專利名稱：機械發(fā)生蒸汽裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機械發(fā)生蒸汽的技術(shù)領(lǐng)域，是一種機械發(fā)生蒸汽裝置及其方法，特別適用于石油工業(yè)用發(fā)生蒸汽。
背景技術(shù)：
由于原油是由不同沸點、大大小小的烴混合在一起的混合物，在石油開采過程中，隨著壓力和溫度的降低，在油管(桿)表面會形成不同程度的結(jié)蠟，大大影響了原油的開采效率，需要采取相應(yīng)措施，對油管(桿)進行清臘處理。
另外，在井下作業(yè)過程中，原油很容易在井下作業(yè)設(shè)備表面粘結(jié)，需要及時進行設(shè)備的清潔，以便于設(shè)備維護。由于原油本身固有的特性，用普通的方法很難處理干凈，用柴油等直接處理又會造成能源極大浪費，因此，多采用帶一定壓力的熱水進行清洗。
目前，在世界和國內(nèi)石油工業(yè)范圍內(nèi)，通過燃油鍋爐產(chǎn)生一定壓力熱蒸汽的方法進行清臘、清洗以及解凍被廣泛應(yīng)用，且效果明顯。但是隨著原油開采及加工過程中安全要求的不斷提高和能源對國民經(jīng)濟發(fā)展影響的不斷加大，對作業(yè)現(xiàn)場設(shè)備的安全要求及能耗也提出了越來越高的要求，利用燃油鍋爐產(chǎn)生蒸汽進行清臘、清洗、解凍等作業(yè)也相應(yīng)暴露出了很多問題，主要表現(xiàn)在1、燃油鍋爐產(chǎn)生蒸汽需要使用明火對冷水加熱，對于防火、防爆要求較高的高危作業(yè)場所存在極大的安全隱患。
2、燃油鍋爐在產(chǎn)生蒸汽過程中，燃油熱值效率相對較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種機械發(fā)生蒸汽裝置及其方法，克服了上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，其構(gòu)造合理而緊湊，操作方便，消除了明火，并能夠提供熱水或/和蒸汽。本發(fā)明還可進一步提高熱效率。本發(fā)明用于具有防火、防爆要求的高危作業(yè)場所，還可進一步有效解決安全隱患的問題。
本發(fā)明的技術(shù)方案之一是通過以下措施來實現(xiàn)的一種機械發(fā)生蒸汽裝置，其包括發(fā)動機、渦輪加熱器和水泵，發(fā)動機的動力輸出軸與渦輪加熱器的轉(zhuǎn)動軸相連接，渦輪加熱器的進口為進水口，在渦輪加熱器的出熱口上接有出熱輸出管，在進水口上接有進水管，在進水管上安裝有水泵。
本發(fā)明的技術(shù)方案之二是通過以下措施來實現(xiàn)的一種機械發(fā)生蒸汽方法，按下述步驟進行首先冷水被水泵泵入所需要的發(fā)動機冷卻液換熱器、經(jīng)過初級熱交換，吸收發(fā)動機冷卻水熱能；其次經(jīng)過所需要的初級熱交換后的熱水，再進入所需要的發(fā)動機尾氣熱交換器，吸收發(fā)動機尾氣熱能，進行次級熱交換；然后經(jīng)過上述所需要的兩級熱交換的熱水，最后進入渦輪加熱器，通過高速機械渦流摩擦生熱使熱水溫度達到所需要的溫度，并經(jīng)過出熱輸出管提供熱水或/和蒸汽。
下面是對上述本發(fā)明技術(shù)方案的進一步優(yōu)化或/和改進上述發(fā)動機的冷卻液出口管可與冷卻液換熱器的冷卻液熱源進口相接通，發(fā)動機的冷卻液進口管可與冷卻液換熱器的冷卻液排放口相接通，冷卻液換熱器的水加熱進口和水加熱出口可串接在進水管上。
在上述冷卻液出口管或冷卻液進口管上可安裝有冷卻液循環(huán)泵。
