CN205602463U - 一种北方地区油田储油空气源热泵加热系统 - Google Patents

Abstract

一种北方地区油田储油空气源热泵加热系统，包括二氧化碳压缩机、内部缓冲罐、内部板式换热器、内部变频水泵、内置微电脑控制主板、内置管壳式换热器、电子膨胀阀、外部蒸发器、液气分离罐、加热介质缓冲罐、变频加热循环泵、电子压力传感器、电磁阀、螺纹管加热器、电子液位计、热电偶、保温储油罐；电子膨胀进口与内置管壳式换热器一次侧出口端连接，外部蒸发器出口与内置管壳式换热器二次侧进口连接，内置管壳式换热器二次侧出口与液气分离罐入口连接。本实用新型的优点：保温储油罐的半罐速热及整罐加热功能，空气源蒸发器作为主要热量来源，使整个系统在北方地区冬季的低温环境下仍然能够维持空气源热泵的工作。

Description

一种北方地区油田储油空气源热泵加热系统

技术领域

本实用新型涉及热能工程供热设备的领域，特别涉及了一种北方地区油田储油空气源热泵加热系统。

背景技术

目前采油过程中，保温储油是一道重要工序。原油温度在刚采集上来的时候为40-50℃，按照一个标准储油罐来计算为20m³，大致需要5-7天装满。在这期间原油温度会随之降低，低于原油凝固点后泄油过程中会出现原油“挂壁”现象，导致原油无法全部流出。目前广泛应用的保温加热技术为电热棒套筒式加热方式，这种间接式加热方式不仅在热效率上大大降低，而且由于在加热棒局部加热的方式，造成加热表面的油品温度过高，在换热管高温面长时间滞留，极容易产生分解物，结聚于换热管表面，容易结焦，严重阻碍热量的传递，也影响了原油的品质。

随着空气源热泵在各个领域的应用效果得到了广泛的认同，它以消耗地位热源、安装方便、占地面积小以及能效比高而受到关注。然而传统的含氟冷媒介质的空气源热泵无法克服北方地区冬天低温环境，普通空气源在加热方式上采用循环式，在低温情况下热量无法及时传输以及普通含氟冷媒不具备低温特性导致系统无法吸收热量造成压缩机低压报警。无法需依靠电辅助加热器完成基本的加热效果，从而无法体现出空气源节能环保的特性。所以利用二氧化碳的低温特 性作为冷媒介质的二氧化碳空气源热泵储油罐加热系统应运而生。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，特提供了一种北方地区油田储油空气源热泵加热系统。

本实用新型提供了一种北方地区油田储油空气源热泵加热系统，其特征在于：所述的北方地区油田储油空气源热泵加热系统，包括二氧化碳压缩机1、内部缓冲罐2、内部板式换热器3、内部变频水泵4、内置微电脑控制主板5、内置管壳式换热器6、电子膨胀阀7、外部蒸发器8、液气分离罐9、加热介质缓冲罐10、变频加热循环泵11、电子压力传感器12、第三电磁阀13、第二电磁阀14、第一电磁阀15、第四电磁阀16、第一螺纹管加热器17、第二螺纹管加热器18、第一电子液位计19、第二电子液位计20、第二热电偶21、保温储油罐22、第一热电偶23；

其中：电子膨胀7进口与内置管壳式换热器6一次侧出口端连接，所述外部蒸发器8出口与内置管壳式换热器6二次侧进口连接，内置管壳式换热器6二次侧出口与液气分离罐9入口连接，变频加热循环泵11出口与第一电磁阀15入口、第二电磁阀14入口连接，第一螺纹管加热器17出口端分别连接第一电磁阀15出口端、第四电磁阀16入口端、第三电磁阀13入口端，第二螺纹管加热18器出口端分别与第三电磁阀13出口端、加热介质缓冲罐10二次侧入口端连接；

