高壓膜制氮設(shè)備內(nèi)燃機排煙余熱回收及增壓空氣加熱系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種高壓膜制氮設(shè)備內(nèi)燃機排煙余熱回收及增壓空氣加熱系統(tǒng)。所述膜制氮設(shè)備包括內(nèi)燃機、空氣壓縮機、儲氣罐和膜組分離器，其特征在于：在內(nèi)燃機的渦輪增壓器出口設(shè)有余熱回收裝置，余熱回收裝置的煙氣進口與內(nèi)燃機的煙氣出口連通，所述空氣壓縮機的出氣管通過三通閥分成兩條管路，其中一條管路與余熱回收裝置的冷空氣進口連通，另一條管路通向連接在余熱回收裝置的熱空氣出口處的熱氣管，并與熱氣管一起通向儲氣罐內(nèi)，儲氣罐的出口與膜組分離器的進口連通。本實用新型將所有的設(shè)備集成為一體，設(shè)備之間空間距離合理，結(jié)構(gòu)緊湊，易操作維護，并可以充分利用內(nèi)燃機的余熱，既降低了經(jīng)濟成本，有增加了加熱速度，保證了氮氣的純度。
【專利說明】高壓膜制氮設(shè)備內(nèi)燃機排煙余熱回收及增壓空氣加熱系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于石油鉆探施工用的膜制氮設(shè)備領(lǐng)域，具體是一種利用內(nèi)燃機排煙余熱來加熱增壓空氣，加熱后的增壓空氣進入膜制氮管中分離出氮氣的集成式膜制氮設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，市場上的膜制氮設(shè)備主要通過對壓縮空氣進行電輔加熱，加熱后的壓縮空氣進入膜制氮管中分離出氮氣。在石油鉆進領(lǐng)域中，電輔加熱需要AC220V的交流電源，這樣需要另外配備柴油發(fā)電機組。而且電輔加熱的熱效率比較低，加熱速度慢，壓縮空氣無法加熱至分離氮氣的最佳溫度，這樣會影響壓縮空氣通過膜制氮管分離出氮氣的純度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的是提供高壓膜制氮設(shè)備內(nèi)燃機排煙余熱回收及增壓空氣加熱系統(tǒng)，該設(shè)備充分利用了內(nèi)燃氣的排煙余熱，大大提高了對熱能的利用，提高分離氮氣的純度，達到節(jié)能減排，而且避免使用柴油發(fā)電機組和電輔加熱帶來的經(jīng)濟損失，降低經(jīng)濟成本的目的。
[0004]本實用新型提供的技術(shù)方案:所述高壓膜制氮設(shè)備內(nèi)燃機排煙余熱回收及增壓空氣加熱系統(tǒng)，包括內(nèi)燃機、空氣壓縮機、儲氣罐和膜組分離器，其特征在于:在內(nèi)燃機的渦輪增壓器出口設(shè)有余熱回收裝置，余熱回收裝置的煙氣進口與內(nèi)燃機的煙氣出口連通，所述空氣壓縮機的出氣管通過三通閥分成兩條管路，其中一條管路與余熱回收裝置的冷空氣進口連通，另一條管路通向連接在余熱回收裝置的熱空氣出口處的熱氣管，并與熱氣管一起通向儲氣罐內(nèi)，儲氣罐的出口與膜組分離器的進口連通。
[0005]本實用新型進一步的技術(shù)方案:所述內(nèi)燃機、余熱回收裝置、空氣壓縮機、儲氣罐和膜組分離器撬裝在同一底盤上。
[0006]本實用新型進一步的技術(shù)方案:所述余熱回收裝置采用集成余熱回收裝置的高效復(fù)合式排煙消聲器，包括筒體和設(shè)置在筒體內(nèi)的余熱回收器、消音棉，在筒體的兩端開設(shè)有煙氣進口和煙氣出口 ；所述余熱回收器橫向設(shè)置在筒體靠近進煙口的一端，所述冷空氣進口和冷空氣出口分別開設(shè)在筒體對應(yīng)余熱回收器兩端的位置，且冷空氣進、出口均與余熱回收器的換熱管連通所述消音棉鋪墊在筒體的內(nèi)表面，在消音棉的內(nèi)側(cè)安裝有孔板，在孔板上安裝有多個消音管。
