CN112648144B - 基于风力发电机组余热利用的采油伴热热源供给装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及采油伴热供给装置技术领域，尤其是一种基于风力发电机组余热利用的采油伴热热源供给装置，包括四个集热管、油水换热器及海水舱油水，其通过油泵使导热油在集热管与油水换热器之间循环，并通过海水泵使海水在海水舱与油水换热器之间循环，集热管内的导热油在机舱内吸收热量后，到达油水换热器与油水换热器内的海水进行换热，从而提升海水舱内的海水温度，同时可有利于机舱的散热，海水舱则可由船只拉到海上采油作业平台，为采油伴热提供热源，进而实现对风电余能的储存及再利用，能够有效减少能源消耗，降低采油成本，解决了海上采油作业平台直接用电供热所导致的耗能大的问题，也解决了用烧油来供热所导致的对环境造成污染的问题。
Description
技术领域
本发明涉及采油伴热供给装置技术领域，尤其是一种基于风力发电机组余热利用的采油伴热热源供给装置。
背景技术
改革开放以来，我国国民经济飞速发展，我国清洁能源发展不平衡不充分的矛盾日益凸显，各种能源的使用也在急剧增加。同时石油产业作为我国的支柱产业之一，也在不断发展，但石油资源在很长一段时间内是无法再生的。因此，这就要求我们在开采石油的过程中尽可能的降低损耗，减少污染，同时提高开采量。在采油过程中，为达到降低原油粘度及防冻防凝的目的，人们普遍采用采油伴热的方法。
现在普遍使用的热力采油技术主要有两种，即火烧油层技术和注蒸气热力采油技术，围绕采油伴热，各种产热的工艺装置相继被研发使用，例如：电热杆、恒功率管外热电缆或杆内热电缆电加热抽油杆加热装置、井下红外加热及热化学法等，尤其是电伴热保温装置，电伴热是用电热来补充被伴热物体在工艺过程中所散失的热量，以维持介质温度在某一范围内；上述装置虽然取得了一定的积极效益，但是依旧存在如下问题：
第一、电热带烧断后不易发现，且耗电量较大，具有高温高压、易燃易爆等缺点；
第二、恒功率产品存在无法克服的不合理结构设计，导致使用寿命短，需要经常维修或者更换，极大地消耗人力物力；
第三、恒功率产品耗能高，且不能随着井下的温度梯度变化而变化，因此不宜广泛推广使用。
第四、长期使用热化学采油方法费用高昂，且很大几率会污染原油，增加后续费用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中采油供热成本高的问题，现提供一种基于风力发电机组余热利用的采油伴热热源供给装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于风力发电机组余热利用的采油伴热热源供给装置，所述风力发电机组包括叶片、机舱、传动轴、齿轮箱、发电机、变流器及变压器，齿轮箱、发电机、变流器及变压器均固定安装在机舱内，叶片位于机舱外，叶片与传动轴的外端固定连接，传动轴的内端伸出至机舱内，并与齿轮箱的输入端传动连接，齿轮箱的输出端和发电机的主轴传动连接，发电机的输出端和变流器的输入端电连接，变流器的输出端和变压器的输入端电连接，该采油伴热热源供给装置包括：
四个集热管，内部均具有导热油，四个集热管分别设置在齿轮箱、发电机、变流器及变压器上；
油水换热器，具有导热油进口、导热油出口、第一海水进口和第一海水出口，油水换热器上设有总供油管、总回油管、总供水管和总回水管，所有集热管的进口均通过总供油管与油水换热器的导热油出口连通，总供油管上设置有油泵，所有集热管的出口均通过总回油管与油水换热器的导热油进口连通；
海水舱，用于存储海水，油水换热器的第一海水进口通过总供水管和海水舱连通，总供水管上设置有海水泵，油水换热器的第一海水出口通过总回水管和海水舱连通；变压器的输出端电连接有外部供电线路和内部供电线路，油泵及海水泵均与内部供电线路电连接。
本方案中通过油泵使导热油在集热管与油水换热器之间循环，并通过海水泵使海水在海水舱与油水换热器之间循环，集热管内的导热油在机舱内吸收热量后，到达油水换热器与油水换热器内的海水进行换热，从而提升海水舱内的海水温度，同时可有利于机舱的散热，海水舱则可由船只拉到海上采油作业平台，为采油伴热提供热源，进而实现对风电余能的储存及再利用，能够有效减少能源消耗，降低采油成本，解决了海上采油作业平台直接用电供热所导致的耗能大的问题，也解决了用烧油来供热所导致的对环境造成污染的问题。