上述發(fā)動機的尾氣出口管可與尾氣換熱器的熱源進口相接通，尾氣換熱器的加熱進口和加熱出口可串接在進水管上。
上述進水管的進口可與水罐相接通。
上述水泵的出口可與水罐之間安裝有溢流管，在溢流管上可安裝有溢流閥。
在上述出熱輸出管與水罐之間可安裝有回流管，在回流管上可安裝有回流閥。
在上述出熱輸出管的出口端可安裝有噴槍。
上述水泵的進口可與排空管相接通，在排空管上可安裝有排空閥，水泵進口端的進水管上可安裝有進水閥。
上述發(fā)動機可采用防爆發(fā)動機。
上述渦輪加熱器可采用動態(tài)渦輪加熱器。
上述水泵可采用高壓陶瓷柱塞泵。
本發(fā)明構(gòu)造合理而緊湊，操作方便，消除了明火，能夠提供熱水或/和蒸汽，利用該機械發(fā)生蒸汽裝置，還可進一步提高熱效率，用于具有防火、防爆要求的高危作業(yè)場所時能有效解決安全隱患的問題，特別能滿足石油工業(yè)清臘、清洗和解凍等的作業(yè)要求。
四

附圖1為本發(fā)明最佳實施例的結(jié)構(gòu)和流程示意圖，附圖中的編碼分別為1為發(fā)動機，2為渦輪加熱器，3為水泵，4為出熱輸出管，5為進水管，6為冷卻液出口管，7為冷卻液換熱器，8為冷卻液進口管，9為水罐，10為溢流管，11為溢流閥，12為回流管，13為回流閥，14為排空管，15為排空閥，16為進水閥，17為尾氣換熱器，18為冷卻液換熱器的水加熱進口，19為冷卻液換熱器的水加熱出口。
五具體實施例方式本發(fā)明不受下述實施例的限制，可根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案與實際情況來確定具體的實施方式。
下面結(jié)合最佳實施例及附圖對本發(fā)明作進一步描述實施例1，如附圖1所示，該機械發(fā)生蒸汽裝置，其包括發(fā)動機1、渦輪加熱器2和水泵3，發(fā)動機1的動力輸出軸與渦輪加熱器2的轉(zhuǎn)動軸相連接，渦輪加熱器2的進口為進水口，在渦輪加熱器2的出熱口上接有出熱輸出管4，在進水口上接有進水管5，在進水管5上安裝有水泵3。
實施例2，如附圖1所示，該機械發(fā)生蒸汽方法按下述步驟進行首先冷水被水泵3泵入所需要的發(fā)動機1的冷卻液換熱器7、經(jīng)過初級熱交換，吸收發(fā)動機冷卻液熱能；其次經(jīng)過所需要的初級熱交換后的熱水，再進入所需要的發(fā)動機1的尾氣熱交換器，吸收發(fā)動機尾氣熱能，進行次級熱交換；然后經(jīng)過上述所需要的兩級熱交換的熱水，最后進入渦輪加熱器，通過高速機械渦流摩擦生熱使熱水溫度達到所需要的溫度，并經(jīng)過出熱輸出管提供熱水或/和蒸汽。附圖1表示出本發(fā)明中機械發(fā)生蒸汽方法的最佳實施例，但可根據(jù)需要對實施列2中的非必要技術(shù)特征進行取舍，來滿足實際需要。
可根據(jù)實際需要，對上述實施例作進一步優(yōu)化或/和改進如附圖1所示，發(fā)動機1的冷卻液出口管6與冷卻液換熱器7的冷卻液熱源進口相接通，發(fā)動機1的冷卻液進口管8與冷卻液換熱器7的冷卻液排放口相接通，冷卻液換熱器7的水加熱進口18和水加熱出口19串接在進水管5上；發(fā)動機1的尾氣出口管與尾氣換熱器17的熱源進口相接通，尾氣換熱器17的加熱進口和加熱出口串接在進水管5上；這樣就可利用發(fā)動機1的冷卻液和尾氣的熱量將進水管5內(nèi)的水預(yù)熱，既進一步提高了熱效率又節(jié)約了能源，為了再進一步提高熱效率，還可在冷卻液出口管6或冷卻液進口管8上安裝有冷卻液循環(huán)泵。
