CN207162129U - 一种固体蓄热电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固体蓄热电锅炉电储热油田原油加热伴热系统，包括热源储热装置和热交换装置，所述热源储热装置为固体蓄热电锅炉。通过高压固体蓄热电锅炉生产热水、热风或蒸汽，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

一种固体蓄热电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伴热装置，尤其涉及油田采油厂和长距离输油管线利用固体蓄热电锅炉进行原油管线和油罐热水、热风或蒸汽加热系统的装置。

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；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

本实用新型将固体蓄热电锅炉应用于油田伴热装置，通过固体蓄热电锅炉产生热水、热风或蒸汽，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固体蓄热电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。通过高压固体蓄热电锅炉生产热水、热风或蒸汽，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固体蓄热电锅炉电储热油田原油加热伴热系统，包括热源储热装置和热交换装置，所述热源储热装置为固体蓄热电锅炉。

优选的是，所述固体蓄热电锅炉包括高压控制柜、保温层、储能体、交换机和风机。

上述任一方案中优选的是，所述保温层形成封闭空间，所述储能体、交换机和风机位于所述保温层内部。

上述任一方案中优选的是，所述交换机与所述储能体通过热收集端相连接。

上述任一方案中优选的是，所述交换机还包括换热输出管道和换热回流管道。

上述任一方案中优选的是，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。

上述任一方案中优选的是，述高压控制柜与所述储能体之间设置有高压接线，所述高压控制柜位于所述保温层外部，所述高压接线穿过所述保温层。

上述任一方案中优选的是，所述高压接线末端设置有多个高压电极，所述高压电极分布于储能体的一侧。

上述任一方案中优选的是，所述高压电极为三相高压电极。

上述任一方案中优选的是，所述储能体高温蓄热镁砖。

上述任一方案中优选的是，所述热交换装置包括原油加热器和/或伴热管路。

上述任一方案中优选的是，所述原油加热器第一端与所述固体蓄热电锅炉的换热输出管道和换热回流管道相连接，所述原油加热器第二端与低温原油输入管连接，所述原油加热器第三端与高温原油输出管连接。

上述任一方案中优选的是，伴热管路为蛇形管换热器，所述蛇形管换热器围绕分布于储油罐。

说明书附图说明

图1 作为本实用新型的一优选实施例的一种固体蓄热电锅炉结构图。

图2作为本实用新型的一优选实施例的一种固体蓄热电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3作为本实用新型的一优选实施例的一种固体蓄热电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。

本实用新型将固体蓄热电锅炉应用于油田伴热装置，通过固体蓄热电锅炉产生热水、热风或蒸汽，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固体蓄热电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。本实用新型提供固体蓄热电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，通过高压固体蓄热电锅炉生产热水、热风或蒸汽，实现夜间电能转换成热能并通过伴热管道进行储热，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，优选了一种固体蓄热电锅炉电储热油田原油加热伴热系统，包括热源储热装置和热交换装置，所述热源储热装置为固体蓄热电锅炉。

如图1所示，在本实施例中，所述固体蓄热电锅炉包括高压控制柜、保温层、储能体、交换机和风机。所述保温层形成封闭空间，所述储能体、交换机和风机位于所述保温层内部。所述交换机与所述储能体通过热收集端相连接。所述交换机还包括换热输出管道和换热回流管道。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。所述高压控制柜与所述储能体通过高压接线连接，所述高压控制柜位于所述保温层外部，所述高压接线穿过所述保温层。所述高压接线末端连接有多个高压电极。所述高压电极分布于储能体的一侧。所述高压电极为三相高压电极。所述储能体为高温蓄热镁砖。通过所述高压电极，高压控制柜将电压传送至储能体，所述储能体内部电压与高温蓄热镁砖相互作用，将电能转化为热能并储存于所述储能体。所述高压电极为多个，并均匀分布在储能体的一侧，使电能转换成的热能在储能体平均分布，减少热能转换时的不均一所导致的热交换损失。所述储能体与交换机通过热收集端相连接，以水蒸气或者热水、热风的形式传递热能。所述交换机换热输出管道和换热回流管道为水蒸气或热水、热风的载体（图1所示为出水管和进水管），所述热输出管道向外输送高温的热水、热风或热蒸气，所述换热回流管道将低温的水或水蒸气回流到交换机重新进行热交换。所述风机向保温层封闭的空间内吹气，确保封闭空间内的空气流动，维持保温层内部温度统一，减少热能分布不均匀所导致的热量传递而造成的热损失。此外，空气经过风机引入固体镁砖得到加热，然后热风直接进行原油加热。

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。所述原油加热器和/或伴热管路分别与所述交换机换热输出管道和换热回流管道连接。从而将热能传递到原油。

如图2所示，在本实施例中，所述原油加热器第一端与所述固体蓄热电锅炉的换热输出管道和换热回流管道相连接，所述原油加热器第二端与低温原油输入管连接，所述原油加热器第三端与高温原油输出管连接。通过原油加热器完成长距离输油管路热交换。

