DE2942565A1 - Flammenloser verdampfer - Google Patents

Flammenloser verdampfer

Info

Publication number
DE2942565A1
DE2942565A1 DE19792942565 DE2942565A DE2942565A1 DE 2942565 A1 DE2942565 A1 DE 2942565A1 DE 19792942565 DE19792942565 DE 19792942565 DE 2942565 A DE2942565 A DE 2942565A DE 2942565 A1 DE2942565 A1 DE 2942565A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
ambient air
combustion engine
internal combustion
heat
heat exchanger
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19792942565
Other languages
English (en)
Other versions
DE2942565C2 (de
Inventor
Frank Van Don
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Airco Inc
Original Assignee
Airco Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Airco Inc filed Critical Airco Inc
Publication of DE2942565A1 publication Critical patent/DE2942565A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2942565C2 publication Critical patent/DE2942565C2/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C9/00Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure
    • F17C9/02Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure with change of state, e.g. vaporisation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01Pure fluids
    • F17C2221/014Nitrogen
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0146Two-phase
    • F17C2223/0153Liquefied gas, e.g. LPG, GPL
    • F17C2223/0161Liquefied gas, e.g. LPG, GPL cryogenic, e.g. LNG, GNL, PLNG
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2225/00Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel
    • F17C2225/01Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2225/0107Single phase
    • F17C2225/0123Single phase gaseous, e.g. CNG, GNC
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/03Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/0302Heat exchange with the fluid by heating
    • F17C2227/0309Heat exchange with the fluid by heating using another fluid
    • F17C2227/0311Air heating
    • F17C2227/0313Air heating by forced circulation, e.g. using a fan
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/03Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/0367Localisation of heat exchange
    • F17C2227/0388Localisation of heat exchange separate
    • F17C2227/0393Localisation of heat exchange separate using a vaporiser
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2250/00Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/03Control means
    • F17C2250/032Control means using computers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00Applications
    • F17C2270/05Applications for industrial use
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0061Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for phase-change applications
    • F28D2021/0064Vaporizers, e.g. evaporators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/08Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Lubrication Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Description

