CN104964484A - 油田双源热泵多功能加热装置 - Google Patents

油田双源热泵多功能加热装置 Download PDF

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    • F25B30/00—Heat pumps
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Abstract

一种油田双源热泵多功能加热装置，压缩机通过水蒸发器或空气蒸发器吸入由与水或空气换热的由液态变成气态的气体制冷剂，在压缩机内部压缩成高温高压的气体制冷剂；高温高压气体制冷剂进入热回收换热器进行热量交换，变成液体制冷剂进入水蒸发器或空气蒸发器，通过水蒸发器或空气蒸发器的液体制冷剂吸收水或空气中的热量变成低温低压的气体制冷剂，而后进入压缩机使压缩机连续工作。在热回收换热器中通过吸收高温高压制冷剂的热量后被加热水的温度不断升高，连续流入被加热盘管的凉水变成高温水，源源不断地给用户提供热水。当水源出现故障不能正常供水时，启用空气源模式，当环境温度低于10℃时启用低温喷气增焓器，在-20℃时机组保证正常运行。

Description

油田双源热泵多功能加热装置
技术领域
本发明涉及一种节能减排，热泵技术应用领域，具体是一种油田双源热泵多功能加热装置。
背景技术
目前无伴生气或伴生气不能满足生产的边远井站，原油加热和储油罐原油散热补偿及部分含蜡量高、粘度高、生产困难的采用双空心抽油杆循环井筒降粘的油井，都是采用燃油或燃煤或电加热装置提供热源。电加热炉耗能高，燃煤燃油加热炉污染严重，受环境影响大，管理难度大，风雨风雪天时常灭火，发现不及时就会造成油井停产，储油罐内的原油凝固，原油拉不出去。严重影响油井的正常生产，给油田造成严重经济损失。燃气加热炉需要铺设管道费用高不方便，不能满足当前社会所提倡的节能减排环保。
发明内容
本发明的目的是提供一种油田双源热泵多功能加热装置，采用环保工质，改善燃煤加热炉对环境造成的环境污染问题,相比其它加热设备大大降低运行成本，保证安全、舒适、卫生、环保、高效的给用户提供热源。
本发明的技术方案通过以下方式实现的：
本发明包括双源热泵机组和热源应用装置，双源热泵机组包括压缩机、喷气增焓器、水源进口管线、水源出口管线、水蒸发器、空气蒸发器、热回收换热器、被加热水进口管线，被加热水出口管线，其特征在于：压缩机出口与热回收换热器进口相连，热回收换热器出口通过节流器分别于水蒸发器进口和空气蒸发器进口相连，水蒸发器或空气蒸发器出口与压缩机进口相连，或空气蒸发器出口通过喷气增焓器与压缩机进口相连；水蒸发器换热盘管进口通过水源进口管线与水蒸发器换热盘管出口连接，水蒸发器换热盘管出口通过水源出口管线与水源进口连接；热回收换热器的加热盘管进口与被加热水进口管线相连，加热盘管的出口与被加热水出口管线相连，被加热水出口管线与热源用户连接；应用装置包括热回收换热器、热水回流罐、原油换热器、循环水泵、油井井筒原油降粘管路、采出原油加热管路、储油罐原油加热管路和值班房取暖管路；热回收换热器加热盘管的被加热水出口管线通过一个截止阀与热水回流罐的进口相连，热回收换热器加热盘管的被加热水进口管线通过循环水泵与热水回流罐的出口相连；在被加热水出口管线上的截止阀的后边从前向后逐序设有与被加热水出口管线并联的油井井筒原油降粘管路、采出原油加热管路、储油罐原油加热管路和值班房取暖管路；
所述采出原油加热管路包括电动阀、原油换热器和进储油罐的油管线，被加热水出口管线通过电动阀和热水管线与原油换热器的换热盘管的进口相连，换热盘管的出口与热水回流罐的回流口相连，油管线一端与油井的生产闸门相连，另一端通过原油换热器与储油罐进口相连。
所述油井井筒原油降粘管路包括电动阀和热水管线，被加热水出口管线通过电动阀和热水管线与双空心抽油杆的进口相连，双空心抽油杆的出口与热水回流罐相连，热水回流罐出口通过循环泵和被加热水进口管线与热回收换热器的换热盘管进口相连。
所述制冷剂选用环保制冷剂R134A。
本发明与其他加热装置相比具有以下优点：
1.适用范围广：适用温度范围在-20～45℃，一年四季全天候使用，不受阴、雨、雪等恶劣天气和冬季夜晚的影响。
2.运行成本低：双源热泵热水机组热效率全年平均在300%以上，与燃油，燃气加热炉比，全年平均可节70%的能源，加上电价的走低和燃料价格的上涨，运行费用低的优点日益突出。
3.可连续加热：可连续加热，持续不断供热水，满足油井需求。
4.环保：空气源热泵热水器无任何燃烧排放物，制冷剂选用了环保制冷剂R134A，对臭氧层零污染，是较好的环保型产品。
 5.运行安全，无需值守：与燃料锅炉相比，运行绝对安全，而且全自动控制，无需人员值守，可节省人员成本。
 6.安装方便，像空调室外机一样直接安装，无需锅炉房，与燃煤锅炉相比，无烟尘排放，无噪声污染。
7.装置关键技术方案要点： 本装置的技术要点就是空气源热泵能在环境温度-20℃的情况下生产出80℃以上的高温热水用于油站的各种加热用途，普通热泵只能产出65℃热水。
附图说明
图1-本发明的安装结构示意图。
图2-本发明的应用装置流程图。