进一步地，所述海水舱内设置有保温层；从而可降低海水舱内海水的热量散发。
进一步地，所述海水舱内设置有电加热器，所述内部供电线路与电加热器电连接；用电低谷期时，可利用富余的电能使电加热器工作，以加热海水舱内的海水。
为了提高集热效率，进一步地，所述齿轮箱上的集热管贴合在齿轮箱的外壁上；所述发电机上的集热管贴合在发电机的外壁上；所述变流器上的集热管贴合在变流器的外壁上；所述变压器上的集热管贴合在变压器的外壁上。
进一步地，所述总供水管和总回水管上均设置有阀门。
进一步地，还包括制冷剂水换热器、内部具有制冷剂的蒸发器、压缩机及离合器，所述齿轮箱内传动连接有联动轴，所述联动轴与离合器传动连接，离合器和齿轮箱的输出端传动连接，所述蒸发器位于机舱内；
制冷剂水换热器具有制冷剂进口、制冷剂出口、第二海水进口和第二海水出口，蒸发器的出口通过管道和压缩机的进口连通，压缩机的出口通过管道和制冷剂水换热器的制冷剂进口连通，制冷剂水换热器的制冷剂出口通过管道和蒸发器的进口连通，制冷剂水换热器的第二海水进口和总供水管连通，制冷剂水换热器的第二海水出口和总回水管连通；用电低谷期时，机舱内的热量供蒸发器使用，并通过联动轴及离合器使压缩机获得叶片的部分动能，压缩机工作，从而使制冷剂和海水在制冷剂水换热器中进行大量换热，以实现快速对海水舱内的海水进行加热。
为了稳定压力，进一步地，所述制冷剂水换热器的制冷剂出口与蒸发器的进口之间的管道上设有节流阀。
本发明的有益效果是：本发明基于风力发电机组余热利用的采油伴热热源供给装置通过油泵使导热油在集热管与油水换热器之间循环，并通过海水泵使海水在海水舱与油水换热器之间循环，集热管内的导热油在机舱内吸收热量后，到达油水换热器与油水换热器内的海水进行换热，从而提升海水舱内的海水温度，同时可有利于机舱的散热，海水舱则可由船只拉到海上采油作业平台，为采油伴热提供热源，进而实现对风电余能的储存及再利用，能够有效减少能源消耗，降低采油成本，解决了海上采油作业平台直接用电供热所导致的耗能大的问题，也解决了用烧油来供热所导致的对环境造成污染的问题。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明实施例1中基于风力发电机组余热利用的采油伴热热源供给装置的示意图；
图2是本发明实施例2中基于风力发电机组余热利用的采油伴热热源供给装置的示意图。
图中：1、叶片，2、机舱，3、传动轴，4、齿轮箱，5、发电机，6、变流器,7、变压器，8、集热管，9、油水换热器，10、总供油管，11、总回油管，12、总供水管，13、总回水管，14、油泵，15、海水舱，16、海水泵，17、外部供电线路，18、内部供电线路，19、电加热器，20、阀门，21、制冷剂水换热器，22、蒸发器，23、压缩机,24、离合器，25、联动轴。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，方向和参照(例如，上、下、左、右、等等)可以仅用于帮助对附图中的特征的描述。因此，并非在限制性意义上采用以下具体实施方式，并且仅仅由所附权利要求及其等同形式来限定所请求保护的主题的范围。
实施例1
如图1所示，一种基于风力发电机组余热利用的采油伴热热源供给装置，所述风力发电机组包括叶片1、机舱2、传动轴3、齿轮箱4、发电机5、变流器6及变压器7，齿轮箱4、发电机5、变流器6及变压器7均固定安装在机舱2内，叶片1位于机舱2外，叶片1与传动轴3的外端固定连接，传动轴3的内端伸出至机舱2内，并与齿轮箱4的输入端传动连接，齿轮箱4的输出端和发电机5的主轴传动连接，发电机5的输出端和变流器6的输入端电连接，变流器6的输出端和变压器7的输入端电连接，该采油伴热热源供给装置包括：
四个集热管8，内部均具有导热油，四个集热管8分别设置在齿轮箱4、发电机5、变流器6及变压器7上；
