CN208382969U - 油田注汽锅炉干空气能与水相热交换降温系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于干空气能空调技术领域，特别是油田注汽锅炉干空气能与水相热交换降温系统，换热器换热管的出水口通过第一冷却介质常开出口阀管接冷却介质出流管，膨胀水箱的出水口通过冷却介质常开进口阀管接冷却泵的进水口，冷却泵的出水口通过第二冷却介质常开出口阀管接换热器换热管的进水口，喷淋水泵的出水口管接喷淋水进流管，喷淋水进流管同时连接布水阀的进水口，布水阀的出水口分别管接喷淋头的进水口；第一液位开关、第二液位开关电连接控制器，控制器电连接风机、冷却泵、排污电磁阀和喷淋水泵。本实用新型能够回收利用高温污水，实现污水的深度利用，验证污水用于干空气能降温技术的可行性和实用性。

Description

油田注汽锅炉干空气能与水相热交换降温系统

技术领域

本实用新型属于干空气能空调技术领域，特别是油田注汽锅炉干空气能与水相热交换降温系统。

背景技术

风城油田作业有95%的锅炉在回用净化污水，在回用净化污水的过程中，回用的净化污水温度逐年升高，使现有的锅炉柱塞泵的耐温、耐腐蚀性能也不适应现场生产情况，故障频率高，导致锅炉频繁停炉，因此高温净化污水所带来的柱塞泵降温问题已成为保证油田正常生产急需要解决的问题。蒸汽干度作为油田注汽锅炉安全运行中的一个重要参数，也是影响稠油热采效果的一个重要指标。蒸汽干度采样需要通过换热器将蒸汽冷却成凝结水，如果在采用冷源对柱塞泵和锅炉房降温冷却的同时，利用这同一个冷源将蒸汽干度采样用蒸汽进行冷凝，将一举三得，节约投资，简化生产设备，形成一个降温系统，是一个综合而完善的解决方案。对于风城油田作业区而言，利用干空气能制冷，是低能耗，且特别适合于在风城油田作业区使用的节能制冷方式。风城油田回用的净化污水温度在逐年升高，已从最初的60℃升高至目前的90℃左右，后续还将升高至130℃。

由于温度升高，锅炉房内电子电气设备工作在高温环境中，增加了故障机率，减少使用寿命。特别是作为锅炉控制最主要部件PLC，以达到工作温度的上限，同时，锅炉房内温度的升高也对现场人员的正常工作造成了影响，不利于人性化管理。风城油田作业区常用的方法是配备一台冷水机，采用的就是蒸汽压缩式制冷。但是由于制冷不够，柱塞泵常维护，故障率多，导致频繁停炉。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种油田注汽锅炉干空气能与水相热交换降温系统，能够回收利用高温污水，实现污水的深度利用，验证污水用于干空气能降温技术的可行性和实用性。

本实用新型将高温污水进入干空气能降温设备（罐体）中，然后进过换热后，将冷却介质冷却，再进入柱塞泵中冷却柱塞泵密封件；并且高温污水蒸发使干空气变湿，使空气接近饱和，温度降低，送入锅炉房降温。

本实用新型的目的是这样实现的：一种油田注汽锅炉干空气能与水相热交换降温系统，包括喷淋器和换热器，换热器的机壳为呈圆柱状的罐体，在罐体内的下部设置有喷淋水回收池，在喷淋水回收池内配装第一液位开关、第三双金属温度计、第二液位开关及受喷淋水回收池内所蓄积喷淋水液位控制而打开或关闭的浮球阀，罐体内的上部配合固设有换热管及以包围换热管的方式将换热管内置其中且与换热管相互交错设置在一起的淋水填料，罐体上端设置有将淋水填料露置在外的罐口且罐口竖直向上，换热器的罐口安装有喷淋器，喷淋器的正上方安装有悬空配装风机，喷淋器所有喷头分为第一喷淋头和第二喷淋头，所有喷头的喷口竖直向下朝向罐口，风机的进风口竖直向下指向罐口，风机的进风口出风口竖直向上对接通风管道的进风口，通风管道的出风口竖直向上，换热器换热管的出水口通过第一冷却介质常开出口阀管接冷却介质出流管，冷却介质出流管安装有第二双金属温度计，膨胀水箱的出水口通过冷却介质常开进口阀管接冷却泵的进水口，冷却泵的出水口通过第二冷却介质常开出口阀管接换热器换热管的进水口，连接冷却泵的出水口与第二冷却介质常开出口阀的进水口的管线安装有第一双金属温度计，连接第二冷却介质常开出口阀和换热器换热管的进水口的管线通过冷却介质常关排污阀管接第一排污管，罐体周壁下部一侧设有连通喷淋水回收池的进水孔，常开补水阀管接进水孔，进水孔通过柔性管连通浮球阀的进水口，罐体周壁底部设有连通喷淋水回收池的排污孔，排污孔依次通过常开排污球阀、排污电磁阀管接第二排污管，罐体周壁下部另一侧设有连通喷淋水回收池的出水孔，出水孔通过喷淋水泵进口阀管接喷淋水泵的进水口，喷淋水泵的出水口管接喷淋水进流管，喷淋水进流管同时连接第一布水阀和第二布水阀各自的进水口，喷淋水进流管安装有常关冲洗阀，第一布水阀的出水口管接第一喷淋头的进水口，第二布水阀的出水口管接第二喷淋头的进水口；第一液位开关、第二液位开关以分别单向通信控制器的模式电连接控制器，控制器以控制风机、冷却泵、排污电磁阀、第一液位开关、第二液位开关和喷淋水泵分别开闭或运行的模式电连接风机、冷却泵、排污电磁阀和喷淋水泵。