[0007]所述膜組分離器是由多束半滲透中空纖維組成，中空纖維分離氣體總過程包括溶解和擴散，混合氣體在膜的高壓側(cè)表面，以不同的溶解度溶于膜內(nèi)，然后在膜兩側(cè)壓力差的推動下，混合氣體的分子以不同的速度向膜的低壓側(cè)擴散，滲透速率較快的氣體，比如水氣、氧氣透過膜后在膜透側(cè)被富集，而滲透速率相對較慢的氣體，如氮氣、氬氣、氙氣則在滯留側(cè)被富集，從而達到混合氣體分離的目的。
[0008]本實用新型的有益效果:
[0009]1.本實用新型在內(nèi)燃機的的渦輪增壓器出口設(shè)有余熱回收裝置，可以將內(nèi)燃機排煙余熱回收到該裝置內(nèi)，空氣壓縮機通過三通分流閥分成兩根管路，一條管路與余熱回收裝置連通，余熱回收裝置的出氣口通過管道與空氣壓縮機的另一條管路回合后通向儲氣罐，利用內(nèi)燃機排煙尾氣的余熱迅速將干冷空氣加熱，不需要另外配置柴油發(fā)電機組和電輔加熱器，降低經(jīng)濟成本；
[0010]2.本實用新型通過三通閥對空氣壓縮機的出來的兩條支路的分流情況進行控制，能夠精確控制壓縮空氣加熱后的最終溫度，能夠滿足不同工況下的工作需求；
[0011]3.本實用新型的余熱回收裝置采用集成余熱回收裝置的高效復(fù)合式排煙消聲器，將余熱回收裝置和消聲器集成在一起，既可以進行余熱回收，又能夠?qū)?nèi)燃機的排氣噪音降低30db ；
[0012]本實用新型將所有的設(shè)備集成為一體，設(shè)備之間空間距離合理，結(jié)構(gòu)緊湊，易操作維護，并可以充分利用內(nèi)燃機的余熱，既降低了經(jīng)濟成本，有增加了加熱速度，保證了氮氣的純度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，
[0014]圖2是本實用新型的余熱回收裝置的橫向剖視圖；
[0015]圖3是本實用新型的余熱回收狀的縱向剖視圖。
[0016]圖中:1 一內(nèi)燃機，2—余熱回收裝置，2-1—冷空氣進口，2-2—熱空氣出口，2-3—筒體,2_4—余熱回收器，2-5一消首棉，2-6一煙氣進口，2_7—煙氣出口，2_7—孔板,2_9—消首管，2-10—安裝架，3—二通閥,4一空氣壓縮機，5—儲氣6—膜組分尚器，7—熱氣管，8一底盤。

【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。如圖1所示，所述一種利用內(nèi)燃機排煙余熱來加熱增壓空氣的撬裝式膜制氮設(shè)備，包括內(nèi)燃機1、空氣壓縮機4、儲氣罐5和膜組分離器6，其特征在于:所述內(nèi)燃機1、余熱回收裝置2、空氣壓縮機4、儲氣罐5和膜組分離器6撬裝在同一底盤8上，底盤8可以是工字鋼或三角鋼也可以直接為鋼板；在內(nèi)燃機I的渦輪增壓器出口設(shè)有余熱回收裝置2，并通過金屬波紋補償器連接，達到減振的效果。
[0018]如圖2、圖3所示，所述余熱回收裝置2采用集成余熱回收裝置的高效復(fù)合式排煙消聲器，包括筒體2-3和設(shè)置在筒體2-3內(nèi)的余熱回收器2-4、消音棉2-5，在筒體2_3的兩端開設(shè)有煙氣進口 2-6和煙氣出口 2-7，余熱回收裝置2的煙氣進口與內(nèi)燃機I的煙氣出口連通，煙氣出口 2-7直接通向外界或是一些煙氣凈化裝置；所述余熱回收器2-4橫向設(shè)置在筒體2-3靠近進煙口的一端，在筒體2-3對應(yīng)余熱回收器2-4的兩端的位置分別設(shè)有與余熱回收器的換熱管連通的冷空氣進口 2-1和冷空氣出口 2-2，可以使空氣壓縮機4出來的干冷空氣部分進入余熱回收器的換熱管內(nèi)，吸收煙氣的余熱進行冷熱交換，對干冷空氣進行加熱；所述消音棉2-5鋪墊在筒體2-3的內(nèi)表面，在消音棉2-5的內(nèi)側(cè)安裝有孔板2-8，在孔板2-8上安裝有多個消音管2-9，可以消除排煙噪音。在余熱回收裝置的筒體2-3上方設(shè)有安裝架2-10，為了安裝牢固可以設(shè)置兩個，并對稱設(shè)置，并通過安裝架安裝到內(nèi)燃機I的渦輪增壓器出口。
