申請日2015.08.25
公開(公告)日2016.01.27
IPC分類號F24H4/02
摘要
本實(shí)用新型公開了一種油田污水余熱回收系統(tǒng)，包括污水儲罐、低溫?zé)嵩磽Q熱器、高溫?zé)嵩磽Q熱器、熱用戶、熱泵機(jī)組以及補(bǔ)水水箱，低溫?zé)嵩磽Q熱器與污水儲罐之間連接有低溫污水循環(huán)管路，高溫?zé)嵩磽Q熱器與熱用戶之間連接有高溫污水循環(huán)管路，熱泵機(jī)組包括通過冷媒循環(huán)管路連接在一起的蒸發(fā)器和冷凝器，蒸發(fā)器和低溫?zé)嵩磽Q熱器之間連接有蒸發(fā)器循環(huán)管路，冷凝器和高溫?zé)嵩磽Q熱器之間連接有冷凝器循環(huán)管路。本實(shí)用新型利用油田污水余熱向熱泵機(jī)組提供低品位能源，通過熱泵機(jī)組制取高溫?zé)崴�，向輸油管路或其它生產(chǎn)生活環(huán)節(jié)提供持續(xù)不斷的熱能，解決了現(xiàn)有技術(shù)輸油管路加熱耗電量和制取熱水溫度低以及油井摻水等加熱系統(tǒng)耗能量大和能效比低等技術(shù)問題。
權(quán)利要求書
1.一種油田污水余熱回收系統(tǒng)，其特征在于：其包括污水儲罐(1)、低溫?zé)嵩磽Q熱器(3)、高溫?zé)嵩磽Q熱器(4)、熱用戶(5)、熱泵機(jī)組(2)以及補(bǔ)水水箱(6)，所述低溫?zé)嵩磽Q熱器(3)和高溫?zé)嵩磽Q熱器(4)中的換熱介質(zhì)均為污水，所述低溫?zé)嵩磽Q熱器(3)與污水儲罐(1)之間連接有低溫污水循環(huán)管路(1-1)，所述高溫?zé)嵩磽Q熱器(4)與熱用戶(5)之間連接有高溫污水循環(huán)管路(5-1)，所述熱泵機(jī)組(2)包括通過冷媒循環(huán)管路(2-1)連接在一起的蒸發(fā)器(201)和冷凝器(202)，所述蒸發(fā)器(201)和低溫?zé)嵩磽Q熱器(3)之間連接有蒸發(fā)器循環(huán)管路(3-1)，所述冷凝器(202)和高溫?zé)嵩磽Q熱器(4)之間連接有冷凝器循環(huán)管路(4-1)，所述補(bǔ)水水箱(6)和蒸發(fā)器循環(huán)管路(3-1)、補(bǔ)水水箱(6)和冷凝器循環(huán)管路(4-1)之間分別連接有補(bǔ)水管路(6-1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油田污水余熱回收系統(tǒng)，其特征在于：所述熱泵機(jī)組(2)包括串聯(lián)在一起的一級熱泵機(jī)組(2-A)和二級熱泵機(jī)組(2-B)，一級熱泵機(jī)組(2-A)中的蒸發(fā)器(201)和二級熱泵機(jī)組(2-B)的蒸發(fā)器(201)串聯(lián)在一起，一級熱泵機(jī)組(2-A)中的冷凝器和二級熱泵機(jī)組(2-B)的冷凝器(202)串聯(lián)在一起。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的油田污水余熱回收系統(tǒng)，其特征在于：所述一級熱泵機(jī)組(2-A)和二級熱泵機(jī)組(2-B)中的冷凝器(202)各有兩個，一級熱泵機(jī)組(2-A)中的兩個冷凝器(202)并聯(lián)在一起，二級熱泵機(jī)組(2-B)的兩個冷凝器(202)并聯(lián)在一起，并聯(lián)后的一級熱泵機(jī)組(2-A)中的兩個冷凝器(202)與并聯(lián)后的二級熱泵機(jī)組(2-B)中的兩個冷凝器(202)串聯(lián)在一起。