CN206466492U - 一种油田储油罐热泵加热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种油田储油罐热泵加热装置，包括压缩机、四通阀、冷凝器、膨胀阀、蒸发器盘管和气液分离器，冷凝器设置于储油罐内；热泵加热装置还包括板式换热器、电磁阀和补气膨胀阀，且压缩机中部设置有补气口；热泵加热装置的工作过程包括制热循环和中间补气循环。泵加热装置的冷凝器设置于储油罐内，冷凝器能充分与黏度较高的原油接触进行热交换，大大提高换热效率；与传统电加热方式相比安全性和稳定性也得到了大幅度的提升；利用板式换热器增加焓差，能达到较高能效，从而很好地提高了空气源热泵机组的气候适应范围；热泵加热装置的工作过程还包括除霜循环，保证蒸发器盘管在较低环境温度、较大环境湿度下能够正常工作。

Description

一种油田储油罐热泵加热装置

技术领域

本实用新型属于原油加热装置技术领域，更详细地说涉及一种油田储油罐热泵加热装置。

背景技术

在油田生产中，尤其是冬季生产中，储油罐内的原油在较低的温度下黏度增高，流动性下降，造成运输困难，影响正常的工作。为了不影响正常工作，需要对储油罐内存储的原油进行加热，降低其黏度，提高流动性，所以，储油罐必须要安装加热装置。原油储油罐电加热器已有很多种，基本上都是以传统的电阻式加热管为热源。而常规电加热在储油罐环境下，制热量小，传热不均匀，甚至达不到预期的温度目标是目前的主要问题。

传统方法是采用在储油罐内部设置带有绝缘套管的电加热棒方式对单井储油罐内原油进行加温，此种电加热棒加温方式存在极大的弊端，当电加热棒外部绝缘套管破损后其破损处暴露于储油罐内，极易与储油罐内的可燃性气体相接触引起储油罐爆炸，不仅为油田生产带来经济损失并且危及工作人员的人身安全，存在极大的安全隐患。同时，采用电加热棒为储油罐加温还存在电能消耗量大，成本高等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种油田储油罐热泵加热装置，以解决上述背景技术中提出的常规电加热装置在储油罐环境下制热量小、传热不均匀，甚至达不到预期的温度目标的缺陷。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种油田储油罐热泵加热装置，包括压缩机、四通阀、冷凝器、膨胀阀、蒸发器盘管和气液分离器，所述冷凝器设置于储油罐内；所述冷凝器和所述蒸发器盘管之间的管路中设置有板式换热器，所述板式换热器和所述冷凝器之间 的管路中还设置有电磁阀和补气膨胀阀，所述电磁阀和所述补气膨胀阀串连；且所述压缩机中部设置有补气口；

所述热泵加热装置的工作过程包括制热循环和中间补气循环，所述压缩机的出口、所述四通阀的第一通路、所述冷凝器、所述板式换热器、所述膨胀阀、所述蒸发器盘管、所述四通阀的第二通路、所述气液分离器和所述压缩机的入口依次通过管路连通构成所述制热循环；

所述压缩机的出口、所述四通阀的第一通路、所述冷凝器、所述电磁阀、所述补气膨胀阀、所述板式换热器和所述压缩机的补气口依次通过管路连通构成所述中间补气循环。

所述板式换热器一方面对所述制热循环的回路的冷媒进行节流前过冷，增大焓差；另一方面，对所述中间补气循环的回路中经过所述补气膨胀阀降压后的低压低温冷媒进行适当的预热，以达到合适的中压，由所述补气口提供给所述压缩机进行二次压缩。系统从外界环境吸收热量通过冷凝器传递热量对油罐中原油进行加热。

在储油罐中采用冷凝器进行加热，取代传统的电加热，增大了接触面积，从而大大地提高了换热效率，保证了储油罐内原油的均匀加热。冷凝器与原油直接换热，与传统电加热方式相比安全性大幅度提升。

利用板式换热器增加焓差，所述热泵加热装置可以满足较低环境温度下空气源热泵的制热正常运行，能达到较高能效，从而很好地提高了空气源热泵机组的气候适应范围。

为了给蒸发器盘管除霜，保证蒸发器盘管在较低环境温度、较大环境湿度下能够正常工作，所述热泵加热装置的工作过程还包括除霜循环，所述压缩机的出口、所述四通阀的第三通路、所述蒸发器盘管、所述膨胀阀、所述板式换热器、所述冷凝器、所述四通阀的第四通路、所述气液分离器和所述压缩机的入口依次通过管路连通构成所述除霜循环。

为了使原油的加热更加均匀，所述冷凝器为竖直方向设置的蛇形盘管，且所述蛇形盘管的下端靠近所述储油罐的底部，所述蛇形盘管的上端靠近所述储 油罐的顶部。

更进一步地，冷媒由下至上通过所述蛇形盘管。储油罐底部先被加热，储油罐底部的原油被加热后密度变小，则底部的原油向上运动，这样增加了储油罐内原油的流动和混合，使加热更均匀。

进一步地，冷媒采用制冷剂R410A。R410A是一种新型环保制冷剂，不破坏臭氧层，工作压力为普通R22制冷剂的1.6倍左右，制冷(暖)效率高，提高热泵性能，不破坏臭氧层。

进一步地，所述蛇形盘管为不锈钢钢管，不锈钢钢管的耐腐蚀性好，且高温强度好，适合于原油储油罐内恶劣环境下使用。

进一步地，所述冷凝器为水平方向设置的蛇形盘管，且所述蛇形盘管的体积与所述储油罐的容积相适应，能够充分均匀地加热储油罐内的原油。

为了方便监测储油罐内的原油温度，所述储油罐内设置有温度传感器，所述温度传感器连接有控制器；所述控制器与所述压缩机连接，用于控制所述压缩机的启停。

为了保温，减少热量损失，所述储油罐外壁上覆有保温层。

进一步地，所述储油罐内壁上设置有支架，所述冷凝器通过所述支架安装于所述储油罐内。

本实用新型的有益效果为：

(1)热泵加热装置的冷凝器设置于储油罐内，冷凝器能充分与黏度较高的原油接触进行热交换，大大提高换热效率；与传统电加热方式相比安全性和稳定性也得到了大幅度的提升；

(2)利用板式换热器增加焓差，可以满足较低环境温度下热泵加热装置的制热正常运行，能达到较高能效，从而很好地提高了空气源热泵机组的气候适应范围；

(3)热泵加热装置的工作过程还包括除霜循环，保证蒸发器盘管在较低环境温度、较大环境湿度下能够正常工作；

(4)冷凝器采用特有的蛇形盘管，使换热面积达到最大化，使原油与换 热器充分地接触，原油受热均匀；

(5)冷媒由下至上通过蛇形盘管，加热更均匀；

(6)储油罐内设置有温度传感器，温度传感器连接有控制器；控制器与压缩机连接，便于控制压缩机的启停。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的一种实施方式的结构示意图；

图2是冷媒由下至上通过蛇形盘管时的油田储油罐热泵加热装置的结构示意图。

图中1-压缩机；2-四通阀；3-冷凝器；4-膨胀阀；5-蒸发器盘管；6-气液分离器；7-储油罐；8-板式换热器；9-电磁阀；10-补气膨胀阀；11-补气口。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

如图1所示，给出了一种油田储油罐7热泵加热装置，包括压缩机1、四通阀2、冷凝器3、膨胀阀4、蒸发器盘管5和气液分离器6，所述冷凝器3设置于储油罐7内；所述冷凝器3和所述蒸发器盘管5之间的管路中设置有板式换热器8，所述板式换热器8和所述冷凝器3之间的管路中还设置有电磁阀9和补气膨胀阀10，所述电磁阀9和所述补气膨胀阀10串连；且所述压缩机1中部设置有补气口11；

所述热泵加热装置的工作过程包括制热循环和中间补气循环，所述压缩机 1的出口、所述四通阀2的D-C通路、所述冷凝器3、所述板式换热器8、所述膨胀阀4、所述蒸发器盘管5、所述四通阀2的E-S通路、所述气液分离器6和所述压缩机1的入口依次通过管路连通构成所述制热循环；

冷媒在压缩机1中吸热升温后通过图1中的四通阀2的D-C通路后进入冷凝器3，与原油换热后冷媒通过板式换热器8，此时板式换热器8只起通路的作用；冷媒再经膨胀阀4节流降压后进入蒸发器盘管5，在蒸发器盘管5吸收环境热量后经由四通阀2的E-S通路再进入气液分离器6气液分离后返回压缩机1，完成一个制热循环。

所述压缩机1的出口、所述四通阀2的D-C通路、所述冷凝器3、所述电磁阀9、所述补气膨胀阀10、所述板式换热器8和所述压缩机1的补气口11依次通过管路连通构成所述中间补气循环。

中间补气循环中，从冷凝器3换热后的冷媒经过电磁阀9补气后经过补气膨胀阀10降压，再经板式换热器8对制热主流路进行冷却，补气循环回路吸热升温后返回压缩机1进行二次压缩。

所述板式换热器8一方面对所述制热循环的回路的冷媒进行节流前过冷，增大焓差；另一方面，对所述中间补气循环的回路中经过所述补气膨胀阀10降压后的低压低温冷媒进行适当的预热，以达到合适的中压，由所述补气口11提供给所述压缩机1进行二次压缩。

系统从外界环境吸收热量通过冷凝器3传递热量对油罐中原油进行加热。在储油罐7中采用冷凝器3，取代传统的电加热，增大了接触面积，从而大大地提高了换热效率，保证了储油罐7内原油的均匀加热。

利用板式换热器8增加焓差，所述热泵加热装置可以满足较低环境温度下空气源热泵的制热正常运行，能达到较高能效，从而很好地提高了空气源热泵机组的气候适应范围。

为了给蒸发器盘管5除霜，保证蒸发器盘管5在较低环境温度、较大环境湿度下能够正常工作，所述热泵加热装置的工作过程还包括除霜循环，所述压缩机1的出口、所述四通阀2的D-E通路、所述蒸发器盘管5、所述膨胀阀4、 所述板式换热器8、所述冷凝器3、所述四通阀2的C-S通路、所述气液分离器6和所述压缩机1的入口依次通过管路连通构成所述除霜循环。

环境温度低、环境湿度大时蒸发器盘管5会结霜，此时需要进行除霜循环。冷媒在压缩机1吸热升温后经四通阀2的D-E通路至蒸发器盘管5放热，给蒸发器盘管5除霜。

为了使原油的加热更加均匀，所述冷凝器3为竖直方向设置的蛇形盘管，且所述蛇形盘管的下端靠近所述储油罐7的底部，所述蛇形盘管的上端靠近所述储油罐7的顶部。

作为本实施方式的改进，冷媒采用制冷剂R410A。R410A是一种新型环保制冷剂，不破坏臭氧层，工作压力为普通R22制冷剂的1.6倍左右，制冷(暖)效率高，提高热泵性能，不破坏臭氧层。

作为本实施方式的改进，所述蛇形盘管为316不锈钢钢管，316不锈钢钢管的耐腐蚀性好，且高温强度好，适合于原油储油罐7内恶劣环境下使用。

为了方便监测储油罐7内的原油温度，所述储油罐7内设置有温度传感器，所述温度传感器连接有控制器；所述控制器与所述压缩机1连接，用于控制所述压缩机1的启停。

为了保温，减少热量损失，所述储油罐7外壁上覆有保温层。

作为本实施方式的改进，所述储油罐7内壁上设置有支架，所述冷凝器3通过所述支架安装于所述储油罐7内。

如图2所示，在另一实施方式中，冷媒由下至上通过所述蛇形盘管。储油罐7底部先被加热，储油罐7底部的原油被加热后密度变小，则底部的原油向上运动，这样增加了储油罐7内原油的流动和混合，使加热更均匀。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种油田储油罐热泵加热装置，包括压缩机(1)、四通阀(2)、冷凝器(3)、膨胀阀(4)、蒸发器盘管(5)和气液分离器(6)，其特征在于，所述冷凝器(3)设置于储油罐(7)内；所述冷凝器(3)和所述蒸发器盘管(5)之间的管路中设置有板式换热器(8)，所述板式换热器(8)和所述冷凝器(3)之间的管路中还设置有电磁阀(9)和补气膨胀阀(10)，所述电磁阀(9)和所述补气膨胀阀(10)串连；且所述压缩机中部设置有补气口(11)；

所述热泵加热装置的工作过程包括制热循环和中间补气循环，所述压缩机(1)的出口、所述四通阀(2)的第一通路、所述冷凝器(3)、所述板式换热器(8)、所述膨胀阀(4)、所述蒸发器盘管(5)、所述四通阀(2)的第二通路、所述气液分离器(6)和所述压缩机(1)的入口依次通过管路连通构成所述制热循环；

所述压缩机(1)的出口、所述四通阀(2)的第一通路、所述冷凝器(3)、所述电磁阀(9)、所述补气膨胀阀(10)、所述板式换热器(8)和所述压缩机(1)的补气口依次通过管路连通构成所述中间补气循环。

2.根据权利要求1所述的一种油田储油罐热泵加热装置，其特征在于，所述热泵加热装置的工作过程还包括除霜循环，所述压缩机(1)的出口、所述四通阀(2)的第三通路、所述蒸发器盘管(5)、所述膨胀阀(4)、所述板式换热器、所述冷凝器(3)、所述四通阀(2)的第四通路、所述气液分离器(6)和所述压缩机(1)的入口依次通过管路连通构成所述除霜循环。

3.根据权利要求2所述的一种油田储油罐热泵加热装置，其特征在于，所述冷凝器(3)为竖直方向设置的蛇形盘管，且所述蛇形盘管的下端靠近所述储油罐(7)的底部，所述蛇形盘管的上端靠近所述储油罐(7)的顶部。

4.根据权利要求3所述的一种油田储油罐热泵加热装置，其特征在于，冷媒由下至上通过所述蛇形盘管。

5.根据权利要求4所述的一种油田储油罐热泵加热装置，其特征在于，冷媒采用制冷剂R410A。

6.根据权利要求5所述的一种油田储油罐热泵加热装置，其特征在于，所述蛇形盘管为不锈钢钢管。

7.根据权利要求2所述的一种油田储油罐热泵加热装置，其特征在于，所述冷凝器(3)为水平方向设置的蛇形盘管。

8.根据权利要求1至7任一项所述的一种油田储油罐热泵加热装置，其特征在于，所述储油罐(7)内设置有温度传感器，所述温度传感器连接有控制器；所述控制器与所述压缩机(1)连接，用于控制所述压缩机(1)的启停。

9.根据权利要求8所述的一种油田储油罐热泵加热装置，其特征在于，所述储油罐(7)的外壁上覆有保温层。

10.根据权利要求9所述的一种油田储油罐热泵加热装置，其特征在于，所述储油罐(7)的内壁上设置有支架，所述冷凝器(3)通过所述支架安装于所述储油罐(7)内。