CN201884937U - 一种高温热泵原油加热输送系统 - Google Patents

一种高温热泵原油加热输送系统 Download PDF

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张式明
吕云鹏
孙建平
王帅
付红雷
张玉峰
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一种高温热泵原油加热输送系统，克服了现有技术对原油加热采用的燃烧式加热炉浪费能源，污染环境，以及现有的热泵式原油加热系统换热效率低，可靠性低，安全性差的问题，特征是一级换热器与二级换热器通过原油管路串联连接，一级换热器与热源换热器通过原油分离水管路串联连接，二级换热器与热源换热器分别与热泵机组相连接，热源换热器与热泵机组形成一个低温软化水闭环回路；二级换热器与热泵机组形成一个高温软化水闭环回路，在低温软化水闭环回路和高温软化水闭环回路上并联连接有软化水发生器，一级换热器、二级换热器和热源换热器都采用螺旋板式换热器，有益效果是实现了原油分离水余热的充分利用，节能、环保、安全可靠，使用寿命长。

Description

一种高温热泵原油加热输送系统
技术领域
本实用新型属于加热系统技术领域，特别涉及一种高温热泵原油加热输送系统。
背景技术
在开采的原油中，原油与水相互依托，要使原油与水分离，需要对原油进行加热，然后输送到脱水罐进行油水分离。现有技术主要采取的方式是将原油经过输油管输送到燃烧式陶纤毡加热炉中加热，当原油温度提升到所需温度指标后经过输油管输送到脱水罐，进行油水分离。所存在的问题是，原油加热所需温度来源于燃烧式陶纤毡加热炉，而燃烧式陶纤毡加热炉所用燃料为原油或天然气，消耗了大量的一次性不可再生能源，同时排放大量的温室气体及有害污染物，原油加热脱出的70℃左右的水（简称原油分离水）所携带的热量也被白白浪费掉。专利号为02212671.6公开了“一种利用油田余热的热泵供热系统”， 该系统是在供热系统中增设换热站和热泵站，换热站内包含换热器及相应管线，换热器的一端连接热污水或地热水进出管线，另一端连接待加热清水进出管线；热泵站内设置吸收式热泵、循环水泵及相应管线连接原有的供热系统或新建的供热系统。分析上述系统可知，这是一个结合传统的锅炉房中的采暖系统或原油加热系统，即与传统的锅炉房采暖系统或原油加热系统相匹配的系统，可实现利用油田污水或地热水的余热对被加热清水或原油进行加热的系统，从而实现将油田余热应用于冬季采暖或油田的原油加热，根据该专利说明书提供的具体实施方式，该系统热泵采用的是蒸汽型热泵或直燃型热泵，当采用蒸汽型热泵时，需配套安装蒸汽锅炉，并可考虑选配凝水换热器，因此，上述系统只是在原供热系统中增设了换热站和热泵站，整个系统相对更加复杂，并且继续需要燃料供给，依然存在能源浪费和环境污染的问题。200510130068.2与 200520144319.8专利申请提供的“热泵型原油加热系统”则是一种利用油污废水作热源的热泵型原油加热系统。采用的技术方案是在原油管道上原油加压泵后串联设置两级换热器，其一级换热器跨接在油污废水管道和原油管道之间，直接实现一级低温换热，二级换热器、热泵和油污废水换热器组成的三个闭路循环完成温度的提升，实现二级高温换热，热泵主机设置有环形连接的冷凝器、热力膨胀阀、蒸发器和压缩机，执行逆卡诺循环。但是，该发明与实用新型采用的一级换热器、二级换热器和油污废水换热器均采用卧式的内肋式壳管式换热器，其内部交错设置若干个形成U形流道的导流板，这种结构的换热器存在的技术问题是占地面积大且换热效率低，对于换热工质要求高，壳管壁和导流板的板面易腐蚀，因而使用寿命低；尤其是进入一级换热器，二级换热器、热泵和油污废水换热器组成的三个闭路循环中所采用的热源工质都是油污废水 ，只是在一级换热器和油污废水换热器前安装了自动清洗过滤器，这种清洗过滤器只能过滤掉大颗粒杂质，对管路和换热器都会造成一定的腐蚀，使该系统可靠性低，安全性差。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足之处，提供一种利用原油分离水作为热源，通过少量的电能作为补充热源的高温热泵原油加热输送系统，实现节能、环保和减少系统的占地面积，以及提高系统的安全性、可靠性和使用寿命。
本实用新型所采用的技术方案包括一级换热器、二级换热器和热源换热器3个换热器，所述一级换热器与二级换热器通过原油管路串联连接，所述一级换热器与热源换热器通过原油分离水管路串联连接，所述二级换热器与热源换热器分别与由冷凝器、热膨胀阀、蒸发器和压缩机组成的热泵机组相连接，所述热源换热器与热泵机组中的蒸发器形成一个低温软化水闭环回路；所述二级换热器与热泵机组中的冷凝器形成一个高温软化水闭环回路，在所述低温软化水闭环回路和高温软化水闭环回路上并联连接有软化水发生器。