Umwandler oder Verdampfer werden in verschiedenen Gebieten zur Umwandlung kryogener Flüssigkeiten in Gase weitverbreitet verwendet. Typisch für derartige Flüssigkeiten sind 0~ und N_, die sich unter Umgebungsbedingungen im gasförmigen Zustand befinden, so daß bestimmte Verdampfer lediglich Umgebungsluft benötigen, um ausreichende Wärme zur Verdampfung der Flüssigkeit zu liefern. Der Vorteil bei Verwendung kryogener Flüssigkeiten ist natürlich wohlbekannt, da das Produkt im flüssigen Zustand gespeichert werden kann, zur Benutzungsstelle transportiert, gepumpt werden kann usw. und dann erst verdampft wird, um extrem große Gasvolumina zu ergeben.
Eine besondere Anwendung derartiger Verdampfer, für die die Erfindung besonders geeignet ist, besteht in der Einführung eines inerten Gases mit hohem Druck in Ölbohrungen bzw. Ölquellen zur Förderung oder für andere Behandlungsmaßnahmen. Derartige Anwendungen von inerten Hochdruck-Gasen sind in US-PS 3 100 528 beschrieben und ein bevorzugtes Gas für Ölquellen-Behandlungen ist Stickstoff
Eine typische handelsübliche Einheit zur Lieferung von GN- kann in Gestalt eines Lastkraftwagens und/oder Anhängers mit dem LN2~Speicherbehälter und einem Umwandler zur Verwandlung des LN- in gasförmiges GN-, sowie der damit verbundenen Pumpeinrichtung, um das gasförmige GN- zur Einführung in die Ölbohrung unter Druck zu setzen, vorliegen. Die Antriebskraft zur Betätigung der Pumpeinrichtung kann ein Verbrennungsmotor sein, wie ein Dieselmotor, oder kann eine Gasturbine umfassen. In jedem Fall ist diese Antriebsquelle ebenfalls auf dem Lastkraftwagen und/oder Anhänger selbst montiert, so daß die gesamte Einheit zur Lieferung von Hochdruck-GN- leicht zum Standort der Ölbohrung transportiert werden kann und beweglich
030017/0943
ist, um zu einer anderen Stelle gebracht zu werden, wenn die jeweilige Behandlung vollendet ist.
Verdampfer können allgemein von der Art sein, die Umgebungsluft verwendet, wie in US-PS 3 672 446 beschrieben; sie können auch eine Quelle zusätzlicher Wärme zur Verdampfung aufweisen, wobei die Wärme von einer Einrichtung wie einem Gasbrenner geliefert, oder dadurch, daß Motorabgase unmittelbar auf das die zu verdampfende Flüssigkeit enthaltende Rohr geleitet wird. Der Bedarf nach zusätzlicher Wärme hängt von der speziellen Anwendung ab, d.h. von der erforderlichen Gasströmung und den typischen Umgebungsbedingungen.
Mit Umgebungsluft arbeitende Verdampfer, die für gewisse Anwendungsfälle brauchbar sind, sind allgemein langsam arbeitende Einrichtungen zur Verdampfung und sind natürlich erheblich von der Temperatur der Umgebungsluft abhängig, überdies muß die Größe der Wärmeübertragungsfläche außerordentlich groß sein, damit die maximale Menge der Umgebungsluft in Berührung mit der Wärmeübertragungsfläche treten kann, um Wärme an die kryogene Flüssigkeit abzugeben, die durch Röhren oder Rohrleitungen strömt. Für derartige Verdampfer muß daher am Einsatzort eine große Fläche verfügbar sein und deshalb ist der mit Umgebungsluft arbeitende Verdampfertyp an Einsatzorten unbrauchbar, an welchen Platz gespart werden muß, insbesondere wenn es wünschenswert ist, den Verdampfer von einem Einsatzort zu einem anderen zu transportieren. Diejenigen Verdampfer, die eine Heizeinrichtung verwenden, weisen Brennstoff beheizte Verbrennungskammern auf, welche die heißen Verbrennungsprodukte über Rohrleitungen führen, die die zu verdampfende kryogene Flüssigkeit enthalten. Ein Problem bei derartigen brennstoff-beheizten Verdampfern ist je-
030017/0943
doch die mit der offenen Flamme oder dem Feuer verbundene Gefahr. Diese Gefahr ist besonders auf küstenfernen Bohrinseln ernst zu nehmen, da die Einrichtungen unzugänglich sind.