本实用新型安装在油田注汽锅炉房降温技术的设备上，其利用干空气能制冷系统的工作原理是：干燥的空气可以容纳较多的水汽，以自来水（水相）为制冷剂，干空气在吸收水汽由干变湿的过程中为本实用新型提供制冷动力，而水在由液态变为气态的过程中可吸收热量，从而通过热交换达到降温的技术效果。与传统制冷机组相比，本实用新型所用干空气能制冷不使用氟里昂和其他非环境友好型化学制冷物质；因此，干燥的空气属环保能源，而且本实用新型运作的耗电量仅为传统空调的20%。

本实用新型的简要操作步骤为：将干空气先依次通过换热管和填料，喷淋水从上方使换热管表面和填料润湿。当空气通过换热管时，换热管表面的喷淋水从管内的冷却水中吸热蒸发进入空气，使得冷却水温度降低，空气相对湿度增加。降温的冷却水用于冷却柱塞泵（循环喷淋水泵）；空气继续经过填料，填料表面的水蒸气蒸发吸热进入空气，使空气接近饱和，温度降低，由风机送入锅炉房制冷。本实用新型可以通过风机的高低速档位来控制锅炉房温度；由浮球高液位和低液位来控制整套柱塞泵冷却，高液位时停止补水，低液位时开启补水阀并关闭冷却柱塞泵，保护冷却柱塞泵。 当液位高于高位时，则补水阀关闭；当液位降低至低位时，补水阀打开且循环泵停止。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：常年干燥的地区，其空气相对湿度较低，但其所拥有的吸收水蒸气以提供冷量的能力可以说是取之不尽，用之不竭，完全适用于油田注汽锅炉的现场应用；本实用新型可解决夏季气温较高时冷水机冷却能力不够的问题，并且不局限于冷却介质为清水，可大大利用污水的回用率，并且无氟利昂等制冷剂，节能环保。

附图说明

图1为本实用新型的局部透视结构示意图。

具体实施方式

一种油田注汽锅炉干空气能与水相热交换降温系统，如图1所示，包括喷淋器和换热器，换热器的机壳为呈圆柱状的罐体T01，在罐体T01内的下部设置有喷淋水回收池，在喷淋水回收池内配装第一液位开关LT01、第三双金属温度计TI03、第二液位开关LT02及受喷淋水回收池内所蓄积喷淋水液位控制而打开或关闭的浮球阀V10，罐体T01内的上部配合固设有换热管及以包围换热管的方式将换热管内置其中且与换热管相互交错设置在一起的淋水填料，罐体T01上端设置有将淋水填料露置在外的罐口且罐口竖直向上，换热器的罐口安装有喷淋器，喷淋器的正上方安装有悬空配装风机F01，喷淋器所有喷头分为第一喷淋头和第二喷淋头，所有喷头的喷口竖直向下朝向罐口，风机F01的进风口竖直向下指向罐口，风机F01的进风口出风口竖直向上对接通风管道的进风口，通风管道的出风口竖直向上，换热器换热管靠近其自身出水口的管段安装有排气阀V13，换热器换热管的出水口通过第一冷却介质常开出口阀V3管接冷却介质出流管，冷却介质出流管安装有第二双金属温度计TI02，膨胀水箱G01的出水口通过冷却介质常开进口阀V1管接冷却泵P01的进水口，冷却泵P01的出水口通过第二冷却介质常开出口阀V2管接换热器换热管的进水口，连接冷却泵P01的出水口与第二冷却介质常开出口阀V2的进水口的管线安装有第一双金属温度计TI01，连接第二冷却介质常开出口阀V2和换热器换热管的进水口的管线通过冷却介质常关排污阀V4管接第一排污管，罐体T01周壁下部一侧设有连通喷淋水回收池的进水孔，常开补水阀V9管接进水孔，进水孔通过柔性管连通浮球阀V10的进水口，罐体T01周壁底部设有连通喷淋水回收池的排污孔，排污孔依次通过常开排污阀V11、排污电磁阀V12管接第二排污管，罐体T01周壁下部另一侧设有连通喷淋水回收池的出水孔，出水孔通过喷淋水进口阀V5管接喷淋水泵P02的进水口，喷淋水泵P02的出水口管接喷淋水进流管，喷淋水进流管同时连接第一喷淋阀V7和第二喷淋阀V6各自的进水口，喷淋水进流管安装有常关冲洗阀V8，第一喷淋阀V7的出水口管接第一喷淋头的进水口，第二喷淋阀V6的出水口管接第二喷淋头的进水口；第一液位开关LT01、第二液位开关LT02以分别单向通信控制器K的模式电连接控制器K，控制器K以控制风机F01、冷却泵P01、排污电磁阀V12、第一液位开关LT01、第二液位开关LT02和喷淋水泵P02分别开闭或运行的模式电连接风机F01、冷却泵P01、排污电磁阀V12和喷淋水泵P02。