所述一级换热器、二级换热器和热源换热器3个换热器都采用螺旋板式换热器。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1、由于采用原油分离水作为热源，辅之少量的电能作为热源补充进行能量升级转换，对原油进行加热时省去了燃煤、燃气、燃油等锅炉加热系统或水套式原油加热炉或燃烧式陶纤毡加热炉，没有燃烧过程，节约了大量宝贵的一次能源，减少了温室气体二氧化碳和其它大气污染物的排放，且不产生任何废渣、废水、废气和烟尘，使环境更清洁。
2、由于采用3个换热器和热泵机组，实现了低温换热和高温换热，使原油分离水的余热得到了两次运用，从而实现了余热的充分利用。
3、由于3个换热器都采用螺旋板式换热器，具有传热系数高，流道截面宽的特点，且有良好的流通性，以及采用软化水发生器，有效地采取了系统的防腐防垢措施，系统更安全可靠，使用寿命长。
附图说明
图1是本实用新型的系统结构示意图。
图中：
1．一级换热器，2．二级换热器，3．热源换热器，4．软化水发生器，
5．高温热泵机组：
5-1．冷凝器，5-2．热膨胀阀，5-3．蒸发器，5-4．压缩机，
6．一级换热器原油入口阀，7．一级换热器原油出口阀，8．一级换热器原油分离水出口阀，9．一级换热器原油分离水入口阀，10．原油输入泵10，11．原油分离水输入泵，12．高温软化水入口阀，13．高温软化水出口阀，14．二级换热器原油入口阀，15．二级换热器原油出口阀，16．热源换热器原油分离水入口阀，17．热源换热器原油分离水出口阀，18．低温软化水入口阀，19．低温软化水出口阀，20．高温软化水入口阀，21．高温软化水出口阀，22．低温软化水入口阀，23．低温软化水出口阀，24．自来水入口阀，25．冷凝器软化水补充阀，26．蒸发器软化水补充阀，27．冷凝器软化水水泵，28．蒸发器软化水水泵，29．脱水罐。
具体实施方式
下面结合附图提供本实用新型的具体实施方式。
如图1所示，本实用新型采用的技术方案包括一级换热器1、二级换热器2和热源换热器3共3个换热器，其中一级换热器1是原油分离水与原油换热器，二级换热器2是原油分离水与高温软化水换热器，热源换热器3是原油分离水与软化水换热器，上述3个换热器都采用螺旋板式换热器，这种换热器由两张平行的钢板卷制而成，具有传热系数高，流道截面宽的特点，且有良好的流通性和防腐蚀性，使用寿命长；所述一级换热器1与二级换热器2通过原油管路串联连接，所述一级换热器1与热源换热器3通过原油分离水管路串联连接，所述二级换热器2与热源换热器3分别与由冷凝器5-1、热膨胀阀5-2、蒸发器5-3和压缩机5-4组成的热泵机组5相连接，所述热源换热器3与热泵机组5中的蒸发器5-3形成一个低温软化水闭环回路；所述二级换热器2与热泵机组5中的冷凝器5-1形成一个高温软化水闭环回路，在所述低温软化水闭环回路和高温软化水闭环回路上并联连接有软化水发生器4。
在所述一级换热器1上安装有一级换热器原油入口阀6、一级换热器原油出口阀7、一级换热器原油分离水入口阀9和一级换热器原油分离水出口阀8，在一级原油入口阀6前安装有原油输入泵10，在分离水入口阀9前安装有与脱水罐29相连的原油分离水输入泵11；在所述二级换热器2上安装有高温软化水入口阀12、高温软化水出口阀13、二级换热器原油入口阀14和二级换热器原油出口阀15；在所述热源换热器3上安装有原油分离水入口阀16、原油分离水出口阀17、低温软化水入口阀18和低温软化水出口阀19；在所述热泵机组5上分别安装有高温软化水入口阀20、高温软化水出口阀21、低温软化水入口阀22和低温软化水出口阀23；在所述软化水发生器4上分别安装有自来水入口阀24、给蒸发器5-3提供软化的蒸发器软化水补充阀26及蒸发器软化水水泵28和给冷凝器5-1提供软化水的冷凝器软化水补充阀25及冷凝器软化水水泵26。
工作时，具有50℃的原油通过原油输入泵进入一级换热器，取自脱水罐中具有78℃的原油分离水通过原油分离水输入泵同时进入一级换热器，两种介质在一级换热器中进行换热，原油温度由50℃提升至60℃后进入二级换热器中，而原油分离水由78℃降至68℃，但仍然具有一定余热，为对其充分利用，本实用新型通过管路将其引入热源换热器，与来自软化水发生器的软化水进行换热，软化水将原油分离水所携带的余热吸收后带入热泵机组，热泵机组根据逆卡诺循环工作原理，通过少量的电力做功，输入少量的电能，将被加热的软化水所携带的热量带入蒸发器进行回收，蒸发器内介质吸收热能后蒸发成气体，经压缩机压缩成高温高压气体输送至冷凝器，高温高压气体在冷凝器中冷凝释放出热能传给被加热软化水，将低温软化水提升为92℃的高温软化水后再进入二级换热器中，将60℃原油二次加热到85℃，被加热的原油被输送至脱水罐中进行油水分离，分离后的原油通过脱水罐进入下一道工序，油水分离后的原油分离水继续参加系统的循环，从而实现原油分离水余热的充分利用。