[0019]如圖1所示，所述空氣壓縮機4的出氣管通過三通閥3分成兩條管路，其中一條管路與余熱回收器2-4的冷空氣進口 2-1連通，另一條管路通向連接在余熱回收裝置2的熱空氣出口 2-1處的熱氣管7，并與熱氣管7 —起通向儲氣罐5內(nèi)，儲氣罐5的出口與膜組分離器6的進口連通，經(jīng)過余熱的空氣便可以直接輸送到膜組分離器6內(nèi)進行氮氣的制備。
[0020]本實用新型的工作過程:內(nèi)燃機I工作時排除的煙氣通向余熱回收裝置的筒體內(nèi)，將煙氣的余熱回收到筒體2-3內(nèi)，從空氣壓縮機4出來的干冷壓縮空氣經(jīng)過三通分流閥4分為a、b兩部分，a部分干冷壓縮空氣進入余熱回收裝置的換熱管內(nèi)，然后與排入筒體2-3內(nèi)的內(nèi)燃機I的排煙尾氣進行熱交換后，再與b部分干冷空氣混合，最后兩組空氣進入儲氣罐5充分混合后，進入制氮膜管6分離出氮氣。整個過程中通過調(diào)節(jié)三通分流閥4的開度來控制a、b兩部分壓縮空氣的流量比例，最終達到控制儲氣罐5內(nèi)的空氣溫度。在管路中間根據(jù)需要增加了若干控制氣體通斷的閥門、儀表，包括三通分流閥4，三通分流閥、儀表和PLC電控端構(gòu)成自動控制系統(tǒng)，共同控制儲氣罐5內(nèi)壓縮空氣的溫度。
【權(quán)利要求】
1.一種高壓膜制氮設(shè)備內(nèi)燃機排煙余熱回收及增壓空氣加熱系統(tǒng)，包括內(nèi)燃機(I)、空氣壓縮機(4)、儲氣罐(5)和膜組分離器(6)，其特征在于:在內(nèi)燃機(I)的渦輪增壓器出口設(shè)有余熱回收裝置(2)，余熱回收裝置(2)的煙氣進口與內(nèi)燃機(I)的煙氣出口連通，所述空氣壓縮機(4)的出氣管通過三通閥(3)分成兩條管路，其中一條管路與余熱回收裝置(2)的冷空氣進口(2-1)連通，另一條管路通向連接在余熱回收裝置(2)的熱空氣出口(2-1)處的熱氣管(7)，并與熱氣管(7) —起通向儲氣罐(5)內(nèi)，儲氣罐(5)的出口與膜組分離器(6)的進口連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓膜制氮設(shè)備內(nèi)燃機排煙余熱回收及增壓空氣加熱系統(tǒng)，其特征在于:所述內(nèi)燃機(I)、余熱回收裝置(2)、空氣壓縮機(4)、儲氣罐(5)和膜組分離器(6)撬裝在同一底盤⑶上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高壓膜制氮設(shè)備內(nèi)燃機排煙余熱回收及增壓空氣加熱系統(tǒng)，其特征在于:所述余熱回收裝置(2)采用集成余熱回收裝置的高效復(fù)合式排煙消聲器，包括筒體(2-3)和設(shè)置在筒體(2-3)內(nèi)的余熱回收器(2-4)、消音棉(2-5)，在筒體(2-3)的兩端開設(shè)有煙氣進口(2-6)和煙氣出口(2-7);所述余熱回收器(2-4)橫向設(shè)置在筒體(2-3)靠近進煙口的一端，所述冷空氣進口(2-1)和冷空氣出口(2-)分別開設(shè)在筒體(2-3)對應(yīng)余熱回收器兩端的位置，且冷空氣進、出口均與余熱回收器(2-4)的換熱管連通；所述消音棉(2-5)鋪墊在筒體(2-3)的內(nèi)表面，在消音棉(2-5)的內(nèi)側(cè)安裝有孔板(2-8)，在孔板(2-8)上安裝有多個消音管(2-9)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高壓膜制氮設(shè)備內(nèi)燃機排煙余熱回收及增壓空氣加熱系統(tǒng)，其特征在于:所膜組分離器(6)是由多束半滲透中空纖維組成。
【文檔編號】C01B21/04GK204097096SQ201420565909
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
【發(fā)明者】劉加勇 申請人:武漢高科佳誠動力科技有限公司