熱泵式原油加熱系統(tǒng)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上熱泵式原油加熱系統(tǒng)方案目錄一、 熱泵技術(shù)簡(jiǎn)介通常情況下，熱可以自行從高溫物體傳遞到低溫物體。同時(shí)，按照熱力學(xué)第二定律，通過(guò)做功可以使熱量從低溫物體傳遞給高溫物體，這樣的裝置叫做熱泵。熱泵可以用來(lái)回收排到大氣中的低溫?zé)釟?、排到河川中的低溫?zé)崴械臒崃炕蚱渌肺惠^低的熱能，使各種余熱得到充分利用。熱泵的性能一般用能效比(COP)來(lái)評(píng)價(jià)。能效比的定義為由低溫物體傳到高溫物體的熱量與所需的動(dòng)力之比。通常熱泵的能效比為34左右，也就是說(shuō)，熱泵能夠?qū)⒆陨硭?到4倍的熱能從低溫物體傳送到高溫物體。熱泵技術(shù)目前在許多發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)得到了普遍應(yīng)用，目前在我國(guó)的工業(yè)和民用方面，熱泵也已經(jīng)

2、得到了廣泛的應(yīng)用。但普通水源熱泵的出水溫度只能達(dá)到55左右，應(yīng)用范圍窄。北京昊達(dá)博遠(yuǎn)能源技術(shù)有限公司通過(guò)和清華大學(xué)的緊密合作，研發(fā)出國(guó)內(nèi)獨(dú)有技術(shù)的高溫水源熱泵機(jī)組，采用高溫環(huán)保工質(zhì)HTR01、02，突破了電動(dòng)壓縮式熱泵的溫度瓶頸，最高供水溫度可達(dá)95，可以從1560的低品位熱水中回收熱量，制取6095的高溫?zé)崴蔷哂小案邷?、高效、環(huán)保、節(jié)能”優(yōu)點(diǎn)的高新技術(shù)產(chǎn)品，可廣泛應(yīng)用于低溫地?zé)崴?、地?zé)嵛菜挠酂峄厥铡⒅醒肟照{(diào)冷卻水余熱回收、油田含油污水余熱回收，以及其他工業(yè)廢水、廢熱的余熱回收利用，極大的拓展了熱泵的應(yīng)用范圍，特別是在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。QYHP系列熱泵的工作范圍圖 二、 原油加熱熱泵的技術(shù)

3、背景油田在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量含油污水，這些含油污水的溫度往往較高，例如勝利油田的含油污水在夏季可以達(dá)到57，在冬季可以達(dá)到53；大慶油田含油污水的溫度一般在3642。我國(guó)油田每天含油污水日產(chǎn)量為190萬(wàn)立方米（來(lái)自1998年陸地油田統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)），海上油田每年含油污水排放4648萬(wàn)噸（2000年中國(guó)海洋環(huán)境質(zhì)量公報(bào)）。由此可見(jiàn)，我國(guó)油田含油污水的余熱回收潛力巨大。人們一直在關(guān)注著如何回收利用這部分熱能來(lái)為油田的生產(chǎn)和生活服務(wù)，同時(shí)解決因燃燒礦物燃料造成的污染問(wèn)題（同時(shí)因?yàn)樵蛯?duì)我國(guó)來(lái)說(shuō)屬于希缺資源，因此有必要節(jié)約使用）。這部分熱能的特點(diǎn)是品位比較低，但是可以利用熱泵來(lái)提高其溫度，有相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道在勝

4、利油田等油田有利用吸收式熱泵進(jìn)行冬季供熱的案例，可以節(jié)約大量的燃油。含油污水余熱的回收利用用于供暖，只解決了很小一部分含油污水的利用問(wèn)題，仍然有相當(dāng)多的含油污水的余熱被排放到大氣中，即造成熱污染又浪費(fèi)資源。一方面，隨著油田的開(kāi)發(fā)進(jìn)入中后期，油井的含油污水水量越來(lái)越大；另一方面，原油的脫水和外輸都需要加熱，尤其是稠油，由于其粘度較高，必須加熱降粘之后才可以外輸。稠油集輸工藝主要包括摻熱水、摻稀油和三管伴熱3種流程，相應(yīng)的加熱爐也分為稠油加熱爐、稀油加熱爐和熱水爐三類，諸多的加熱過(guò)程需要耗費(fèi)大量的能量，這就需要深入研究加熱爐的形式，以降低原油在集輸過(guò)程中的能耗。目前可以采用的加熱爐主要為燃油燃?xì)馑?/p>

