一种热回收氮气加热系统的制作方法

本发明涉及一种氮气加热系统，具体涉及一种热回收氮气加热系统。

背景技术：

目前，油田经过多年开采，地层亏空严重，稠油油田原油粘度大，流动性差，不易开采，油管存在结蜡现象，产量下降。针对上述问题，需要向地层注入能量，常规方法之一为注入一定压力的常温氮气，以增加地层能量，为现有成熟工艺，实现途径为：通过一定的物理方法，获得纯度95%-99%的氮气，经过压缩机的增压，将压力升至25MPa-50MPa左右，将约300℃温度的氮气注入地层，提高地层能量，达到增产目的。然而，常温氮气所含热量少，对油藏只能起到增加地层能量或配合其他工艺（调剖、混排、泡沫驱等）的作用，对含蜡严重的油田区块，油管存在析蜡、结蜡现象，亟需采取清蜡、清垢、解堵、热氮驱油等措施。现有的热氮驱油措施需要对氮气进行加热，氮气加热装置外加一套加热装置，需要配套外在能源来提供热能，提高成套设备的运行成本；而且设备体积大，占用空间大，为了方便使用，一般成撬，所以会提高设备的运输成本和设备材料成本。

技术实现要素：

本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种能实现高压氮气的高温要求，降低烟道气的出口温度，不仅节约能源、环保，而且结构紧凑，占用空间小的一种热回收氮气加热系统。

其技术方案是：一种热回收氮气加热系统，包括发动机、制氮机组、增压机组和余热回收装置，所述发动机的输出轴与制氮机组的输入轴连接，所述制氮机组的氮气出口通过管道与增压机组的氮气入口连接，所述增压机组的氮气出口通过第一冷却阀连接有冷却器，所述冷却器的出口通过第二冷却阀与增压机组连接；

所述余热回收装置的烟气入口与发动机烟气排出口连接，所述余热回收装置的氮气入口通过氮气管道与增压机组的高压氮气出口连接，所述氮气管道上设有三通比例调节阀，所述余热回收装置的氮气出口与氮气排出管线连接，所述氮气排出管线上设有温度传感器，所述三通比例调节阀的另一端与氮气排出管线连接；

所述冷却器的出口还通过管道与氮气排出管线连接。

所述余热回收装置包括换热器壳体，所述换热器壳体内设有微穿孔消音器和U型换热盘管，所述微穿孔消音器设置在发动机烟气排出口处，所述U型换热盘管与换热汇管连接。

所述加热系统还包括分别与温度传感器和三通比例调节阀电连接的控制柜。

所述发动机烟气排出口处设有发动机烟气消音器。

本发明与现有技术相比较，具有以下优点：成本低、对油层无污染、操作性强、效果好；利用撬内成套设备机组的发动机烟道气提供的热能，通过余热回收装置来加热高压氮气，能实现高压氮气的高温要求，降低烟道气的出口温度，不仅节约能源而且环保；结构紧凑，占用空间小，在撬内安装，随撬运输，节约运行成本；且同时具备消音和热能回收，环保，高温高压氮气温度可调，可调范围50～300℃，余热利用率达到40～50%。

附图说明

下面是结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明余热回收装置的结构示意图；

图中：1.发动机；2.制氮机组；3.增压机组；4.第一冷却阀；5.冷却器；6.第二冷却阀；7.氮气管道；8.三通比例调节阀；9.氮气排出管线；10.温度传感器；11.余热回收装置；12.发动机烟气消音器；14.换热器壳体；15.微穿孔消音器；16.U型换热盘管；17.换热汇管。

具体实施方式

参照图1，一种热回收氮气加热系统，包括发动机1、制氮机组2、增压机组3和余热回收装置11。其中，发动机1的输出轴与制氮机组2的输入轴连接，制氮机组2的氮气出口通过管道与增压机组3的氮气入口连接，增压机组3的低压氮气出口连接有冷却器5，冷却器5为级间空冷器。发动机1对制氮机组2和增压机组3提供动力，通过制氮机组2制作的氮气进入增压机组3进行增压，增压机组3经四次分级压缩后提升压力至25-50MPa。