油水换热器9，具有导热油进口、导热油出口、第一海水进口和第一海水出口，油水换热器9上设有总供油管10、总回油管11、总供水管12和总回水管13，所有集热管8的进口均通过总供油管10与油水换热器9的导热油出口连通，总供油管10上设置有油泵14，所有集热管8的出口均通过总回油管11与油水换热器9的导热油进口连通；
海水舱15，用于存储海水，油水换热器9的第一海水进口通过总供水管12和海水舱15连通，总供水管12上设置有海水泵16，油水换热器9的第一海水出口通过总回水管13和海水舱15连通；变压器7的输出端电连接有外部供电线路17和内部供电线路18，油泵14及海水泵16均与内部供电线路18电连接。
所述海水舱15内设置有保温层；从而可降低海水舱15内海水的热量散发。
所述海水舱15内设置有电加热器19，所述内部供电线路18与电加热器19电连接；用电低谷期时，可利用富余的电能使电加热器19工作，以加热海水舱15内的海水。
本实施例中白天用电高峰期时，叶片1带动传动轴3转动，传动轴3通过齿轮箱4增速后带动发电机5转动，发电机5工作产生电能；变压器7的输出端连接外部供电线路17，发电量用于给外电网城市用户供电，同时给内部供电线路18供电，用于驱动海水泵16和油泵14工作，电加热器19不工作；总供油管10和总回油管11内充满导热油，总供油管10内的导热油通过油泵14到达集热管8，吸收机舱2内齿轮箱4、发电机5、变流器6及变压器7的散热量后升温，随后通过总回油管11流经油水换热器9，海水泵16将海水舱15内的海水从总供水管12流经油水换热器9，并与油水换热器9的导热油换热，将热量传递给油水换热器9内的海水，升温后的海水从总回水管13返回海水舱15，从而实现对海水舱15内的海水进行预热和保温，海水舱15热量来自于机舱2散热量。
夜间用电低谷期时，叶片1带动传动轴3转动，传动轴3通过齿轮箱4增速后带动发电机5转动，发电机5工作产生电能，产生的电能供给油泵14、海水泵16及电加热器19，总供油管10内的导热油通过油泵14到达集热管8，吸收机舱2内齿轮箱4、发电机5、变流器6及变压器7的散热量后升温，随后通过总回油管11流经油水换热器9，海水泵16将海水舱15内的海水从总供水管12流经油水换热器9，并与油水换热器9的导热油换热，将热量传递给油水换热器9内的海水，升温后的海水从总回水管13返回海水舱15；同时，电加热器19直接给海水舱15内的海水加热，以实现将海水舱15内的海水加热到设定温度。
本实施例中用电高峰期风力发电机组的发电量主要给给外电网城市用户供电，机舱2内散热采用导热油吸热用来预热和保温海水舱15内的海水，用电低谷期风力发电机组工作产生的电量主要供电加热器19使用，直接加热海水舱15内的海水，实现了风电富余能的再利用；
本实施例中海水舱15有多个，呈阵列设置，可以在海水加热到设定温度后，由船只拉到指定海上采油作业平台供采油伴热使用。
本实施例与目前海上采油作业平台上所使用的电伴热系统对比，本实施例达到了节能的目的，利用风电富余能将风能转化为电能和热能，在给城市用户供电的同时，也给海上采油作业平台提供大量热量，在一定程度上解决了电伴热耗能高、污染大、经济性较低等问题，本实施例的风电能的转化以及风电余能储存再利用技术，在一定程度上降低了采油伴热的供电成本和能源消耗。
实施例2
如图2所示，一种基于风力发电机组余热利用的采油伴热热源供给装置，所述风力发电机组包括叶片1、机舱2、传动轴3、齿轮箱4、发电机5、变流器6及变压器7，齿轮箱4、发电机5、变流器6及变压器7均固定安装在机舱2内，叶片1位于机舱2外，叶片1与传动轴3的外端固定连接，传动轴3的内端伸出至机舱2内，并与齿轮箱4的输入端传动连接，齿轮箱4的输出端和发电机5的主轴传动连接，发电机5的输出端和变流器6的输入端电连接，变流器6的输出端和变压器7的输入端电连接，该采油伴热热源供给装置包括：
四个集热管8，内部均具有导热油，四个集热管8分别设置在齿轮箱4、发电机5、变流器6及变压器7上；