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的油田污水余熱回收系統(tǒng)，其特征在于：所述冷凝器循環(huán)管路(401)上設(shè)有高溫水緩沖儲水箱(7)，所述補(bǔ)水水箱(6)和冷凝器循環(huán)管路(401)之間的補(bǔ)水管路(6-1)通入到所述高溫水緩沖儲水箱(7)內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的油田污水余熱回收系統(tǒng)，其特征在于：所述低溫污水循環(huán)管路(1-1)上污水儲罐(1)至低溫?zé)嵩磽Q熱器(3)的管路上依次安裝有低溫污水出口閥(101)、低溫污水泵(102)和低溫?zé)嵩磽Q熱器污水進(jìn)口閥(103)，低溫污水循環(huán)管路(1-1)上位于低溫?zé)嵩磽Q熱器(3)至污水儲罐(1)的管路與污水儲罐(1)至低溫?zé)嵩磽Q熱器(3)的管路之間接有低溫連通管，低溫連通管上安裝有低溫污水旁通閥(104)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的油田污水余熱回收系統(tǒng)，其特征在于：所述高溫污水循環(huán)管路(5-1)上熱用戶(5)至高溫?zé)嵩磽Q熱器(4)的管路上依次安裝有熱用戶出口閥(501)、高溫污水泵(502)和高溫?zé)嵩磽Q熱器進(jìn)口閥(503)，高溫污水循環(huán)管路(5-1)上熱用戶至高溫?zé)嵩磽Q熱器(4)的管路與高溫?zé)嵩磽Q熱器(4)至熱用戶(5)的管路之間接有高溫連通管，高溫連通管上安裝有高溫污水旁通閥(504)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的油田污水余熱回收系統(tǒng)，其特征在于：所述低溫?zé)嵩磽Q熱器(3)和高溫?zé)嵩磽Q熱器(4)均為板式換熱器，各換熱器中的換熱管均為鈦合金換熱管。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的油田污水余熱回收系統(tǒng)，其特征在于：所述冷媒循環(huán)管路(2-1)上設(shè)有壓縮機(jī)(203)和節(jié)流閥(204)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的油田污水余熱回收系統(tǒng)，其特征在于：所述補(bǔ)水管路(6-1)上設(shè)有補(bǔ)水泵(601)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的油田污水余熱回收系統(tǒng)，其特征在于：所述蒸發(fā)器循環(huán)管路(3-1)上和冷凝器循環(huán)管路(4-1)上分別設(shè)有蒸發(fā)器循環(huán)水泵(301)和冷凝器循環(huán)水泵(401)。
說明書
一種油田污水余熱回收系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型涉及一種利用油田污水的余熱向熱用戶提供熱量的系統(tǒng)，具體的說是涉及一種油田污水余熱回收系統(tǒng)，屬于節(jié)能環(huán)保中的熱回收技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
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，溫度通常在40℃到60℃之間，這些含油污水蘊(yùn)含有豐富的余熱資源。目前油田生產(chǎn)中，這些含油污水一般被排放到外界或直接回注回地下，油田污水的余熱未被充分利用，造成了資源浪費(fèi)。