增压机组3与冷却器5之间设有第一冷却阀4，冷却器5的出口通过第二冷却阀6与增压机组3入口连接，冷却器5的出口还直接与氮气排出管线9连接，增压机组3内的氮气前三次，打开第一冷却阀4和第二冷却阀6，每次压缩后都经过级间空冷器进行冷却，第四级压缩后，关闭第一冷却阀4，不经空冷器冷却，直接进入余热回收装置11，通过第一冷却阀4和第二冷却阀6可以控制增压机组3内的氮气进入或不进入冷却器5。

其中，余热回收装置11的烟气入口与发动机1的烟气排出口连接，余热回收装置11的氮气入口通过氮气管道7与增压机组3的高压氮气出口连接，氮气管道7上设有三通比例调节阀8，三通比例调节阀8的另一端与氮气排出管线9连接，余热回收装置11的氮气出口与氮气排出管线9连接，氮气排出管线9上设有温度传感器10，通过温度传感器10可以对氮气排出管线9内排出的温度进行实时检测，这样可以通过三通比例调节阀8排出的流量来调节氮气的排出温度，实现氮气排气温度从50℃至最高温度300℃的调温控制。

如图2所示，所述余热回收装置11包括换热器壳体14，在换热器壳体14内设有微穿孔消音器15和U型换热盘管16，其中，微穿孔消音器15设置在发动机1的烟气排出口处， U型换热盘管16与换热汇管17连接。这样发动机1产生的烟气进入换热器壳体14，先经过微穿孔消音器15进行消音处理，满足环保要求，然后氮气经U型换热盘管16与烟气进行换热，并最终通过换热汇管17的出口流出。

加热系统还包括分别与温度传感器10和三通比例调节阀8电连接的控制柜。通过控制柜实现对氮气温度的控制。

在发动机1烟气排出口处设有发动机烟气消音器12。通过发动机烟气消音器12能实现消音排气，消音环保。

工作原理：需求高温高压氮气时，制氮机组2制作的低压氮气经入口进入活塞式增压机组3，经四次分级压缩后提升压力至25-50MPa，前三次每次压缩后都经过级间空冷器进行冷却，第四级压缩后，关闭第一冷却阀4和第二冷却阀6，不经空冷器冷却，氮气经电动三通比例调节阀8直接进入余热回收装置11，通过换热管将高压氮气加热至300℃以上，经出口获得高温高压氮气。通过调整电动三通比例调节阀8调节进入及未进入余热回收装置11的氮气流量，实现氮气排气温度从50℃至最高温度300℃的调温控制。控制柜可为加热过程温控、智能加热；将制氮、增压集成一车，占用体积小。当需求常温高压氮气时，低压氮气经入口进入活塞式增压机组3，经四次分级压缩后提升压力至25-50MPa，通过级间空冷器冷却，直接经出口排出常温高压氮气。

控制原理：控制柜安装在撬体内，可以屏显智能余热回收装置11后的温度传感器10监测氮气出口温度值；通过调整电动三通比例调节阀8调节进入及未进入余热回收装置11的氮气流量，实现氮气排气温度从50℃至最高温度300℃的调温控制。

（1）此热回收氮气加热系统成本低、对油层无污染、操作性强、效果好。

（2）利用撬内成套设备机组的发动机烟道气提供的热能，通过余热回收装置来加热高压氮气，实现高压氮气的高温要求，降低烟道气的出口温度，不仅节约能源而且环保。

（3）结构紧凑，占用空间小，在撬内安装，随撬运输，节约运行成本。

（4）余热回收装置具备消音和热能回收两项功能，一是通过消音装置对发动机烟道气消音，让其噪音满足环保要求；二是充分利用烟道气的热量，通过换热装置，利用烟道气的余热加热低温高压氮气，满足工况热介质温度的要求。

（5）高温高压氮气温度可调，可调范围50～300℃。

（6）余热利用率达到40～50%。

本发明并不限于上述的实施方式，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，变化后的内容仍属于本发明的保护范围。