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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,按照熱力學(xué)第二定律,通過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。熱泵可以用來回收排到大氣中的低溫?zé)釟狻⑴诺胶哟ㄖ械牡蜏責(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)來評價。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力之比。通常熱泵的能效比為34左右,也就是說,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)國家已經(jīng)得到了普遍應(yīng)用,目前在我國的工業(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)有限公司通過和清華大學(xué)的緊密合作,研發(fā)出國內(nèi)獨有技術(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?,是具有“高溫、高效、環(huán)保、節(jié)能”優(yōu)點的高新技術(shù)產(chǎn)品,可廣泛應(yīng)用于低溫地?zé)崴?、地?zé)嵛菜挠酂峄厥?、中央空調(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。我國油田每天含油污水日產(chǎn)量為190萬立方米(來自1998年陸地油田統(tǒng)計數(shù)據(jù)),海上油田每年含油污水排放4648萬噸(2000年中國海洋環(huán)境質(zhì)量公報)。由此可見,我國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為油田的生產(chǎn)和生活服務(wù),同時解決因燃燒礦物燃料造成的污染問題(同時因為原油對我國來說屬于希缺資源,因此有必要節(jié)約使用)。這部分熱能的特點是品位比較低,但是可以利用熱泵來提高其溫度,有相關(guān)文獻(xiàn)報道在勝

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資源。一方面,隨著油田的開發(fā)進(jìn)入中后期,油井的含油污水水量越來越大;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,諸多的加熱過程需要耗費大量的能量,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)與我公司合作開發(fā)的高溫?zé)岜?,完全可以滿足原油加熱的需求,同時與原有系統(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。 動力來源方便,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、原油在換熱過程對設(shè)備的腐蝕問題。采用清華大學(xué)與我公司合作開發(fā)的高溫?zé)岜镁湍芎芎玫臐M足上述四個必要條件。眾所周知,傳統(tǒng)的制冷劑如R22和R134a因為受到冷凝壓力的限制無法制取高溫?zé)崴畞砑訜嵩?。清源世紀(jì)高溫?zé)岜貌捎们迦A大學(xué)熱能系專門研制開發(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油補水系統(tǒng)補水箱35污水3237507040污水為了避免含油污水對熱泵系統(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,而整個系統(tǒng)(含水泵)COP可以達(dá)到3.5以上。我們可以通過計算該種熱泵的一次能源效率來證實其經(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,電動壓縮式高溫?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)勢分析總而言之,電動壓縮式高溫?zé)岜门c現(xiàn)存技術(shù)相比,具有如下特點: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,目前我國所使用的原油有一半依賴于進(jìn)口,同時,國家原油戰(zhàn)略儲備的形勢日益嚴(yán)峻,節(jié)約原油的戰(zhàn)略意義更加凸顯;3. 運行成本低:本裝置初投資方面比常規(guī)鍋爐高,但在運行時減少一次性能源(原油和天然氣)的消耗,運行費用大大減少,所以可以在很短的時間內(nèi)通過運行費用的節(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

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