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，油田污水直接排放會導(dǎo)致環(huán)境污染加劇;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，必須加熱降低粘度之后才可以外輸。目前，稠油加熱主要采用燃油燃?xì)馑准訜釥t的方式，原油加熱的溫度范圍為40℃到80℃，這種加熱形式存在著耗能量大、維修難度大等突出問題。因此，如何實(shí)現(xiàn)油田污水余熱回收利用，并降低稠油加溫輸送的能耗，降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益是石油生產(chǎn)行業(yè)中亟待解決的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種油田污水余熱回收系統(tǒng)，以解決石油生產(chǎn)行業(yè)中油田污水余熱不能重復(fù)利用導(dǎo)致生產(chǎn)成本高、經(jīng)濟(jì)效益低的技術(shù)問題。
本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：一種油田污水余熱回收系統(tǒng)，其包括污水儲罐、低溫?zé)嵩磽Q熱器、高溫?zé)嵩磽Q熱器、熱用戶、熱泵機(jī)組以及補(bǔ)水水箱，所述低溫?zé)嵩磽Q熱器和高溫?zé)嵩磽Q熱器中的換熱介質(zhì)均為污水，所述低溫?zé)嵩磽Q熱器與污水儲罐之間連接有低溫污水循環(huán)管路，所述高溫?zé)嵩磽Q熱器與熱用戶之間連接有高溫污水循環(huán)管路，所述熱泵機(jī)組包括通過冷媒循環(huán)管路連接在一起的蒸發(fā)器和冷凝器，所述蒸發(fā)器和低溫?zé)嵩磽Q熱器之間連接有蒸發(fā)器循環(huán)管路，所述冷凝器和高溫?zé)嵩磽Q熱器之間連接有冷凝器循環(huán)管路，所述補(bǔ)水水箱和蒸發(fā)器循環(huán)管路、補(bǔ)水水箱和冷凝器循環(huán)管路之間分別連接有補(bǔ)水管路。
所述熱泵機(jī)組包括串聯(lián)在一起的一級熱泵機(jī)組和二級熱泵機(jī)組，一級熱泵機(jī)組中的蒸發(fā)器和二級熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器串聯(lián)在一起，一級熱泵機(jī)組中的冷凝器和二級熱泵機(jī)組的冷凝器串聯(lián)在一起。
所述一級熱泵機(jī)組和二級熱泵機(jī)組中的冷凝器各有兩個，一級熱泵機(jī)組中的兩個冷凝器并聯(lián)在一起，二級熱泵機(jī)組的兩個冷凝器并聯(lián)在一起，并聯(lián)后的一級熱泵機(jī)組中的兩個冷凝器與并聯(lián)后的二級熱泵機(jī)組中的兩個冷凝器串聯(lián)在一起。
所述冷凝器循環(huán)管路上設(shè)有高溫水緩沖儲水箱，所述補(bǔ)水水箱和冷凝器循環(huán)管路之間的補(bǔ)水管路通入到所述高溫水緩沖儲水箱內(nèi)。
所述低溫污水循環(huán)管路上污水儲罐至低溫?zé)嵩磽Q熱器的管路上依次安裝有低溫污水出口閥、低溫污水泵和低溫?zé)嵩磽Q熱器污水進(jìn)口閥，低溫污水循環(huán)管路上位于低溫?zé)嵩磽Q熱器至污水儲罐的管路與污水儲罐至低溫?zé)嵩磽Q熱器的管路之間接有低溫連通管，低溫連通管上安裝有低溫污水旁通閥。
所述高溫污水循環(huán)管路上熱用戶至高溫?zé)嵩磽Q熱器的管路上依次安裝有熱用戶出口閥、高溫污水泵和高溫?zé)嵩磽Q熱器進(jìn)口閥，高溫污水循環(huán)管路上熱用戶至高溫?zé)嵩磽Q熱器的管路與高溫?zé)嵩磽Q熱器至熱用戶的管路之間接有高溫連通管，高溫連通管上安裝有高溫污水旁通閥。
低溫?zé)嵩磽Q熱器和高溫?zé)嵩磽Q熱器均為板式換熱器，各換熱器中的換熱管均為鈦合金換熱管。
所述冷媒循環(huán)管路上設(shè)有壓縮機(jī)和節(jié)流閥。
所述補(bǔ)水管路上設(shè)有補(bǔ)水泵。
所述蒸發(fā)器循環(huán)管路上和冷凝器循環(huán)管路上分別設(shè)有蒸發(fā)器循環(huán)水泵和冷凝器循環(huán)水泵。