图中  1-压缩机，2-喷气增焓系统，3-空气蒸发器，4-水蒸发器，5-水源进口管线，6-水源出口管线，7-节流器，8-热回收换热器，9-被加热水进口管线，10-被加热水出口管线，11-循环水泵，12-回水罐，13-油井，14-原油换热器，15-储油罐，16-值班室。
具体实施方式
为进一步公开本发明的技术方案，下面结合说明书附图通过实施例作详细说明：
本发明包括双源热泵机组和热源应用装置，双源热泵机组包括压缩机1、喷气增焓器2、水源进口管线5、水源出口管线6、水蒸发器4、空气蒸发器3、热回收换热器8、被加热水进口管线9，被加热水出口管线10和节流器7。所述的压缩机出口与热回收换热器进口相连，热回收换热器出口通过节流器分别于水蒸发器进口和空气蒸发器进口相连，水蒸发器出口与压缩机进口相连，空气蒸发器出口通过喷气增焓器与压缩机进口相连；水蒸发器换热盘管进口通过水源进口管线与水蒸发器换热盘管出口连接，水蒸发器换热盘管出口通过水源出口管线与水源进口连接；热回收换热器的加热盘管进口与被加热水进口管线相连，加热盘管的出口与被加热水出口管线相连，被加热水出口管线与热源用户连接；应用装置包括热回收换热器8、热水回流罐12、原油换热器14、循环水泵11、油井井筒原油降粘管路、采出原油加热管路、储油罐原油加热管路和值班房取暖管路；热回收换热器加热盘管的被加热水出口管线通过一个截止阀与热水回流罐的进口相连，热回收换热器加热盘管的被加热水进口管线通过循环水泵与热水回流罐的出口相连；在被加热水出口管线上的截止阀的后边从前向后逐序设有与被加热水出口管线并联的油井井筒原油降粘管路、采出原油加热管路、储油罐原油加热管路和值班房取暖管路。
本发明的工作原理：
压缩机通过水蒸发器或空气蒸发器吸入由与水或空气换热的由液态变成气态的气体制冷剂，在压缩机内部压缩成高温高压的气体制冷剂；高温高压气体制冷剂进入热回收换热器进行热量交换，变成液体制冷剂进入水蒸发器或空气蒸发器，通过水蒸发器或空气蒸发器的液体制冷剂吸收水或空气中的热量变成低温低压的气体制冷剂，而后进入压缩机使压缩机连续工作。在热回收换热器中通过吸收高温高压制冷剂的热量后被加热水的温度不断升高，连续流入被加热盘管的凉水变成高温水，源源不断地给用户提供热水。当水源出现故障不能正常供水时，启用空气源模式，当环境温度低于10℃时启用低温喷气增焓器，在-20℃时机组保证正常运行。
本发明的工作程序：
压缩机1从水蒸发器或空气蒸发器中吸入低温低压气体制冷剂，在压缩机内部压缩成高温高压的气体制冷剂；高温高压气体进入热回收换热器与被加热水交换热量，被加热水吸收制冷剂的热量后温度不断升高。
在热回收换热器中被冷却成过冷的高压液体制冷剂，经过节流器降压变成低温低压的气液两相混合体后有两种运行模式：在空气源模式下蒸发器中通过风扇的作用下，吸收空气中的热量蒸发成气体；在水源模式下，吸收水源蒸发器水中的热量蒸发成气体；然后再次被压缩机吸入压缩，如此循环，从而不断地制取热水。
机组正常运行状态是空气源模式和水源模式的转换可根据空气环境温度自动切换或手动切换，当环境温度大于20℃时运行空气源模式，当环境温度低于20℃时运行水源模式。
当水源出现故障不能正常供水时，启用空气源模式，当环境温度低于10℃时启用低温喷气增焓系统，在-20℃时机组保证正常运行。
本发明的一下技术特点奠定了广泛推广优势：
1.双源热泵热水机组是利用空气和水作为低温热源，通过电能驱动，不断从低温热源中吸收热量并释放到水中的制热设备。双源热泵热水机组既有水源热泵能源利用率高，又有空气源热泵适用范围广的双重优点。
2.双源热泵热水机组适用于-2～45℃的环境温度。适用环境范围广：环境温度高时，采用空气源；环境温度低时，可采用地下水源、河水、湖水、油田污水、生活污水或废热水源等水源，机组不受环境温度的限制。
3.性能稳定、性能系数高：机组始终从较高热源中吸取热量制热水，既保证了机组的可靠性，又提高了机组的性能，可连续加热：可连续加热，持续不断供热水，满足油井需求，就是在冬季环境温度-20℃水源系统出现故障时机组也能正常运行。
4.适用场所：环境温度低、有地下水源或有废热水源的场所。 双源热水机组是空气源热泵水器与水源热泵热水器相结合的设备，具有一年四季产热水的功能供油井不同的加热用途使用。
5.双源热泵机组采用空气源-水源双热源二合一设计，不同季节可能采用不同热源，避免了工程上要同时选用空气源热泵热水机、水源热泵热水机 ，减少了投资费用。机组采用高度集成电路控制，整机运行可靠。
6.运行成本低：双源热泵热水机组热效率全年平均在300%以上，节省开支,降本增效,运行费用比煤还低，是天然气的1/2，电加热的1/3，三年可收回改造费用。
7.安全环保，空气源热泵热水器无任何燃烧排放物，制冷剂选用了环保制冷剂R134A，对臭氧层零污染，是较好的环保型产品；与燃煤锅炉相比，无烟尘排放，无噪声污染；运行无需值守，与燃料锅炉相比，运行安全，而且全自动控制，无需人员值守，可节省人员成本。 安装方便，像空调室外机一样直接安装，无需锅炉房。
8.装置关键技术方案要点：是能在环境温度-20℃的情况下生产出80℃以上的高温热水用于油站的各种加热用途。