Der erfindungsgemäße Verdampfer wird in Verbindung mit Antriebseinrichtungen, wie einer Dieselmaschine verwendet und weist zugeordnete Ausrüstungen auf, um einen kompakten, auf einem Ladegestell montierten, unabhängigen LN--Konverter zu bilden, der leicht zum Einsatzort transportierbar ist, und der wegen seiner kompakten Bauform sogar leicht durch Hubschrauber an jeden gewünschten Ort, wie beispielsweise zu küstenfernen Bohrplattformen gebracht werden kann.
Die kompakte Bauform wird dadurch ermöglicht, daß in neuartiger Weise Wärme aus verschiedenen Teilen der Verbrennungsmaschine zur Vorheizung von Umgebungsluft ausgenutzt wird, die dann durch den Verdampfer-Wärmeaustauscher zur Erwärmung des LN- zirkuliert, wird, um die Verdampfung des flüssigen Stickstoffs herbeizuführen.
Gemäß einer besonderen Ausführung des Verdampfers sind die Auspuffrohre der Verbrennungsmaschine derart angeordnet, daß sie durch eine Einlaßkammer hindurchtreten, in welcher die Umgebungsluft in den Wärmeaustauscher eintritt. Auf diese Weise wird Wärme, die normalerweise an die Atmosphäre verlorengeht,eingeschlossen und zur Erwärmung der eintretenden Umgebungsluft ausgenutzt, so daß die Verdampfung der Flüssigkeit gefördert wird.
Weitere Teile der Verbrennungsmaschine können ebenfalls in dem Umgebungsluft-Einlaß angeordnet werden, um aus
030017/0943
diesen Teilen Wärme zu gewinnen. Insbesondere kann der Kühlerradiator der Maschine in dem Einlaß angeordnet werden und sogar der Hydrauliköl-Kühler kann im Einlaß angebracht werden.
Die Wirkung der Gewinnung dieser normalerweise verlorenen Wärme ermöglicht einen kompakten Gesamtaufbau der Anlage, so daß eine Verminderung der Größe und des Gewichtes ohne Verminderung der Kapazität der Anlage verwirklicht werden können.
Da die gewonnene Wärme im wesentlichen aus flammenlosen Quellen stammt, ist die Feuersgefahr wirksam beseitigt und daher liefern die erfindungsgemäß mögliche kompakte Bauform und die flammenlosen Eigenschaften eine ideale Anlage, die auf einem Ladegestell montiert und leicht im Lufttransport zu küstenfernen Ölplattformen gebracht werden kann, um Stickstoff in die Ölbohrungen einzuführen.
Durch die Erfindung wird also ein Flüssigkeits-Dampf-Umwandler mit einem kompakten, auf einem Ladegestell montierten Aufbau geschaffen, der wirksam eine kryogene Flüssigkeit in einen Dampf verwandelt, und der auf einem einzigen Ladegestell alle notwendigen Bauteile zusammenfaßt, die zur Aufnahme der Flüssigkeit und um aus dieser Flüssigkeit eine Hochdruckquelle von Gas zu bilden, notwendig sind; dieser Verdampfer eignet sich besonders zur Produktgewinnung aus Ölquellen. Der Aufbau umfaßt eine Verbrennungsmaschine als Antriebsquelle zum Antrieb der Hauptpumpe für die Komprimierung des Dampfes zur beabsichtigten Verwendung. Ein Wärmeaustauscher empfängt die Flüssigkeit und führt sie durch Rohrleitungen, wobei die Flüssigkeit im Wärmeaustauscher durch Umgebungsluft verdampft wird, die zur Erwärmung der
030017/09Ä3
Flüssigkeit und zur Herbeiführung der Verdampfung über die Rohrleitungen geführt wird. Der Wärmeaustauscher nutzt Wärme vom Maschinenauspuff zur Vorheizung der eintretenden Umgebungsluft, bevor diese in Wärmeübertragungsbeziehung über die Rohrleitung geführt wird. Zusätzlich kann weitere Wärme an die eintretende Umgebungsluft dadurch abgegeben werden, daß der Kühlerradiator der Maschine und/oder der Hydrauliköl-Kühler im Umgebungsluftströmungs-Einlaß angeordnet werden. Der gesamte Umwandler ist besonders zur Verwendung an Ölquellen-Bohrstellen, wie küstenfernen Bohrplattformen, geeignet, an denen besonders darauf geachtet werden muß, daß offene Flammen oder Feuer vermieden werden.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der Gesamtansicht einer zusammengebauten erfindungsgemäßen Anordnung, die in einem Ladegestell montiert ist;
Fig. 2 eine seitliche Querschnittsansicht, in der die Luftströmung durch die erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt ist; und
Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht eines Teils der erfindungsgemäßen Vorrichtung entlang der Linie 3-3 der Fig. 2.
In der Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäß aufgebauten flamnenlosen LN~-Verdampfers dargestellt. Der gesamte Verdampfer 10 ist in einem
030017/0943
Metallrahmen 12 eingeschlossen und auf einer Basis 14 montiert, wobei Ringe 16 zum Festbinden und Hebeösen 68 vorgesehen sind, so daß wie nachstehend erläutert wird, die gesamte Einheit in einem Ladegestell montiert ist und leicht angehoben oder durch verschiedene Vorrichtungen bewegt werden kann, um die Einheit von einer Stelle zu einer anderen zu bringen. Diese Art der Montage erleichtert insbesondere den Hubschrauber-Transport, um die Einheit zu küstenfernen Bohrplattformen zu liefern.
Der zugrundeliegende Verdampfer 10 weist eine Antriebskraft zur Betätigung der Pumpe auf, die Stickstoff zur Einführung in die Ölbohrung unter Druck setzt. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt die Antriebskraft einen Dieselmotor 18, an dessen Motorwelle eine hydraulische Pumpe 20 befestigt ist, die eine hydraulisch angetriebene, den flüssigen Stickstoff unter Druck setzende Kryopumpe 70 betätigt. Es sind geeignete Tanks 22 und 24 vorgesehen, die jeweils Brennstofföl für den Dieselmotor 18 bzw. Hydrauliköl für verschiedene Betätigungs-Hydraulikventile und die Pumpe 7O enthalten. Ein herkömmliches Steuerpaneel 26 ist derart angeordnet, daß es von der Bedienungsperson bequem betrachtet werden kann und leicht zugänglich ist.
Der Wärmetauscher,in dem Luft über zu verdampfenden Stickstoff (N-) enthaltende Rohre geleitet wird, umfaßt ein Kammergehäuse 28, das ebenfalls auf der Basis 14 angebracht ist. Das Kammergehäuse 28 weist einen Hauptlufteinlaß 30 auf, durch den Umgebungsluft in den Wärmeaustauscher eingeführt wird, sowie einen Luftaus laß 32, durch welchen die Luft den Wärmeaustauscher verläßt. Wie dargestellt, empfängt der Hauptlufteinlaß 30 tatsächlich Umgebungsluft durch öffnungen 34 und 36, deren Zweck später erläutert wird.
030017/09AJ
- 12 - 2942S65
Wie bezüglich des Dieselmotors 18 dargestellt ist, ist eine Auspuffleitung 38 vorgesehen, die die heißen Auspuffgase von dem Motor 18 ableitet und die eine Verbindung zum Wärmeaustauschergehäuse 28 bei 4o herstellt. Überdies wird das zur Kühlung des Motors 18 verwendete Kühlwasser über einen-Schlauch 42, der das heiße Wasser vom Motor 18 wegleitet und einen Schlauch 44, der das dann abgekühlte Wasser zum Motor 18 zurückführt ,umgewälzt . Der Motorkühler, der in der Fig. 1 nicht dargestellt ist, empfängt Wasser aus dem Schlauch 42 und führt es über den Schlauch 44 nach Abkühlung des Wassers zurück. Der Kühler ist grundsätzlich herkömmlich aufgebaut, er ist jedoch innerhalb des Einlasses 30 des Wärmeaustauschergehäuses 28 durch die Sammelleitung 46 angeordnet. Innerhalb des Einlasses 30 ist überdies der Hydrauliköl-Kühler 37 angeordnet, der zur Kühlung des für die vorstehend beschriebenen Zwecke im System verwendeten Hydrauliköls dient.
In den Fig. 2 und 3 ist im einzelnen der Zweck des besonderen Auspuffsystems, des Kühlersystems und des Hydrauliköl-Kühlersystems, die bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet werden, im einzelnen dargestellt. Der Lufteinlaß 30 zum Wärmeaustauscher-Kammergehäuse 28 läßt Umgebungsluft in den Wärmeaustauscher, in welchem sie über die zu verdampfenden flüssigen Stickstoff LN„ enthaltenden Schlangen bzw. Rohrschlangen 48 tritt. Zur Einführung von LN- aus der Pumpe 70 in die Rohrschlangen 48 ist ein geeigneter Einlaß 50 vorgesehen, und ein Auslaß 52 erlaubt die Entfernung von gasförmigem Stickstoff GN? zur Einführung in die Ölquelle bzw. die Ölbohrung.
030017/08(J
