热泵技术在油田站场应用研究

1陈多倩  2李志和  3史华平

1中石化河南石油工程设计有限公司

2 3河南油田

摘要目前油田部分站场利用天然气作为燃料提供热源，同时大量采出水回注造成热能浪费，采用热泵技术提取采出水余热是节能环保的有效措施。

关键词：吸收式热泵；采出水；余热利用

引言石油行业既是能源产出单位，也是能源消耗和污染物排放大户。油田站场因生产工艺要求需要消耗热能，同时，站内有大量采出水回注造成余热资源未得到有效利用。因此，回收利用采出水余热，节能降碳减排降耗，是非常必要且紧要的。

1 基本设计资料

以河南油田某集油站余热回收利用工程为例，对其用热负荷进行计算，见表1.

表1  负荷计算表

序号	加热点	液量t/d	进口温度（℃）	出口温度（℃）	计算负荷（kW）
1	掺水换热	1400	45	60	1020
2	外输加热	1000	45	60	547
3	沉降罐维温				36
				合计	1603

2工艺设计

工艺设计时应从以下几方面考虑：

1）站内可用能源来源情况：集油站内已有天然气供气管网。

2）余热资源是否可以满足全站供热负荷：根据集油站所需负荷要求，和可用采出水资料，以吸收式热泵能效比约1.7计算，仅需对采出水提取约5℃温差即可以满足全站供热负荷。

3）站内介质加热温度：根据工艺介质需求温度，选取吸收式热泵机组满足使用要求。

4）站内采出水源水质情况：为保证热泵机组蒸发器端的长效运行，采出水不适合直接进入系统，需要设置前置换热器，由软化水做热量载体，换取采出水热量后，进入蒸发器。

5）新建宽流道板式换热器，设置反冲洗系统，满足工艺需要。

3设备选型

热泵系统的设备主要是热泵机组和换热器，其余循环泵及软化水系统为常规配置。

1）热泵机组

供热负荷为1603kW，为节约投资选用1台1900kW燃气吸收式热泵机组，正常运行时热泵负荷率为84%，处于高效区间，原加热炉作为热泵系统备用。

2）换热器

综合考虑换热器内介质、耐腐蚀、维修方便、占地面积等因素，选用宽流道板式换热器，流道宽度8~10mm，是普通板式换热器的2.5倍，可有效减少堵塞，延长清洗维护周期，另外换热器设计反洗流程。

4 效益计算

投用热泵机组后，年可回收余热资源2.1×104GJ，折合天然气用量61.4×104Nm3/a，以天然气价格2.48计算，年节省燃料成本152.2万元。

5热泵工艺设计和推广应用建议

1、热泵技术在油田采出水余热利用节能环保改造中，是可行且具有效益优势的。在热泵选取时应多方面考量余热资源、用热情况、能源构成、价格、投资和运行成本，选取更为合适的热泵机组，实现优化能源结构、节能降碳减排降耗的目标。

2、应正确理解吸收式热泵的热能转移原理，其能效较低，产出热量大部分来自于燃气等热能输入。回收1份热量，需要相应的输入更多热能来完成提取和转移。因此对于余热丰富，用热需求不大的地区，并不能将所有余热资源都提取利用，只需按需回收利用即可。

3、热泵机组的余热提取温差并非越大越好，提取温差大会造成热泵内部换热负荷增大。热泵的蒸发器和冷凝器也是换热设备，但由于热泵机组内部构造复杂，制造成本高于普通换热设备。将过多的换热负荷置于热泵机组内，会造成投资大幅增加。因此，需对前置换热器、热泵、用户端换热设备进行经济性分析、均衡设计。如从减少热泵机组投资角度考虑，总体原则是提高蒸发器端余热出水温度，降低冷凝器端用户回水温度。

参考文献:[1]苗承武等.采用热泵技术回收油田采出水余热.2007