為了便于操作，如附圖1所示，進水管5的進口與水罐9相接通，在水泵3的出口與水罐9之間安裝有溢流管10，在溢流管10上安裝有溢流閥11，在出熱輸出管4與水罐9之間安裝有回流管12，在回流管12上安裝有回流閥13。
如附圖1所示，水泵3的進口與排空管14相接通，在排空管14上安裝有排空閥15，水泵3進口端的進水管5上安裝有進水閥16，這樣在對本發(fā)明進行維修時，便于進水管5等設(shè)備中的水排出即進行排空操作。
為了便于使用所產(chǎn)生的蒸汽，在出熱輸出管4的出口端安裝有噴槍，在噴槍出口處在高溫和壓差作用下，最終變成具有一定壓力的熱蒸汽，特別能滿足石油工業(yè)清臘、清洗和解凍等的作業(yè)要求。
本發(fā)明所優(yōu)選的現(xiàn)有公知技術(shù)有發(fā)動機最好采用防爆發(fā)動機，渦輪加熱器最好采用動態(tài)渦輪加熱器，水泵最好采用高壓陶瓷柱塞泵。
以上技術(shù)特征構(gòu)成了本發(fā)明的最佳實施例，其具有較強的適應(yīng)性和最佳實施效果，可根據(jù)實際需要增減非必要的技術(shù)特征，選擇現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)措施，來滿足不同情況的需求。
下面是本發(fā)明機械發(fā)生蒸汽裝置及其方法的主要試驗數(shù)據(jù)以及與燃油鍋爐比較試驗分析結(jié)果，試驗數(shù)據(jù)詳見表1、表2和表3。
發(fā)動機采用型號康明斯NT855-P250、187kW/1800rpm發(fā)動機；渦輪加熱器采用型號A1R880動態(tài)渦輪加熱器；尾氣換熱器采用型號KNPT01-250(Y)尾氣換熱器。
從表1可以看出，渦輪加熱器出熱口的溫度、壓力、流量都是隨著發(fā)動機的轉(zhuǎn)速提高而增加，接近發(fā)動機額定轉(zhuǎn)速時，溫度、壓力和流量均升高并接近最佳。
表2是發(fā)動機1800rpm時各級熱交換后的溫度值，表3是同種工況下渦輪加熱器出熱口試驗數(shù)據(jù)與現(xiàn)有燃油鍋爐出熱口數(shù)據(jù)對比通過上述表1、表2和表3說明本發(fā)明在相同工況下的試驗數(shù)據(jù)略優(yōu)于現(xiàn)有燃油鍋爐，因此本發(fā)明完全可以滿足石油工業(yè)清臘、清洗和解凍的需要。
表1不同發(fā)動機轉(zhuǎn)速下渦輪加熱器出熱口的數(shù)據(jù)對比表

表2發(fā)動機轉(zhuǎn)速為1800rpm時各級熱交換后溫度值(℃)

表3同種工況下渦輪加熱器出熱口試驗數(shù)據(jù)與現(xiàn)有燃油鍋爐出熱口數(shù)據(jù)對比

權(quán)利要求
1.一種機械發(fā)生蒸汽裝置，其特征在于包括發(fā)動機、渦輪加熱器和水泵，發(fā)動機的動力輸出軸與渦輪加熱器的轉(zhuǎn)動軸相連接，渦輪加熱器的進口為進水口，在渦輪加熱器的出熱口上接有出熱輸出管，在進水口上接有進水管，在進水管上安裝有水泵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械發(fā)生蒸汽裝置，其特征在于發(fā)動機的冷卻液出口管與冷卻液換熱器的冷卻液熱源進口相接通，發(fā)動機的冷卻液進口管與冷卻液換熱器的冷卻液排放口相接通，冷卻液換熱器的水加熱進口和水加熱出口串接在進水管上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機械發(fā)生蒸汽裝置，其特征在于冷卻液出口管或冷卻液進口管上安裝有冷卻液循環(huán)泵。