Das Kammergehäuse 28 ist mittels einer Trennwand 54 in zwei getrennte Durchgänge unterteilt, um die Luft über die Schlangen 48 zu lenken. Wie in der Fig. 2 dargestellt ist, tritt die Luft anfänglich nach unten in das Kammergehäuse 28 ein, wie durch die Pfeile 56 angegeben ist, dann durch eine untere Kammer 58 und danach aufwärts, wie durch die Pfeile 60 gezeigt, zu einem Auslaß 32. Auf diese Weise ist der Wärmeaustauscher, in dem LN~ durch die Luft erwärmt wird, in ein ziemlich kleines Abteil zusammengedrängt, wobei jedoch der Luft soviel Berührungsfläche mit den Schlangen 48 gegeben ist, wie möglich, um genügend Wärme zur Verdampfung abgeben zu können.
In dem Luftauslaß 32 ist ein Ventilator bzw. Gebläse 62 angeordnet, der die Luftströmung von dem Lufteinlaß 3O zum Auslaß 32 herbeiführt; das Gebläse 62 kann bequemerweise durch eine hydraulische Vorrichtung angetrieben werden, die durch Fluid aus der durch den Dieselmotor 18 gedrehten hydraulischen Pumpe 20 betätigt wird.
Im dem Lufteinlaß 30 ist der Motorkühler 64 angeordnet, der die Schläuche 42 und 44 der Fig. 1 verbindet und der zur Kühlung des in dem Motor zirkulierenden Wassers in herkömmlicher Weise dient, jedoch zusätzlich auch die Außen-Umgebungsluft aufheizt, so daß diese Luft zusätzliche Wärme zur Verdampfung des LN- in den Schlangen aufbringen kann. Luft wird auch über den Hydrauliköl-Kühler 37 gezogen, um dem Wärmeaustauscher 28 zusätzliche Wärme zuzuführen und gleichzeitig das im System verwendete Hydrauliköl zu kühlen.
Zusätzlich werden die Motor-Auspuffgase über die Leitungen 66 durch den Lufteinlaß 30 geführt, wobei die
0300 17/0943
heißen Auspuffgase Wärme abgeben, um der eintretenden Umgebungsluft zur Verdampfung des flüssigen Stickstoffs LN- zusätzliche Wärme zu liefern. Wie in der Fig. 2 dargestellt ist, sind die Auspuff leitungen 66 für ein Doppel-Auspuffsystem beschrieben. Es ist jedoch die Verwendung einer einzelnen oder mehrfacher Auspuffleitungen sicherlich gleichermaßen anwendbar, jeweils in Abhängigkeit von der Motorgröße und dem Wärmebedarf.
Durch die beschriebene Ausbildung ist der gesamte Verdampfer sehr kompakt auf einem Ladegestell zusammengefaßt und liefert eine ausreichende Menge verdampften Stickstoffs für Ölbohrungs-Anwendungen, ohne dabei eine äußere Wärmequelle, wie eine Flamme zu benötigen, indem die Auspuffwärme des Dieselmotors ausgenutzt wird, der normalerweise zur Lieferung der Kraft für das Stickstoffpumpen verwendet wird; überdies werden zur optimalen Wärmeübertragung der Dieselmotor-Kühler und der Ölkühler genutzt, die innerhalb des Wärmeaustauscher-Einlasses angeordnet sind, um zusätzliche Wärme aus dem zirkulierenden Wasser und dem Hydrauliköl zu gewinnen, wobei diese Kühler dennoch als normaler Motorkühler und Hydrauliköl-Kühler arbeiten. Auf diese Weise wird die gedrängte Bauform optimiert, ohne Wärmeaustauscher-Kapazität zu opfern und die gesamte Einheit ist klein genug, so daß sie leicht am Einsatzort angebracht und zu diesem hin und von diesem weg transportiert werden kann.
Als spezielles Ausführungsbeispiel eines auf einem Ladegestell montierten Verdampfers für Ölbohrungs-Anwendungen kann ein Zwangsluft-Verdampfer erzeugt werden, der eine 3-GMPD- oder 3-LMPD-Stickstoffpumpe verwendet, die mit einer
0300 1 7/0943
Drehzahl bis zu 1200 U/min arbeitet und 2,124 bis 2,832 m3/min (75 bis 100 SCFM) Stickstoff mit Drücken bis zu 689,48 bar (10000 psig) liefert. Die Temperatur des austretenden Stickstoffgases entspricht etwa der Umgebung und die gesamte Einheit weist eine Größe von etwa 2,40 m Länge, 1,80 m Breite und 2,20 m Höhe auf, bei einem geschätzten Gewicht von 3992 kg. Die Einheit ist daher für einen Lufttransport ausreichend kompakt und erzeugt dennoch eine ausreichende Strömung von Stickstoff unter hohem Druck für eine Ölquellen-Behandlung.
030017/0943