实施例2

在本实施例中，优选了一种固体蓄热电锅炉电储热油田原油加热伴热系统，包括热源储热装置和热交换装置，所述热源储热装置为固体蓄热电锅炉。如图1所示，所述固体蓄热电锅炉包括高压控制柜、保温层、储能体、交换机和风机。所述保温层形成封闭空间，所述储能体、交换机和风机位于所述保温层内部。所述交换机与所述储能体通过热收集端相连接。所述交换机还包括换热输出管道和换热回流管道。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。所述高压控制柜与所述储能体通过高压接线连接，所述高压控制柜位于所述保温层外部，所述高压接线穿过所述保温层。所述高压接线末端连接有多个高压电极。所述高压电极分布于储能体的一侧。所述高压电极为三相高压电极。所述储能体为高温蓄热镁砖。通过所述高压电极，高压控制柜将电压传送至储能体，所述储能体内部电压与高温蓄热镁砖相互作用，将电能转化为热能并储存于所述储能体。所述高压电极为多个，并均匀分布在储能体的一侧，使电能转换成的热能在储能体平均分布，减少热能转化的不均一所导致的热交换损失。所述储能体与交换机通过热收集端相连接，以水蒸气或者热水、热风的形式传递热能。所述交换机换热输出管道和换热回流管道为水蒸气或热水、热风的载体（图1所示为出水管和进水管），所述热输出管道向外输送高温的热水、热风或热水蒸气，所述换热回流管道将低温的水或水蒸气回流到交换机重新进行热交换。所述风机向保温层封闭的空间内吹气，确保封闭空间内的空气流动，维持保温层内部温度统一。空气经过风机引入固体镁砖得到加热，然后热风直接进行原油加热。

如图3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，所述蛇形管换热器围绕分布于储油罐。通过蛇形管换热器实现了油罐伴热热交换。蛇形管换热器更有利于均匀分布于储油罐，确保热能均匀的传递到储油罐，保证储油罐内原油温度的均一。

实施例3

实施例3与实施例1和实施例2相似，不同之处在于实施例3中还包括智能控制系统，所述智能控制系统与固体蓄热电锅炉相连，通过智能控制系统可控制高压电极对电锅炉蓄热的时间，即在夜间电低谷时间段智能启动固体蓄热电锅炉，在白天智能关闭固体蓄热电锅炉。所述智能控制系统中还包括设置于换热输出管道和换热回流管道的流量计、温度传感器和智能控制阀门，通过对流量和温度进行检测，通过阀门调节热能的输出，节约能源的同时可以将原油的温度控制在恒定水平。

本实用新型提供了通过固体电蓄热锅炉产生热风、热水和蒸汽进行原油管道和油罐的油田伴热设计系统及运行方式。高压电通过电热阻板片发热加热固体镁砖从而实现蓄热，空气经过风机引入固体镁砖得到加热，然后热风直接进行原油加热，或者通过加热热水或产生蒸汽，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可采用如下系统：空气经过电蓄热锅炉内的高温蓄热镁砖加热，出来的热风直接进入油田伴热管路对原油进行加热，或者流经换热器后将热量传递给热水或蒸汽，热水或蒸汽再进入油田伴热管路对原油进行加热。

本实用新型具有以下的有益效果：

1）本实用新型综合了固体蓄热电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。利用固体蓄热电锅炉，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) 固体蓄热电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 (13)

1.一种固体蓄热电锅炉电储热油田原油加热伴热系统，包括热源储热装置和热交换装置，其特征在于，所述热源储热装置为固体蓄热电锅炉，所述固体蓄热电锅炉包括高压控制柜和储能体。

2.如权利要求1所述的固体蓄热电锅炉电储热油田原油加热伴热系统，其特征在于，所述固体蓄热电锅炉还包括保温层、交换机和风机。

3.如权利要求2所述的固体蓄热电锅炉电储热油田原油加热伴热系统，其特征在于，所述保温层形成封闭空间，所述储能体、交换机和风机位于所述保温层内部。

4.如权利要求3所述的固体蓄热电锅炉电储热油田原油加热伴热系统，其特征在于，所述交换机与所述储能体通过热收集端相连接。

5.如权利要求4所述的固体蓄热电锅炉电储热油田原油加热伴热系统，其特征在于，所述交换机还包括换热输出管道和换热回流管道。

6.如权利要求5所述的固体蓄热电锅炉电储热油田原油加热伴热系统，其特征在于，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。

7.如权利要求6所述的固体蓄热电锅炉电储热油田原油加热伴热系统，其特征在于，所述高压控制柜与所述储能体之间设置有高压接线，所述高压控制柜位于所述保温层外部，所述高压接线穿过所述保温层。

8.如权利要求7所述的固体蓄热电锅炉电储热油田原油加热伴热系统，其特征在于，所述高压接线末端设置有多个高压电极，所述高压电极分布于储能体的一侧。

9.如权利要求8所述的固体蓄热电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。

10.如权利要求9所述的固体蓄热电锅炉电储热油田原油加热伴热系统，其特征在于，所述储能体为高温蓄热镁砖。

11.如权利要求10所述的固体蓄热电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。

12.如权利要求11所述的固体蓄热电锅炉电储热油田原油加热伴热系统，其特征在于，所述原油加热器第一端与所述固体蓄热电锅炉的换热输出管道和换热回流管道相连接，所述原油加热器第二端与低温原油输入管连接，所述原油加热器第三端与高温原油输出管连接。

13.如权利要求11所述的固体蓄热电锅炉电储热油田原油加热伴热系统，其特征在于，伴热管路为蛇形管换热器，所述蛇形管换热器围绕分布于储油罐。