油水换热器9，具有导热油进口、导热油出口、第一海水进口和第一海水出口，油水换热器9上设有总供油管10、总回油管11、总供水管12和总回水管13，所有集热管8的进口均通过总供油管10与油水换热器9的导热油出口连通，总供油管10上设置有油泵14，所有集热管8的出口均通过总回油管11与油水换热器9的导热油进口连通；
海水舱15，用于存储海水，油水换热器9的第一海水进口通过总供水管12和海水舱15连通，总供水管12上设置有海水泵16，油水换热器9的第一海水出口通过总回水管13和海水舱15连通；变压器7的输出端电连接有外部供电线路17和内部供电线路18，油泵14及海水泵16均与内部供电线路18电连接。
所述海水舱15内设置有保温层；从而可降低海水舱15内海水的热量散发。
所述齿轮箱4上的集热管8贴合在齿轮箱4的外壁上；所述发电机5上的集热管8贴合在发电机5的外壁上；所述变流器6上的集热管8贴合在变流器6的外壁上；所述变压器7上的集热管8贴合在变压器7的外壁上。
所述总供水管12和总回水管13上均设置有阀门20。
还包括制冷剂水换热器21、内部具有制冷剂的蒸发器22、压缩机23及离合器24，所述齿轮箱4内传动连接有联动轴25，所述联动轴25与离合器24传动连接，离合器24和齿轮箱4的输出端传动连接，所述蒸发器22位于机舱2内；
制冷剂水换热器21具有制冷剂进口、制冷剂出口、第二海水进口和第二海水出口，蒸发器22的出口通过管道和压缩机23的进口连通，压缩机23的出口通过管道和制冷剂水换热器21的制冷剂进口连通，制冷剂水换热器21的制冷剂出口通过管道和蒸发器22的进口连通，制冷剂水换热器21的第二海水进口和总供水管12连通，制冷剂水换热器21的第二海水出口和总回水管13连通；用电低谷期时，机舱2内的热量供蒸发器22使用，并通过联动轴25及离合器24使压缩机23获得叶片1的部分动能，压缩机23工作，从而使制冷剂和海水在制冷剂水换热器21中进行大量换热，以实现快速对海水舱15内的海水进行加热。
所述制冷剂水换热器21的制冷剂出口与蒸发器22的进口之间的管道上设有节流阀。
本实施例中白天用电高峰期时，离合器24断开齿轮箱4与压缩机23之间的传动连接关系，叶片1带动传动轴3转动，传动轴3通过齿轮箱4增速后带动发电机5转动，发电机5工作产生电能；变压器7的输出端连接外部供电线路17，发电量用于给外电网城市用户供电，同时给内部供电线路18供电，用于驱动海水泵16和油泵14工作；总供油管10和总回油管11内充满导热油，总供油管10内的导热油通过油泵14到达集热管8，吸收机舱2内齿轮箱4、发电机5、变流器6及变压器7的散热量后升温，随后通过总回油管11流经油水换热器9，海水泵16将海水舱15内的海水从总供水管12流经油水换热器9，并与油水换热器9的导热油换热，将热量传递给油水换热器9内的海水，升温后的海水从总回水管13返回海水舱15，从而实现对海水舱15内的海水进行预热和保温，此时压缩机23不工作，海水舱15热量来自于机舱2散热量。
夜间用电低谷期时，叶片1带动传动轴3转动，传动轴3通过齿轮箱4增速后带动发电机5转动，发电机5工作产生电能，产生的电能供海水泵16使海水泵16工作，同时，压缩机23工作，机舱2内的热量供蒸发器22使用，同时，离合器24建立齿轮箱4与压缩机23之间的传动连接关系，压缩机23工作，将制冷剂压缩为高温高压的制冷剂气体，高温高压的制冷剂气体在制冷剂-水换热器中与海水进行换热，使水温度升高，制冷气体变为制冷剂液体，经过节流阀，进入蒸发器22，制冷剂液体在蒸发器22内吸热蒸发为制冷剂气体，制冷剂气体再进入压缩机23循环工作，从而实现对海水舱15内的海水进行加热，以实现将海水舱15内的海水加热到设定温度。
本实施例中用电高峰期风力发电机组的发电量主要给给外电网城市用户供电，机舱2内散热采用导热油吸热用来预热和保温海水舱15内的海水；用电低谷期风力发电机组工作产生的电量供海水泵16循环使用，通过制冷剂-水换热器加热海水舱15内的海水；
本实施例中海水舱15有多个，呈成阵列设置，可以在海水加热到设定温度后，由船只拉到指定海上采油作业平台供采油伴热使用。