本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型中，低溫?zé)嵩磽Q熱器用于油田污水和低溫循環(huán)水之間進(jìn)行換熱，高溫?zé)嵩磽Q熱器用于熱用戶用循環(huán)水和高溫循環(huán)水之間進(jìn)行換熱。低溫?zé)嵩磽Q熱器與熱泵機(jī)組中的蒸發(fā)器形成一個低溫循環(huán)水閉合回路，高溫?zé)嵩磽Q熱器與熱泵機(jī)組中的冷凝器形成了一個高溫循環(huán)水閉合回路，補(bǔ)水水箱為低溫循環(huán)水閉合回路和高溫循環(huán)水閉合回路補(bǔ)充循環(huán)水。系統(tǒng)運(yùn)行時，油田污水通過低溫?zé)嵩囱h(huán)泵進(jìn)入低溫?zé)嵩磽Q熱器與低溫循環(huán)水進(jìn)行換熱，換熱后的油田污水溫度下降、低溫循環(huán)水溫度升高。加熱后的低溫循環(huán)水進(jìn)入熱泵機(jī)組，熱泵機(jī)組根據(jù)逆卡諾循環(huán)工作原理，輸入少量的電能，從而獲取大量的熱能，具體過程為蒸發(fā)器內(nèi)的制冷劑吸收低溫循環(huán)水所攜帶的熱能后蒸發(fā)變?yōu)闅怏w，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮成高溫高壓氣體輸送至冷凝器，高溫高壓氣體在冷凝器中冷凝釋放出熱能，高溫循環(huán)水吸收冷凝器釋放的熱能溫度升高，升溫后的高溫循環(huán)水再進(jìn)入高溫?zé)嵩磽Q熱器與熱用戶循環(huán)水進(jìn)行熱交換。完成熱交換的熱用戶循環(huán)水供給原油集輸加熱或散熱器用戶，完成系統(tǒng)熱量循環(huán)傳遞。通過以上過程，實(shí)現(xiàn)污水余熱的回收利用。本實(shí)用新型利用油田污水余熱向熱泵機(jī)組提供低品位能源，通過熱泵機(jī)組制取高溫?zé)崴蜉斢凸苈坊蚱渌a(chǎn)生活環(huán)節(jié)提供持續(xù)不斷的熱能，解決了現(xiàn)有技術(shù)輸油管路加熱耗電量和制取熱水溫度低以及油井摻水等加熱系統(tǒng)耗能量大和能效比低等的技術(shù)問題。本實(shí)用新型由于采用油田污水作為熱源，通過輸入少量的電能做功進(jìn)行能量的提升轉(zhuǎn)換，對原油進(jìn)行加熱輸送或摻熱水時省去了燃油、燃煤或燃?xì)忮仩t加熱系統(tǒng)，從而節(jié)省了一次能源的消耗，減少了對環(huán)境的污染，對節(jié)能減排，推動低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略具有顯著作用。
進(jìn)一步的，在設(shè)計(jì)熱負(fù)荷條件或50%以上設(shè)計(jì)熱負(fù)荷下，可同時啟動一級熱泵機(jī)組和二級熱泵機(jī)組，低溫污水在低溫污水泵的驅(qū)動下，進(jìn)入低溫?zé)嵩磽Q熱器;由低溫?zé)嵩磽Q熱器換熱后的低溫循環(huán)水，在蒸發(fā)器循環(huán)水泵的驅(qū)動下依次進(jìn)入一級熱泵機(jī)組、二次熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器，為熱泵機(jī)組提供熱量和溫度的保證;高溫循環(huán)水首先進(jìn)入二級熱泵機(jī)組的冷凝器，獲取二級熱泵機(jī)組提供的熱量，再進(jìn)入一級熱泵機(jī)組的冷凝器，進(jìn)一步獲取一級熱泵機(jī)組提供的熱量，最后進(jìn)入高溫?zé)嵩磽Q熱器，與來自熱用戶的循環(huán)水進(jìn)行熱交換，完成系統(tǒng)熱量循環(huán)傳遞。
進(jìn)一步的，低溫?zé)嵩磽Q熱器、高溫?zé)嵩磽Q熱器均采用板式換熱器，具有傳熱系數(shù)高、流通截面寬、耐腐蝕等特點(diǎn)，且具有良好的流通性。