Claims (4)

1.一种油田双源热泵多功能加热装置，包括双源热泵机组和热源应用装置，双源热泵机组包括压缩机、喷气增焓器、水源进口管线、水源出口管线、水蒸发器、空气蒸发器、热回收换热器、制冷剂、被加热水进口管线，被加热水出口管线；其特征在于：压缩机出口与热回收换热器进口相连，热回收换热器出口通过节流器分别于水蒸发器进口和空气蒸发器进口相连，水蒸发器或空气蒸发器出口与压缩机进口相连，或空气蒸发器出口通过喷气增焓器与压缩机进口相连；水蒸发器换热盘管进口通过水源进口管线与水蒸发器换热盘管出口连接，水蒸发器换热盘管出口通过水源出口管线与水源进口连接；热回收换热器的加热盘管进口与被加热水进口管线相连，加热盘管的出口与被加热水出口管线相连，被加热水出口管线与热源用户连接；应用装置包括热回收换热器、热水回流罐、原油换热器、循环水泵、油井井筒原油降粘管路、采出原油加热管路、储油罐原油加热管路和值班房取暖管路；热回收换热器加热盘管的被加热水出口管线通过一个截止阀与热水回流罐的进口相连，热回收换热器加热盘管的被加热水进口管线通过循环水泵与热水回流罐的出口相连；在被加热水出口管线上的截止阀的后边从前向后逐序设有与被加热水出口管线并联的油井井筒原油降粘管路、采出原油加热管路、储油罐原油加热管路和值班房取暖管路。
2.根据权利要求1所述的油田双源热泵多功能加热装置，其特征在于：所述采出原油加热管路包括电动阀、原油换热器和进储油罐的油管线，被加热水出口管线通过电动阀和热水管线与原油换热器的换热盘管的进口相连，换热盘管的出口与热水回流罐的回流口相连，油管线一端与油井的生产闸门相连，另一端通过原油换热器与储油罐进口相连。
3.根据权利要求1所述的油田双源热泵多功能加热装置，其特征在于：所述油井井筒原油降粘管路包括电动阀和热水管线，被加热水出口管线通过电动阀和热水管线与双空心抽油杆的进口相连，双空心抽油杆的出口与热水回流罐相连，热水回流罐出口通过循环泵和被加热水进口管线与热回收换热器的换热盘管进口相连。
4.根据权利要求1所述的油田双源热泵多功能加热装置，其特征在于：所述制冷剂选用环保制冷剂R134A。
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