Claims (12)

  1. Patentansprüche
    1 .) Kompakter, unabhängiger, mit Umgebungsluft arbeitender Verdampfer mit einer mit einem Kühler- und einem Auspuffsystem ausgestatteten Verbrennungsmaschine und einer von der Verbrennungsmaschine betätigten Pumpeinrichtung, gekennzeichnet durch einen Wärmeaustauscher mit einer Umgebungsluft-Einlaßkammer und einer Auslaßkammer, Einrichtungen zur Führung von Umgebungsluft in einem Pfad von der Einlaßkammer zur Auslaßkammer, Rohreinrichtungen innerhalb des Wärmeaustauschers, die im Pfad der Umgebungsluft angeordnet sind, wobei diese Rohreinrichtungen zum Empfang von flüssiger kryogener Substanz von der Pumpeinrichtung ausgebildet sind und die Umgebungsluft Wärme an die kryogene Substanz abgibt, um die Substanz zur Umwandlung in ein Gas zu erwärmen, sowie
    030017/0943
    üTZ FlNSTER.VALO HEYN 1.'C=GAN eXC I/ JN"^1; 22 RDbERT-KOCHSTRASSEI TEL O«· 22 42 ·>1 TELEX C5 - Σ9672 PATt.'F
    ORIGINAL INSPECTED
    durch Heizeinrichtungen in der Einlaßkammer des Wärmeaustauschers, die zur Übertragung von Wärme aus der Verbrennungsmaschine ausgebildet sind, um die in die Einlaßkammer eintretende Umgebungsluft aufzuwärmen.
  2. 2. Verdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Heizeinrichtungen den Kühlerradiator der Verbrennungsmaschine umfassen.
  3. 3. Verdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Heizeinrichtungen wenigstens einen Teil des Auspuffsystems der Verbrennungsmaschine umfassen.
  4. 4. Verdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Heizeinrichtungen den Kühlerradiator und wenigstens einen Teil des Auspuff systems der Verbrennungsmaschine umfassen.
  5. 5. Verdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Wärmeaustauscher mehrfach Durchgänge für die Umgebungsluft aufweist, um der kryogenen Substanz Wärme zuzuführen.
  6. 6. Verdampfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die kryogene Substanz flüssiger Stickstoff ist.
  7. 7. Kompakter, auf einem Ladegestell montierter, mit Umgebungsluft arbeitender Verdampfer zur Umwandlung einer flüssigen kryogenen Substanz in ein Hochdruckgas, dadurch gekennzeichnet , daß der Verdampfer einen Rahmen aufweist, eine auf dem Rahmen angebrachte Verbrennungsmaschine, die einen Kühlerradiator und ein Auspuffsystem aufweist, daß
    030017/0943
    Pumpeinrichtungen und ein Wärmeaustauscher vorgesehen sind, die auf dem Rahmen montiert sind, daß der Wärmeaustauscher Rohrleitungen mit einem Einlaß zum Empfang der flüssigen kryogenen Substanz und einem Auslaß zur Abgabe des aus der flüssigen kryogenen Substanz gebildeten Gases enthält, daß der Wärmeaustauscher überdies einen durchgehenden Pfad aufweist, durch welchen Luft in wärmeaustauschender Beziehung mit der Rohrleitung hindurchtritt, daß dieser Pfad eine Umgebungsluft-Einlaßkammer und einen Luftauslaß aufweist, daß der Umgebungsluft-Einlaß Heizeinrichtungen zur Nutzung von Wärme aus der Verbrennungsmaschine aufweist, um der durch die Einlaßkammer hindurchtretenden Umgebungsluft Wärme zuzuführen und daß Einrichtungen vorgesehen sind, um die Luft zu veranlassen, von dem Einlaß entlang des Pfades zu dem Auslaß zu strömen und dabei die flüssige kryogene Substanz zu erwärmen, so daß die flüssige Substanz in eine gasförmige Form umgewandelt wird, wobei die Pumpeinrichtung derart ausgebildet ist, daß sie den flüssigen Stickstoff empfängt und mit einem vorbestimmten hohen Druck komprimiert, um ihn in den Wärmeaustauscher-Einlaß einzuführen.
  8. 8. Verdampfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Heizeinrichtungen den Kühlerradiator der Verbrennungsmaschine umfassen.
  9. 9. Verdampfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Heizeinrichtungen wenigstens einen Teil des Auspuffsystems der Verbrennungsmaschine umfassen.
  10. 10. Verdampfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Heizeinrichtungen den Kühlerradiator und wenigstens einen Teil des Auspuff-
    030017/0943
    systems der Verbrennungsmaschine umfassen.
  11. 11. Kompakter, auf einem Ladegestell montierter, mit Umgebungsluft arbeitender Verdampfer zur Umwandlung flüssigen Stickstoffs in ein Hochdruck-Gas, welches zur Einführung in eine Ölbohrung für die Produktgewinnung geeignet ist, gekennzeichnet durch
    a) einen Rahmen,
    b) eine an dem Rahmen angebrachte Verbrennungsmaschine mit einem Kühlerradiator und Auspuffleitungen,
    c) Hydrauliköl-Pumpeinrichtungen, die durch die Verbrennungsmaschine betätigbar sind, um Hydrauliköl unter Druck zu liefern,
    d) einen am Rahmen montierten Wärmeaustauscher, der eine langgestreckte Rohrleitung mit einem Einlaß zum Empfang flüssigen Stickstoffes und einem Auslaß zur Abgabe gasförmigen Stickstoffes aufweist, wobei der Wärmeaustauscher einen Pfad zur Förderung von Umgebungsluft in wärmeleitender Beziehung mit der Rohrleitung bildet und der Pfad eine Einlaßkammer und einen Auslaß aufweist, mit Heizeinrichtungen in der Heizkammer, die Wärme von der Verbrennungsmaschine zur Aufheizung der durch die Einlaßkammer hindurchtretenden Umgebungsluft entnimmt und überdies eine Hydrauliköl-Kühleinrichtung umfaßt, die zur Kühlung des Hydrauliköles von der Hydrauliköl-Pumpe ausgebildet ist, so daß Wärme von diesem Hydrauliköl zur weiteren Aufheizung der Umgebungsluft in der Einlaßkammer entnommen wird, und durch
    030017/0943
    e) Pumpeinrichtungen, die an dem Rahmen montiert sind, und zur Aufnahme flüssigen Stickstoffes ausgebildet sind, um den Stickstoff zur Ablieferung an den Wärmeaustauscher unter Druck zu setzen.
  12. 12. Verdampfer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtungen den Kühlerradiator der Verbrennungsmaschine und wenigstens ein Teil der Auspuffleitungen umfassen.
    030017/0943
DE2942565A 1978-10-23 1979-10-22 Anlage zur Verdampfung eines flüssigen Mediums Expired DE2942565C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/953,994 US4226605A (en) 1978-10-23 1978-10-23 Flameless vaporizer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2942565A1 true DE2942565A1 (de) 1980-04-24
DE2942565C2 DE2942565C2 (de) 1983-12-08