第一螺纹管17加热器与第二螺纹管加热器18放置于保温储油罐22中，保温储油罐22中设有第一热电偶23、第二热电偶21、第一 电子液位计19、第二电子液位计21。

所述的内部变频水泵4采用变频式水泵。

所述的变频加热循环泵11采用变频式水泵。

系统加热部分通过内置微电脑控制主板可以根据室外低端热能自动调整电子膨胀阀的开度。冷媒通过室外蒸发器后吸收环境中的低端热能，通过二氧化碳压缩机转变为高温高压液气混合状态。通过内部板式换热器与加热介质进行热交换，制取高温加热介质。内置管壳式加热器放置于外部蒸发器两端，提升了进入外部蒸发器冷媒的温度，降低了进入二氧化碳压缩机的冷媒温度。

当储油罐进入储油阶段液位到达第二电子液位计处，系统加热部分第二热电偶开始工作，第二电磁阀、第四电磁阀打开，第一电磁阀、第三电磁阀关闭。变频加热循环泵根据电子压力传感器传输的信号开始运转，将加热介质缓冲罐中的高温加热介质通过第二电磁阀与第四电磁阀进入第二螺纹管加热器。当第二热电偶检测温度到达设定温度后，关闭第二电磁阀与第四电磁阀以及变频加热循环泵。

当储油罐液位到达第一电子液位计处，系统加热部分第一热电偶与第二热电偶同时开始工作，第一电磁阀与第四电磁阀打开，第二电磁阀与第三电磁阀关闭，频加热循环泵根据电子压力传感器传输的信号开始运转，将加热介质缓冲罐中的高温加热介质通过第一电磁阀进入第一螺纹管加热器，通过第四电磁阀进入第二螺纹管加热器。当温度同时满足第一热电偶与第二热电偶的设定温度，关闭第一电磁阀与第四电磁阀以及变频加热循环泵；当油温满足第二热电偶的设定温度 而未达到第一热电偶设定温度时，打开第一电磁阀与第三电磁阀，关闭第二电磁阀与第四电磁阀，使高温的加热介质直接进入第一螺纹管加热器；当油温满足第一热电偶设定温度而未满足第二热电偶设定温度，打开第二电磁阀与第四电磁阀，关闭第一电磁阀与第三电磁阀，使温的加热介质直接进入第二螺纹管加热器。

本实用新型的优点：

本实用新型所述的北方地区油田储油空气源热泵加热系统，通过放置于保温储油罐中的第一热电偶、第二热电偶与内置微电脑控制主板连接，根据内置微电脑控制主板的温度设定对比来控制第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀与第四电磁阀的配合，从而实现保温储油罐的半罐速热及整罐加热功能。在低温环境下内置微电脑控制主板协调内部变频水泵与内部缓冲罐，根据吸取的热量控制内部变频水泵进而实现系统内加热部分的输出热量,避免了在低温运行情况下压缩机低压故障的出现。空气源蒸发器作为主要热量来源，利用二氧化碳的低温特性作为冷媒介质，使得整个系统在北方地区冬季的低温环境下仍然能够维持空气源热泵的工作优点。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：

图1为北方地区油田储油空气源热泵加热系统。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供了一种北方地区油田储油空气源热泵加热系统，其 特征在于：所述的北方地区油田储油空气源热泵加热系统，包括二氧化碳压缩机1、内部缓冲罐2、内部板式换热器3、内部变频水泵4、内置微电脑控制主板5、内置管壳式换热器6、电子膨胀阀7、外部蒸发器8、液气分离罐9、加热介质缓冲罐10、变频加热循环泵11、电子压力传感器12、第三电磁阀13、第二电磁阀14、第一电磁阀15、第四电磁阀16、第一螺纹管加热器17、第二螺纹管加热器18、第一电子液位计19、第二电子液位计20、第二热电偶21、保温储油罐22、第一热电偶23；