5、套加熱爐的形式，原油加熱的溫度范圍為4075，這種形式的能量利用方式實(shí)際是采用燃燒高品位能源獲得低品位熱能，一次能源效率較低，這種加熱爐的一次能源利用效率約為85%。采用清華大學(xué)與我公司合作開(kāi)發(fā)的高溫?zé)岜?，完全可以滿足原油加熱的需求，同時(shí)與原有系統(tǒng)相比，一次能源的利用效率大大提高。三、 技術(shù)概要基于上述考慮，如果采用熱泵應(yīng)用于含油污水廢熱回收利用和原油加熱，必須滿足下面4個(gè)條件： 該種熱泵的工作范圍必須兼顧到含油污水的溫度（3050）和油出口的溫度（65左右），在此工作范圍內(nèi)效率盡量要高； 與傳統(tǒng)的燃油燃?xì)馑准訜釥t相比具有良好的經(jīng)濟(jì)性。 動(dòng)力來(lái)源方便，能很好地適應(yīng)復(fù)雜多變的原油加熱的工作環(huán)境

6、。 必須解決好含油污水、原油在換熱過(guò)程對(duì)設(shè)備的腐蝕問(wèn)題。采用清華大學(xué)與我公司合作開(kāi)發(fā)的高溫?zé)岜镁湍芎芎玫臐M足上述四個(gè)必要條件。眾所周知，傳統(tǒng)的制冷劑如R22和R134a因?yàn)槭艿嚼淠龎毫Φ南拗茻o(wú)法制取高溫?zé)崴畞?lái)加熱原油。清源世紀(jì)高溫?zé)岜貌捎们迦A大學(xué)熱能系專門(mén)研制開(kāi)發(fā)的高溫環(huán)保工質(zhì)，熱泵出水溫度最高可以達(dá)到95，同時(shí)還具有比較高的能效比，可以很好的滿足原油加熱的需求。這種系統(tǒng)的原理如下圖所示：冷凝器蒸發(fā)器膨脹閥壓縮機(jī)主機(jī)部分污水水換熱器油水換熱器加熱循環(huán)泵熱源循環(huán)泵圖：原油加熱熱泵系統(tǒng)圖40油65油補(bǔ)水系統(tǒng)補(bǔ)水箱35污水3237507040污水為了避免含油污水對(duì)熱泵系統(tǒng)的腐蝕，上圖中的污水水換熱器

7、必須采用特制的耐腐蝕換熱器。采用水作為中間介質(zhì)進(jìn)行換熱。根據(jù)嚴(yán)格推算，上述熱泵系統(tǒng)在該種工況下的COP可以達(dá)到3.8以上，而整個(gè)系統(tǒng)（含水泵）COP可以達(dá)到3.5以上。我們可以通過(guò)計(jì)算該種熱泵的一次能源效率來(lái)證實(shí)其經(jīng)濟(jì)節(jié)能性（假設(shè)發(fā)電的效率為33%），如下圖所示：水套爐116%發(fā)電損失67%COP=3 .5圖：一次能源利用效率由上圖可見(jiàn)，電動(dòng)壓縮式高溫?zé)岜醚b置，其一次能源利用效率可以達(dá)到1.16以上，大大超過(guò)燃油燃?xì)忮仩t（0.85），是一種非常高效的節(jié)能裝置。四、 優(yōu)勢(shì)分析總而言之，電動(dòng)壓縮式高溫?zé)岜门c現(xiàn)存技術(shù)相比，具有如下特點(diǎn)：1. 能源利用效率高：如上所述，能源利用效率比燃油燃?xì)忮仩t效率大大提升；2. 原油屬于希缺資源，目前我國(guó)所使用的原油有一半依賴于進(jìn)口，同時(shí)，國(guó)家原油戰(zhàn)略儲(chǔ)備的形勢(shì)日益嚴(yán)峻，節(jié)約原油的戰(zhàn)略意義更加凸顯；3. 運(yùn)行成本低：本裝置初投資方面比常規(guī)鍋爐高，但在運(yùn)行時(shí)減少一次性能源（原油和天然氣）的消耗，運(yùn)行費(fèi)用大大減少，所以可以在很短的時(shí)間內(nèi)通過(guò)運(yùn)行費(fèi)用的節(jié)約而收回初投資；4. 環(huán)保效果顯著：原油和天然氣的燃燒大幅度減少，燃燒效率提高，廢氣的排放也大幅度降低；5. 有利于污水回灌：在充分利用了含油污水余熱