Claims (2)

1.一种高温热泵原油加热输送系统，包括一级换热器（1）、二级换热器（2）和热源换热器（3）3个换热器，其特征在于，所述一级换热器（1）与二级换热器（2）通过原油管路串联连接，所述一级换热器（1）与热源换热器（3）通过原油分离水管路串联连接，所述二级换热器（2）与热源换热器（3）分别与由冷凝器（5-1）、热膨胀阀（5-2）、蒸发器（5-3）和压缩机（5-4）组成的热泵机组（5）相连接，所述热源换热器（3）与热泵机组（5）中的蒸发器（5-3）形成一个低温软化水闭环回路；所述二级换热器（2）与热泵机组（5）中的冷凝器（5-1）形成一个高温软化水闭环回路，在所述低温软化水闭环回路和高温软化水闭环回路上并联连接有软化水发生器（4）。
2.根据权利要求1所述一种高温热泵原油加热输送系统，其特征在于，所述一级换热器（1）、二级换热器（2）和热源换热器（3）3个换热器都采用螺旋板式换热器。
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CN103672408A (zh) * 2013-09-10 2014-03-26 中石化石油工程设计有限公司 高含硫化氢天然气涡流管节流阀压缩膨胀分离加热系统
CN107421120A (zh) * 2017-06-09 2017-12-01 朱鑫伟 原油加热升温热泵换热器

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Address before: The 100000 Beijing Seahawks Fengtai District Science City Road No. 9 Building No. 15-6-2

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