Family

ID=25494797

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2942565A Expired DE2942565C2 (de) 1978-10-23 1979-10-22 Anlage zur Verdampfung eines flüssigen Mediums

Country Status (5)

Country Link
US (1) US4226605A (de)
DE (1) DE2942565C2 (de)
FR (1) FR2439937A1 (de)
GB (1) GB2033068B (de)
NO (1) NO148003C (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3111620A1 (de) * 1980-03-31 1982-02-04 Halliburton Co., 73533 Duncan, Okla. Transportabler stickstoffverdampfer und verfahren zum verdampfen von stickstoff
DE10151121A1 (de) * 2001-10-20 2003-05-08 Reimund Stelzer Kraft-Wärme-gekoppelte Einrichtung

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2477276A1 (fr) * 1980-02-29 1981-09-04 Air Liquide Procede et installation de rechauffement d'un fluide froid
US4438729A (en) 1980-03-31 1984-03-27 Halliburton Company Flameless nitrogen skid unit
US4566284A (en) * 1985-03-25 1986-01-28 Air Products And Chemicals, Inc. Method and apparatus to upgrade the capacity of ambient-air liquid cryogen vaporizers
EP0463642B1 (de) * 1987-01-23 1993-08-18 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Gasablieferungseinheit
FR2610081B1 (fr) * 1987-01-23 1989-02-10 Air Liquide Dispositif de stockage de liquide cryogenique
US4738115A (en) * 1987-06-17 1988-04-19 Hydra Rig, Incorporated Liquified gas pumping and vaporization system
US4821523A (en) * 1988-03-31 1989-04-18 Union Carbide Corporation Method and apparatus for reliable gas supply
AU752144B2 (en) * 1998-07-27 2002-09-05 Steamvac of Australia Pty. Ltd. Steam cleaning heating unit
US7540160B2 (en) * 2005-01-18 2009-06-02 Selas Fluid Processing Corporation System and method for vaporizing a cryogenic liquid
US20060260330A1 (en) * 2005-05-19 2006-11-23 Rosetta Martin J Air vaporizor
US7493772B1 (en) * 2006-03-20 2009-02-24 Cryoquip, Inc. Enhanced natural draft vaporizer for cryogenic fluids
US8776535B1 (en) * 2011-07-11 2014-07-15 Robert E. Bernert, Jr. Ambient air vaporizer fog dispersal system
US9228760B2 (en) 2012-04-27 2016-01-05 Mac, Inc. Flameless heating system
US20140130521A1 (en) * 2012-11-12 2014-05-15 Fluor Technologies Corporation Configurations and Methods for Ambient Air Vaporizers and Cold Utilization
CA3041616A1 (en) 2016-11-11 2018-05-17 Stulz Air Technology Systems, Inc. Dual mass cooling precision system
CN110778414B (zh) * 2019-11-27 2022-04-22 上海松耀新能源科技有限公司 燃气发电机组余热利用撬块装置
CN111673123B (zh) * 2020-05-19 2021-08-20 南京信息职业技术学院 电液控制螺旋锥杆钻拉油箱排油孔设备

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB342597A (de) * 1929-04-06 1931-02-05 Gesellschaft Fuer Industriegasverwertung M.B.H.
GB753285A (en) * 1953-07-24 1956-07-18 Union Carbide & Carbon Corp Improvements in vaporizers for liquified gases
US3100528A (en) * 1961-02-06 1963-08-13 Big Three Welding Equipment Co Methods for using inert gas
US3229472A (en) * 1964-05-15 1966-01-18 Union Carbide Corp Method and apparatus for pumping and vaporizing liquefied gas