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機械發(fā)生蒸汽裝置，其特征在于發(fā)動機的尾氣出口管與尾氣換熱器的熱源進口相接通，尾氣換熱器的加熱進口和加熱出口串接在進水管上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機械發(fā)生蒸汽裝置，其特征在于進水管的進口與水罐相接通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的機械發(fā)生蒸汽裝置，其特征在于水泵的出口與水罐之間安裝有溢流管，在溢流管上安裝有溢流閥。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的機械發(fā)生蒸汽裝置，其特征在于出熱輸出管與水罐之間安裝有回流管，在回流管上安裝有回流閥。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的機械發(fā)生蒸汽裝置，其特征在于出熱輸出管的出口端安裝有噴槍。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的機械發(fā)生蒸汽裝置，其特征在于水泵的進口與排空管相接通，在排空管上安裝有排空閥，水泵進口端的進水管上安裝有進水閥。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的機械發(fā)生蒸汽裝置，其特征在于發(fā)動機采用防爆發(fā)動機，渦輪加熱器采用動態(tài)渦輪加熱器，水泵采用高壓陶瓷柱塞泵。
11.一種根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5或6或7或8或9或10所述機械發(fā)生蒸汽裝置的機械發(fā)生蒸汽方法，其特征在于按下述步驟進行首先冷水被水泵泵入所需要的發(fā)動機冷卻液換熱器、經(jīng)過初級熱交換，吸收發(fā)動機冷卻水熱能；其次經(jīng)過所需要的初級熱交換后的熱水，再進入所需要的發(fā)動機尾氣熱交換器，吸收發(fā)動機尾氣熱能，進行次級熱交換；然后經(jīng)過上述所需要的兩級熱交換的熱水，最后進入渦輪加熱器，通過高速機械渦流摩擦生熱使熱水溫度達到所需要的溫度，并經(jīng)過出熱輸出管提供熱水或/和蒸汽。
全文摘要
一種機械發(fā)生蒸汽裝置及其方法，該機械發(fā)生蒸汽裝置包括發(fā)動機、渦輪加熱器和水泵，發(fā)動機的動力輸出軸與渦輪加熱器的轉(zhuǎn)動軸相連接，渦輪加熱器的進口為進水口，在渦輪加熱器的出熱口上接有出熱輸出管，在進水口上接有進水管，在進水管上安裝有水泵。該機械發(fā)生蒸汽方法經(jīng)過渦輪加熱器的高速機械渦流摩擦生熱使熱水溫度達到所需要的溫度，并經(jīng)過出熱輸出管提供熱水或/和蒸汽。本發(fā)明構(gòu)造合理而緊湊，操作方便，消除了明火，能夠提供熱水或/和蒸汽，利用該機械發(fā)生蒸汽裝置，還可進一步提高熱效率，用于具有防火、防爆要求的高危作業(yè)場所時能有效解決安全隱患的問題，特別能滿足石油工業(yè)清蠟、清洗和解凍等的作業(yè)要求。
文檔編號F22B3/00GK1928427SQ20061020100
公開日2007年3月14日 申請日期2006年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月17日
發(fā)明者于光, 楊文新, 萬福財, 劉紅星, 李輝, 黑秀麗 申請人:新疆石油管理局井下作業(yè)公司, 北京金雙環(huán)貿(mào)易有限公司