其中：电子膨胀阀7进口与内置管壳式换热器6一次侧出口端连接，所述外部蒸发器8出口与内置管壳式换热器6二次侧进口连接，内置管壳式换热器6二次侧出口与液气分离罐9入口连接，变频加热循环泵11出口与第一电磁阀15入口、第二电磁阀14入口连接，第一螺纹管加热器17出口端分别连接第一电磁阀15出口端、第四电磁阀16入口端、第三电磁阀13入口端，第二螺纹管加热器18出口端分别与第三电磁阀13出口端、加热介质缓冲罐10二次侧入口端连接；

第一螺纹管加热器17与第二螺纹管加热器18放置于保温储油罐22中，保温储油罐22中设有第一热电偶23、第二热电偶21、第一电子液位计19、第二电子液位计20。

系统加热部分通过内置微电脑控制主板可以根据室外低端热能自动调整电子膨胀阀的开度。冷媒通过室外蒸发器后吸收环境中的低端热能，通过二氧化碳压缩机转变为高温高压液气混合状态。通过内部板式换热器与加热介质进行热交换，制取高温加热介质。内置管壳 式加热器放置于外部蒸发器两端，提升了进入外部蒸发器冷媒的温度，降低了进入二氧化碳压缩机的冷媒温度。

当储油罐进入储油阶段液位到达第二电子液位计处，系统加热部分第二热电偶开始工作，第二电磁阀、第四电磁阀打开，第一电磁阀、第三电磁阀关闭。变频加热循环泵根据电子压力传感器传输的信号开始运转，将加热介质缓冲罐中的高温加热介质通过第二电磁阀与第四电磁阀进入第二螺纹管加热器。当第二热电偶检测温度到达设定温度后，关闭第二电磁阀与第四电磁阀以及变频加热循环泵。

当储油罐液位到达第一电子液位计处，系统加热部分第一热电偶与第二热电偶同时开始工作，第一电磁阀与第四电磁阀打开，第二电磁阀与第三电磁阀关闭，频加热循环泵根据电子压力传感器传输的信号开始运转，将加热介质缓冲罐中的高温加热介质通过第一电磁阀进入第一螺纹管加热器，通过第四电磁阀进入第二螺纹管加热器。当温度同时满足第一热电偶与第二热电偶的设定温度，关闭第一电磁阀与第四电磁阀以及变频加热循环泵；当油温满足第二热电偶的设定温度而未达到第一热电偶设定温度时，打开第一电磁阀与第三电磁阀，关闭第二电磁阀与第四电磁阀，使高温的加热介质直接进入第一螺纹管加热器；当油温满足第一热电偶设定温度而未满足第二热电偶设定温度，打开第二电磁阀与第四电磁阀，关闭第一电磁阀与第三电磁阀，使温的加热介质直接进入第二螺纹管加热器。

实施例2

本实施例提供了一种北方地区油田储油空气源热泵加热系统，其 特征在于：所述的北方地区油田储油空气源热泵加热系统，包括二氧化碳压缩机1、内部缓冲罐2、内部板式换热器3、内部变频水泵4、内置微电脑控制主板5、内置管壳式换热器6、电子膨胀阀7、外部蒸发器8、液气分离罐9、加热介质缓冲罐10、变频加热循环泵11、电子压力传感器12、第三电磁阀13、第二电磁阀14、第一电磁阀15、第四电磁阀16、第一螺纹管加热器17、第二螺纹管加热器18、第一电子液位计19、第二电子液位计20、第二热电偶21、保温储油罐22、第一热电偶23；

其中：电子膨胀阀7进口与内置管壳式换热器6一次侧出口端连接，所述外部蒸发器8出口与内置管壳式换热器6二次侧进口连接，内置管壳式换热器6二次侧出口与液气分离罐9入口连接，变频加热循环泵11出口与第一电磁阀15入口、第二电磁阀14入口连接，第一螺纹管加热器17出口端分别连接第一电磁阀15出口端、第四电磁阀16入口端、第三电磁阀13入口端，第二螺纹管加热器18出口端分别与第三电磁阀13出口端、加热介质缓冲罐10二次侧入口端连接；

第一螺纹管加热器17与第二螺纹管加热器18放置于保温储油罐22中，保温储油罐22中设有第一热电偶23、第二热电偶21、第一电子液位计19、第二电子液位计20。

所述的内部变频水泵4采用变频式水泵。

实施例3

本实施例提供了一种北方地区油田储油空气源热泵加热系统，其特征在于：所述的北方地区油田储油空气源热泵加热系统，包括二氧 化碳压缩机1、内部缓冲罐2、内部板式换热器3、内部变频水泵4、内置微电脑控制主板5、内置管壳式换热器6、电子膨胀阀7、外部蒸发器8、液气分离罐9、加热介质缓冲罐10、变频加热循环泵11、电子压力传感器12、第三电磁阀13、第二电磁阀14、第一电磁阀15、第四电磁阀16、第一螺纹管加热器17、第二螺纹管加热器18、第一电子液位计19、第二电子液位计20、第二热电偶21、保温储油罐22、第一热电偶23；

其中：电子膨胀阀7进口与内置管壳式换热器6一次侧出口端连接，所述外部蒸发器8出口与内置管壳式换热器6二次侧进口连接，内置管壳式换热器6二次侧出口与液气分离罐9入口连接，变频加热循环泵11出口与第一电磁阀15入口、第二电磁阀14入口连接，第一螺纹管加热器17出口端分别连接第一电磁阀15出口端、第四电磁阀16入口端、第三电磁阀13入口端，第二螺纹管加热器18出口端分别与第三电磁阀13出口端、加热介质缓冲罐10二次侧入口端连接；

第一螺纹管加热器17与第二螺纹管加热器18放置于保温储油罐22中，保温储油罐22中设有第一热电偶23、第二热电偶21、第一电子液位计19、第二电子液位计20。

所述的变频加热循环泵11采用变频式水泵。

Claims (3)

1.一种北方地区油田储油空气源热泵加热系统，其特征在于：所述的北方地区油田储油空气源热泵加热系统，包括二氧化碳压缩机(1)、内部缓冲罐(2)、内部板式换热器(3)、内部变频水泵(4)、内置微电脑控制主板(5)、内置管壳式换热器(6)、电子膨胀阀(7)、外部蒸发器(8)、液气分离罐(9)、加热介质缓冲罐(10)、变频加热循环泵(11)、电子压力传感器(12)、第三电磁阀(13)、第二电磁阀(14)、第一电磁阀(15)、第四电磁阀(16)、第一螺纹管加热器(17)、第二螺纹管加热器(18)、第一电子液位计(19)、第二电子液位计(20)、第二热电偶(21)、保温储油罐(22)、第一热电偶(23)；

其中：电子膨胀阀(7)进口与内置管壳式换热器(6)一次侧出口端连接，所述外部蒸发器(8)出口与内置管壳式换热器(6)二次侧进口连接，内置管壳式换热器(6)二次侧出口与液气分离罐(9)入口连接，变频加热循环泵(11)出口与第一电磁阀(15)入口、第二电磁阀(14)入口连接，第一螺纹管加热器(17)出口端分别连接第一电磁阀(15)出口端、第四电磁阀(16)入口端、第三电磁阀(13)入口端，第二螺纹管加热器(18)出口端分别与第三电磁阀(13)出口端、加热介质缓冲罐(10)二次侧入口端连接；

第一螺纹管加热器(17)与第二螺纹管加热器(18)放置于保温储油罐(22)中，保温储油罐(22)中设有第一热电偶(23)、第二热电偶(21)、第一电子液位计(19)、第二电子液位计(20)。

2.按照权利要求1所述的北方地区油田储油空气源热泵加热系统，其特征在于：所述的内部变频水泵(4)采用变频式水泵。

3.按照权利要求1所述的北方地区油田储油空气源热泵加热系统，其特征在于：所述的变频加热循环泵(11)采用变频式水泵。