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2359219A (en) * 1943-03-26 1944-09-26 Green S Fuel Inc Means for using liquefied petroleum gases for engine fuel
US2833121A (en) * 1953-11-24 1958-05-06 Union Carbide Corp Apparatus for vaporizing volatile liquids
US3058317A (en) * 1958-03-31 1962-10-16 Superior Air Products Co Vaporization of liquefied gases
US3124940A (en) * 1960-10-12 1964-03-17 Guelton
US3672446A (en) * 1969-01-21 1972-06-27 Airco Inc Ambient air vaporizer
CA873142A (en) * 1969-02-10 1971-06-15 Union Carbide Canada Limited Mobile converting unit
US3662561A (en) * 1970-07-30 1972-05-16 Veskol Inc Cooling apparatus
DE2052154A1 (en) * 1970-10-23 1972-04-27 Linde Ag, 6200 Wiesbaden Low temp gas evaporator - with low conductivity tube facing to prevent frosting
US3823568A (en) * 1973-08-29 1974-07-16 T Bijasiewicz Method and apparatus for air conditioning vehicles
US4003139A (en) * 1975-05-06 1977-01-18 Winkle Clinton T Van Grain dryer

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB342597A (de) * 1929-04-06 1931-02-05 Gesellschaft Fuer Industriegasverwertung M.B.H.
GB753285A (en) * 1953-07-24 1956-07-18 Union Carbide & Carbon Corp Improvements in vaporizers for liquified gases
US3100528A (en) * 1961-02-06 1963-08-13 Big Three Welding Equipment Co Methods for using inert gas
US3229472A (en) * 1964-05-15 1966-01-18 Union Carbide Corp Method and apparatus for pumping and vaporizing liquefied gas

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3111620A1 (de) * 1980-03-31 1982-02-04 Halliburton Co., 73533 Duncan, Okla. Transportabler stickstoffverdampfer und verfahren zum verdampfen von stickstoff
DE10151121A1 (de) * 2001-10-20 2003-05-08 Reimund Stelzer Kraft-Wärme-gekoppelte Einrichtung
DE10151121B4 (de) * 2001-10-20 2006-04-06 Reimund Stelzer Kraft-Wärme-gekoppelte Einrichtung

Also Published As

Publication number Publication date
GB2033068A (en) 1980-05-14
NO793383L (no) 1980-04-25
DE2942565C2 (de) 1983-12-08
FR2439937B1 (de) 1982-02-19
NO148003B (no) 1983-04-11
NO148003C (no) 1983-08-03
FR2439937A1 (fr) 1980-05-23
US4226605A (en) 1980-10-07
GB2033068B (en) 1983-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2942565A1 (de) Flammenloser verdampfer
DE60034962T2 (de) Integriertes abgasrückführungsventil
DE3836643C2 (de)
DE2222162A1 (de) Verfahren und Einrichtung zur Wasserstofferzeugung fuer einen Gasmotor
DE2263559C3 (de) Gasturbinenanlage
EP0308567A1 (de) Vorrichtung zum Verdampfen eines cryogenen Fluidums
DE2525585A1 (de) Verbrennungskraftmaschine und verfahren zum betreiben derselken
EP3732069B1 (de) Wärmeübertragungseinrichtung für die kältebereitstellung in kühlfahrzeugen, deren kraftfahrzeugmotor mit lng angetrieben wird
DE2109055A1 (de) Tragbarer Wassererhitzer
LU82778A1 (de) Vorrichtung zur aufnahme der durch eine auspuffleitung eines motors abgefuehrten waerme
DE2524261A1 (de) Fluessiggas-antrieb
DE2035510A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Kompres sion und Bewegung von Arbeitsflüssigkeiten
EP3210890A1 (de) Kühlung von treibstoff für ein triebwerk
DE3035207C2 (de) Wärmepumpe
DE3419284A1 (de) Lueftkuehlaggregat fuer fahrzeuge
EP1753632A1 (de) Klimaanlage
CH628416A5 (de) Verfahren und waermepumpe zur uebertragung von waerme.
DE2544181A1 (de) Zusatzeinrichtung fuer antriebsmaschinen zur erhoehung der leistungsausbeute
DE102007052259A1 (de) Kraftstoffversorgungseinrichtung für ein mit Wasserstoff zu betreibendes Kraftfahrzeug
DE3111620C2 (de)
DE1278085B (de) Heinz- und/oder Kuehlgeraet
DE500124C (de) Austrittsventilgehaeuse am Verbrennungszylinder eines Druckgaserzeugers
DE3136432C2 (de) Heizvorrichtung für den Handgriff einer Kettensäge
DE889533C (de) Verfahren und Einrichtung zur Brennstoffoerderung fuer Turbinen- und Rueckstosstriebwerke
AT160755B (de) Verfahren zum Betrieb von zum Antrieb von Fahrzeugen, insbesondere Luftfahrzeugen, dienenden Brennkraftmaschinen.

Legal Events

Date Code Title Description
OAP Request for examination filed
OD Request for examination
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee