CN206831830U - 一种电极锅炉电储热油田原油加热伴热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电极锅炉电储热油田原油加热伴热系统，包括热源加热装置和热交换装置，所述热源加热装置包括电极锅炉。通过高压电极锅炉生产热水或蒸汽，利用低电价的电网夜间低谷电，实现夜间电能转换成热能并通过伴热管道或蓄热水罐进行储热，然后在白天或夜间对采油厂管道和油罐及长距离输油管线进行加热，满足油田伴热需求。本实用新型不但可以解决油田伴热加热炉燃烧排放污染问题，而且可以利用电锅炉和储能技术结合对电网进行峰谷差调峰，是有利于石油工业和发电厂及电网电力调峰的节能减排、绿色环保的最佳解决方案。

Description

一种电极锅炉电储热油田原油加热伴热系统

技术领域

本发明涉及原油传输系统和大型油罐的伴热装置，尤其涉及油田采油厂和长距离输油管线利用电极锅炉进行原油管线和油罐的原油加热伴热装置。

背景技术

在原油生产中,有些区块油井生产出的原油粘度较高,有的原油粘度高达5000mPa·s,必须加热60℃以上才能装车外运。这种原油无法进入油田的原油管道集中输送,只能在井口安装原油贮罐(每口井安装1～2个40m3罐),贮存油井生产的原油,然后用罐车外运。即使一般的从井下开采出来的石油中也含有一定成分的蜡，在温度较高的情况下这些蜡溶解在液体中，石油在传输的过程中，由于外部环境温较低，导致石油中的蜡析出并吸附在输油管道上，久而久之，输油管道上的蜡就会越来越多，甚至将管道堵塞，此时操作人员必须将输送管道拆开以清洗其中的蜡，方可继续进行输油作业。因此无论是在石油原油采油厂及其原油储油罐，还是长距离的输油管线，都需要设置专门给输油管道和原油储油罐加热的系统，使得输油管道和油罐内的石油能够保持一定的温度，始终保持液气混合物的状态，方便流动和运输。

因此，无论是油田采出井，采油厂的储油罐和厂内输油管道，以及长距离的原油输油管线，都需要管道和油罐伴热工艺，目前的石油化工企业工艺管道和油罐的伴热方式有四种：

(1)内伴热管道伴热：伴热管安装在工艺管道(即主管)内部，伴热介质释放出来的热量，全部用于补充主管内介质的热损失；

(2)外伴热管伴热：伴热管安装在工艺管道外部，伴热管放出的热量，一部补充主管(即被伴热管)内介质的热损失，另一部分通过保温层散失到四周大气中。当伴热所需的传热量较大(主管温度大于150℃)或主管要求有一定的温升时，需要多管伴热，或采用传热系数大的传热胶坭，填充在常规的外伴热管与主管之间，使它们形成一个连续式的热结合，这样的直接传热优于一般靠对流与辐射的传热；

(3)夹套伴热：夹套伴热管即在工艺管道的外面安装一套管，类似管套式换热器进行伴热；

(4)电伴热：电伴热带安装在工艺管道外部，利用电阻体发热来补充工艺管道的散热损失。

目前石油行业管道伴热及油罐伴热的加热燃料及方式主要有三种，

(1)燃油、燃气、燃煤热水或蒸汽炉；优点：燃料便宜，如果是自采原油或伴生气燃料 成本为零；缺点：燃烧排放高污染，排放不达标，目前多地背环保部门禁止，将来环保压力越来越大。

(2)油井自产原油或伴生气分布式能源热电联产小机组；优点：自采原油或伴生气燃料成本为零，热电联产机组效率高；缺点：燃烧排放高污染，排放不达标，如果上烟气处理设施成本巨大。

(3)电加热方式；分电热水或蒸汽锅炉和管道或油罐包覆电热丝或电热膜进行加热两种；优点：无污染排放，清洁环保；缺点：目前电价高，电费成本高。

申请号为201110384494.4的中国发明专利公开了一种用于原油的太阳能昼夜伴热系统，包括太阳能集热阵列，所述太阳能集热阵列的进水口和出水口分别通过低温水管和高温水管与循环水箱相连，循环水箱通过高温水管与除氧设备相连，除氧设备通过高温水管与相变储热换热器的下部一侧相连，相变储热换热器的下部另一侧通过低温水管与循环水箱相连；所述相变储热换热器的上部设有穿过相变储热换热器的原油输送管。其缺点在于，太阳能集热占用面积较大，易受天气影响，能量提供不能稳定。

实用新型内容

本实用新型将电极锅炉应用于油田伴热装置，通过电极锅炉产生热水或蒸汽，通过换热设备或伴热管路，对低温固化或粘稠的原油进行加热液化，保证油井采出工艺和长途输油管线的正常工作。通过高压电极锅炉生产热水或蒸汽，利用低电价的电网夜间低谷电，实现夜间电能转换成热能并通过伴热管道或大型蓄热水罐内进行储热，然后在白天或夜间对采油厂管道和油罐及长距离输油管线进行加热，满足油田伴热需求。不但可以解决油田伴热加热炉燃烧排放污染问题，而且可以利用电锅炉和储能技术结合对电网进行峰谷差调峰，是有利于石油工业和发电厂及电网电力调峰的节能减排、绿色环保的最佳解决方案。

为了达到以上的技术效果，本实用新型提供了一种电极锅炉电储热油田原油加热伴热系统，包括热源加热装置和热交换装置，所述热源加热装置包括电极锅炉。

优选的是，所述热源加热装置还包括蓄热水罐。

上述任一方案优选的是，所述电极锅炉包括高压电极、保护盾和伺服机构、板式换热器和由电解质水溶液组成的电阻发热体，所述伺服机构控制加热功率。

上述任一方案优选的是，所述热源加热装置还包括炉体保温层和换热器。

上述任一方案优选的是，所述高压电极、保护盾位于锅炉本体内，伺服机构、板式换热器、蓄热水罐和换热器均位于炉体之外。

上述任一方案优选的是，所述换热器设置有换热输出管道和换热回流管道，所述换热器与所述蓄热水罐相连接。

上述任一方案优选的是，所述换热输出管道和所述换热回流管道分别开口于保温层，并与保温层外的热量传输管道相连接。

上述任一方案优选的是，所述高压电极为三相高压电极。

上述任一方案优选的是，所述锅炉炉体内部充满电解质低浓度水溶液。

上述任一方案优选的是，所述蓄热水罐包括罐体、上下水布水器和分层温度探头。

上述任一方案优选的是，所述热交换装置包括原油加热器和/或伴热管路。

上述任一方案优选的是，所述油罐伴热管路为蛇形管换热器，所述蛇形管换热器围绕并分布于储油罐内部底部。

附图说明

图1作为本实用新型的一优选实施例的一种电极锅炉电储热油田原油加热伴热系统长距离输油管路热交换装置示意图。

图2作为本实用新型的一优选实施例的一种电极锅炉电储热油田原油加热伴热系统油罐伴热热交换装置示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本使用新型，下面结合具体实施例对本发明作详细的说明。但是，显然可对本发明进行不同的变型和改型而不超出后附权利要求限定的本发明更宽的精神和范围。因此，以下实施例是具有示例性的而没有限制的含义。

本实用新型将电极锅炉应用于油田伴热装置，通过电极锅炉产生热水或蒸汽，通过换热设备或伴热管路，对低温固化或粘稠的原油进行加热液化，利用本实用新型提供的高压电极锅炉电储热装置保证了油井采出工艺和长途输油管线的正常工作。本实用新型提供电极锅炉电储热油田原油加热伴热系统利用低电价的电网夜间低谷电，通过高压电极锅炉生产热水或蒸汽，实现夜间电能转换成热能并通过伴热管道和蓄热水罐进行储热，然后在白天或夜间对采油厂管道和油罐及长距离输油管线进行加热，满足油田伴热需求。不但可以解决油田伴热加热炉燃烧排放污染问题，而且可以利用电锅炉和储能技术结合对电网进行峰谷差调峰，是有利于石油工业和发电厂及电网电力调峰的节能减排、绿色环保的最佳解决方案。

实施例1

在本实施例中，优选了一种电极锅炉电储热油田原油加热伴热系统，包括热源加热装置 和热交换装置，所述热源加热装置包括电极锅炉。所述电极锅炉包括高压电极、保护盾和伺服机构、板式换热器和由电解质水溶液组成的电阻发热体，所述伺服机构控制加热功率。所述高压电极为三相高压电极。所述电阻发热体就是电解质低浓度水溶液。

在本实施例中，所述热源加热装置还包括保温层和换热器。所述保温层和锅炉本体内部包括高压电极、保护盾，其他设备如伺服机构、板式换热器、原油换热器均位于锅炉本体外部。所述高压三相电极浸入在电解质水溶液中，把水溶液作为电阻发热体直接放热进行电能到热能的转换，所述的电解质水溶液作为一次循环工质通过板式换热器将热量进一步传递给加热原油的热水。

在本实施例中，所述的电极锅炉也可为蒸汽锅炉，产生的蒸汽可直接作为油田管线和油罐的加热伴热热源，通过原油换热器或油罐底部的加热管路，对原油进行加热。

在本实施例中，所述热交换装置包括原油加热器和/或伴热管路。如图1所示，所述原油加热器管侧走被加热的原油，加热器壳侧走蓄热水罐来的高温水或电极锅炉直接产生的蒸汽。

实施例2

实施例2与实施例1相似，不同之处在于实施例2用于油罐伴热热交换。实施例2中所述热交换装置包括蛇形管换热器。如图2所示，在本实施例中，热交换装置为伴热管路，所述伴热管路为蛇形管换热器，所述蛇形管换热器分布于储油罐内部底部。通过蛇形管换热器实现了油罐内部原油的加热。蛇形管换热器更有利于均匀分布于储油罐内部，确保热能均匀的传递给储油罐内的原油。

实施例3

在本实施例中，所述保温层及锅炉本体内布置有高压电极、保护盾和电解质水溶液，其他装置如伺服机构、板式换热器、蓄热水罐、板式换热器和原油加热器均位于锅炉本体外部。所述高压三相电极通过电解质水溶液直接进行电能到热能的转换，所述电解质水溶液通过与板式换热器将热量进一步传递给加热原油的储存在蓄热水罐内的热水。进一步的，如图1所示，所述电极锅炉与所述蓄热水罐相连接，电极锅炉将能量转化为热能并储存于所述蓄热水罐。所需蓄水罐与原油换热器相连接，热能以热水或蒸汽的形式从换热器管侧输入和壳侧较低温度的原油进行换热。

原油加热器与蓄热水罐来的热水管路或蒸汽管路连接，所述热交换装置包括原油加热器和/或伴热管路。与实施例1和实施例2类似，实施例3通过原油加热器实现长距离输油管路的热交换，通过蛇形管换热器实现了油罐原油的加热和伴热热交换。

本实用新型通过电极锅炉产生热水和蒸汽进行原油管道和油罐的油田伴热，高压电通过 高压电极对电解质水溶液进行放电加热，产生热水或蒸汽再进入伴热管路对原油管道和油罐进行加热。

利用本实用新型提供的装置采用的工艺流程采用如下系统：三相高压电极在充满电解质低浓度的水溶液中放电发热，电解质水溶液成为一个大的发热电阻，使电能直接转换为热能，从而产生高温热水储存于蓄热水罐或直接产生蒸汽，然后通过采油厂内的管道和油罐伴热系统对原油进行加热。如果是长距离输油管线中间的加热站，则用电极锅炉替换原有的燃油或燃气加热炉，用电极锅炉生产的热水或蒸汽，通过热水或蒸汽与原油换热的换热器，将原油加热到80-90度左右再继续进行输送。

本实用新型具有以下的有益效果：

1)本实用新型综合了电极锅炉技术以及原油管道及油罐伴热技术的优势，解决了油田原油加热炉的污染排放问题，同时也可利用低谷电解决电网峰谷电平衡问题。利用电极锅炉，可以在夜间，用电低谷时间段或者吸收消纳风电资源，通过原油管道和油罐伴热进行储能，满足电网峰谷差深调峰，既能响应油田伴热的用热需求，又能摒弃原来燃烧原油和伴生气的加热炉造成的大气污染。

2)电极锅炉设备也可以与原有伴生气炉或内燃机热电联产的加热炉互为备用，提高油田原油加热系统的可靠性。

3)最大限度地为新能源提供上网空间，有效缓解可再生能源消纳困境。

4)随着大气污染治理和各地对燃油燃气和燃煤的原油加热炉的烟气排放等政策的逐步落实，清洁环保的电热锅炉系统在油田伴热市场拥有广阔的发展空间。

Claims (11)

1.一种电极锅炉电储热油田原油加热伴热系统，包括热源加热装置和热交换装置，其特征在于，所述热源加热装置为电极锅炉，所述电极锅炉包括高压电极、保护盾和伺服机构。

2.如权利要求1所述的电极锅炉电储热油田原油加热伴热系统，其特征在于，还包括热源储热装置，所述热源储热装置为蓄热水罐。

3.如权利要求1或2所述的电极锅炉电储热油田原油加热伴热系统，其特征在于，所述电极锅炉还包括板式换热器和由电解质水溶液构成的电阻发热体，所述伺服机构控制加热功率。

4.如权利要求3所述的电极锅炉电储热油田原油加热伴热系统，其特征在于，所述电极锅炉还包括保温层。

5.如权利要求4所述的电极锅炉电储热油田原油加热伴热系统，其特征在于，所述电极锅炉包括锅炉本体和其他管线联接系统，所述保温层包裹电极锅炉本体，所述锅炉本体内包括高压电极、保护盾和伺服机构，所述其他管线联接系统包括板式换热器、蓄热水罐和水油换热器，所述其他管线联接系统位于锅炉本体外部。

6.如权利要求5所述的电极锅炉电储热油田原油加热伴热系统，其特征在于，所述水油换热器管侧走被加热的原油，所述水油换热器壳侧走蓄热水罐来的高温水或电极锅炉直接产生的蒸汽。

7.如权利要求6所述的电极锅炉电储热油田原油加热伴热系统，其特征在于，所述高压电极为三相高压电极。

8.如权利要求7所述的电极锅炉电储热油田原油加热伴热系统，其特征在于，所述锅炉本体内充满低浓度电解质水溶液。

9.如权利要求8所述的电极锅炉电储热油田原油加热伴热系统，其特征在于，所述蓄热水罐包括罐体、上下水布水器和分层温度探头。

10.如权利要求9所述的电极锅炉电储热油田原油加热伴热系统，其特征在于，所述热交换装置包括原油加热器和/或伴热管路。

11.如权利要求10所述的电极锅炉电储热油田原油加热伴热系统，其特征在于，所述伴热管路为油罐伴热管路，所述油罐伴热管路为蛇形管换热器，所述蛇形管换热器盘绕分布于储油罐内部的底部区域对罐内原油进行加热。