焰产热过程进行更详细的描述。将详细描写各个部件，接着对产热过程进行概述。
[0021]所述无火焰过程的最大部件是原动机10。所述原动机可为任何类型的发动机，用各种燃料如柴油、丙烷或者天然气供以燃料。在某些应用中所述原动机还可为电发动机。
[0022]所述燃料驱动发动机一般建立成如船用发动机一般，所述发动机将具有水冷式的水/空气中间冷却器90，以冷却从原动机10的涡轮增压机的压缩机侧行进到发动机进气口的空气，并增大其密度。所述发动机还具有水/发动机冷却剂热交换器部分60、66，以使发动机保持在理想温度范围中运转。典型的船用发动机具有内置的水栗，以移动水通过中间冷却器和热交换器。产热过程的原型机使用这种栗。在第二代单元中能够移除所述栗，而主要的水栗40的排放被用于此目的。
[0023]附接到原动机10的是动态加热器，诸如流体剪切栗20。大部分发动机马力被用来在流体剪切栗20中剪切加热流体。所述加热流体可为实践用于油田环境中的任何流体。所述流体应当是对环境无害和不燃的，并且通常用于油田应用中。在此应用中使用的加热流体的实例包括油类和乙二醇。
[0024]流体剪切栗20可使用彼此交叉移动的金属板、或者旋转盘、或者通过栗送流体穿过孔板，以产生大到足够在加热流体中产生热量的流体剪切力。由发动机产生的功率的大部分被用于剪切流体以产生热量的目的。所述流体剪切栗20直接螺栓连接到原动机10上，并且由原动机的输出轴12驱动。
[0025]位于所述原动机10和流体剪切栗20之间的是扭转振动阻尼器(未示出)，所述扭转振动阻尼器用于消除由原动机产生的振动。扭转振动阻尼器的使用延长了输出轴12和流体剪切栗20的使用寿命。
[0026]直接螺栓连接到流体剪切栗20的是加热器流体栗30，所述加热器流体栗30是液压油栗或者乙二醇栗。所述加热器流体栗30 —般是由原动机通过流体剪切栗20的轴驱动的。所述栗的目的是移动加热流体通过各种部件。
[0027]水栗40是自吸的离心排污栗，能够栗送流体往返于各种高度。水栗40是通过轴18被驱动轴12驱动的。水栗40必须能够栗送包含污染物的流体，所述污染物为诸如砂子、淤泥、砂砾、以及在河流和小溪中存在的细粒物质。水栗40还必须是可排水的以用于冬季防冰雪。
[0028]废气热交换器50必须是由不锈钢或者类似的不锈材料构造的。所述原动机的排气装置14输入到废气热交换器50的底部16，在其中废气被向上引导以在废气热交换器50中加热含水的管束。通常所述废气在高达700 °F (400°C )的温度下进入废气热交换器以及在70 T (250C )的温度下从管道54离开。
[0029]用水/发动机冷却剂热交换器部分60、66的栗部分栗送发动机冷却剂，以使发动机冷却剂循环通过管道68和69。水被栗送通过水/发动机冷却剂热交换器部分60，以从穿过管道68和69的循环冷却剂转移热量。这使得发动机冷却剂保持在发动机的工作范围内。这种热交换器是用船舶级材料制成的。
[0030]加热器流体/水热交换器70是一种用于将热量从流体剪切栗20的被加热流体传递到水的热交换器。所述热交换器同样被规定为由船舶级材料制成。
[0031]加热器流体储器80是用于保存加热流体的储液罐。所述加热器流体储器80 —般为50加仑(200升)大小，并且具有用于过滤所述加热流体的附接过滤器。
[0032]进水口 100和出水口 110用于将水传送进出排污水栗40。所述进水口 100和出水口 110具有偏心夹或者锤击由壬以附接到柔性软管。
[0033]加热过程:
[0034]所述加热过程包括:从四个不同的部件收集热量并将所述热量传递到水。所述四个热源部件是流体剪切栗20、水/发动机冷却剂热交换器部分60和66、水/空气中间冷却器90、以及废气热交换器50。
[0035]所述加热过程通过启动原动机10开始。此时水栗40将会开始栗送并且开始用水填充。使用一系列抽气阀来从系统清除空气。
[0036]水通过进水口 100进入系统。水进入排污水栗40，所述排污水栗40用于将水栗送到各种部件和出水口 110。