本实施例与目前海上采油作业平台上所使用的电伴热系统对比，本实施例达到了节能的目的，利用风电富余能将风能转化为电能和热能，在给城市用户供电的同时，也给海上采油作业平台提供大量热量，在一定程度上解决了电伴热耗能高、污染大、经济性较低等问题，本实施例的风电能的转化以及风电余能储存再利用技术，在一定程度上降低了采油伴热的供电成本和能源消耗。
上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (7)
1.一种基于风力发电机组余热利用的采油伴热热源供给装置，所述风力发电机组包括叶片(1)、机舱(2)、传动轴(3)、齿轮箱(4)、发电机(5)、变流器(6)及变压器(7)，齿轮箱(4)、发电机(5)、变流器(6)及变压器(7)均固定安装在机舱(2)内，叶片(1)位于机舱(2)外，叶片(1)与传动轴(3)的外端固定连接，传动轴(3)的内端伸出至机舱(2)内，并与齿轮箱(4)的输入端传动连接，齿轮箱(4)的输出端和发电机(5)的主轴传动连接，发电机(5)的输出端和变流器(6)的输入端电连接，变流器(6)的输出端和变压器(7)的输入端电连接，其特征在于：该采油伴热热源供给装置包括：
四个集热管(8)，内部均具有导热油，四个集热管(8)分别设置在齿轮箱(4)、发电机(5)、变流器(6)及变压器(7)上；
油水换热器(9)，具有导热油进口、导热油出口、第一海水进口和第一海水出口，油水换热器(9)上设有总供油管(10)、总回油管(11)、总供水管(12)和总回水管(13)，所有集热管(8)的进口均通过总供油管(10)与油水换热器(9)的导热油出口连通，总供油管(10)上设置有油泵(14)，所有集热管(8)的出口均通过总回油管(11)与油水换热器(9)的导热油进口连通；
海水舱(15)，用于存储海水，油水换热器(9)的第一海水进口通过总供水管(12)和海水舱(15)连通，总供水管(12)上设置有海水泵(16)，油水换热器(9)的第一海水出口通过总回水管(13)和海水舱(15)连通；变压器(7)的输出端电连接有外部供电线路(17)和内部供电线路(18)，油泵(14)及海水泵(16)均与内部供电线路(18)电连接。
2.根据权利要求1所述的基于风力发电机组余热利用的采油伴热热源供给装置，其特征在于：所述海水舱(15)内设置有保温层。
3.根据权利要求1所述的基于风力发电机组余热利用的采油伴热热源供给装置，其特征在于：所述海水舱(15)内设置有电加热器(19)，所述内部供电线路(18)与电加热器(19)电连接。
4.根据权利要求1所述的基于风力发电机组余热利用的采油伴热热源供给装置，其特征在于：所述齿轮箱(4)上的集热管(8)贴合在齿轮箱(4)的外壁上；所述发电机(5)上的集热管(8)贴合在发电机(5)的外壁上；所述变流器(6)上的集热管(8)贴合在变流器(6)的外壁上；所述变压器(7)上的集热管(8)贴合在变压器(7)的外壁上。
5.根据权利要求1所述的基于风力发电机组余热利用的采油伴热热源供给装置，其特征在于：所述总供水管(12)和总回水管(13)上均设置有阀门(20)。
6.根据权利要求1-5任一项所述的基于风力发电机组余热利用的采油伴热热源供给装置，其特征在于：还包括制冷剂水换热器(21)、内部具有制冷剂的蒸发器(22)、压缩机(23)及离合器(24)，所述齿轮箱(4)内传动连接有联动轴(25)，所述联动轴(25)与离合器(24)传动连接，离合器(24)和齿轮箱(4)的输出端传动连接，所述蒸发器(22)位于机舱(2)内；
制冷剂水换热器(21)具有制冷剂进口、制冷剂出口、第二海水进口和第二海水出口，蒸发器(22)的出口通过管道和压缩机(23)的进口连通，压缩机(23)的出口通过管道和制冷剂水换热器(21)的制冷剂进口连通，制冷剂水换热器(21)的制冷剂出口通过管道和蒸发器(22)的进口连通，制冷剂水换热器(21)的第二海水进口和总供水管(12)连通，制冷剂水换热器(21)的第二海水出口和总回水管(13)连通。
7.根据权利要求6所述的基于风力发电机组余热利用的采油伴热热源供给装置，其特征在于：所述制冷剂水换热器(21)的制冷剂出口与蒸发器(22)的进口之间的管道上设有节流阀。
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