本实用新型的工作流程：①喷淋水泵将喷淋水箱内的水送入布水装置向下布水，使换热管束和填料润湿；②冷却介质为闭式循环，从柱塞泵回来的冷却介质回液通过冷却泵进入换热管束的管程；③环境空气由空气进口依次分别经过进风百叶窗、换热管束外、填料，与喷淋水发生热质交换后，将冷却介质和环境空气降温，以达到提供两种冷源的目的；④降温后的冷却介质送入需要水冷的生产设备处，降温后的环境空气经过除沫器后由风机送入室内进行空气调节或直接排入大气；⑤在冷却泵入口设置膨胀水箱，起到吸收膨胀、系统定压、补水的作用。

本实用新型各个阀门开闭状态功能列表

阀门序号	阀门名称	开关状态
			V1	冷却泵进口阀	常开
V2	冷却泵出口阀	常开
			V3	冷却介质出口阀	常开
V4	冷却介质排污阀	常关，未经允许不得打开。
			V5	喷淋水泵进口阀	布水和冲洗时开
V6	填料布水阀	布水时开，冲洗时与V7选一开或均开。
			V7	换热管束布水阀	布水时开，冲洗时与V6选一开或均开。
V8	冲洗阀	常关，冲洗过滤网、管束、填料时打开。
			V9	喷淋水箱补水阀	常开
V10	喷淋水箱浮球阀	随液位自动开关
			V11	喷淋水箱自动排污球阀	常开
V12	喷淋水箱自动排污电磁阀	程序自动控制
			V13	换热管束排气阀	排气时打开

本实用新型各种工况的运行：准备工作：1）检查阀门及仪表状态：确保阀门V1、V2、V3、V5、V6、V7、V9、V11处于开启状态；确保阀门V4、V8、V12、V13处于关闭状态；确保浮球阀V10能够正常浮起和落下，开关正常；确保三通挡板位置正确，确保排入环境的通道和送入室内的通道至少有一个畅通，严禁两个通道同时关闭。2）检查2个液位开关是否正常，保证喷淋水箱液位处于正常；3）检查膨胀水箱内冷却介质液位，保证距水箱最低点的距离>5cm；4）动力电源检查：给本实用新型送电；打开控制器(电气控制柜)，合上总电源开关、喷淋水泵、冷却泵、风机、电磁阀空气开关。

双冷源运行：1）操作三通挡板，向室内送风；2）阀门状态如上条；3）在控制器(电气控制柜)面板上，将冷却泵置于启动、喷淋水泵置于自动、风机置于高速/低速、电磁阀置于自动，本实用新型即进入双冷源自动运行状态，同时提供冷却介质和冷风；4）运行过程中，控制器将会根据两个液位开关指示的液位高低停止或启动喷淋水泵；5）运行过程中，电磁阀将每4h开启一次进行排污，每次排污时间10min，完成后自动关闭；6）运行中可根据锅炉房内的温度调整风机的高低速运行状态；7）随着喷淋水的消耗，浮球阀浮球下降，阀门开启，将会随时向喷淋水箱中补充喷淋水。

仅向室内提供冷风（锅炉房内温度>32℃）：1）确保阀门V5、V6、V9、V11处于开启状态，阀门V1、V2、V3、V4、V7、V8、V12、V13处于关闭状态；2）操作三通挡板，向室内送风；3）在控制器(电气控制柜)面板上，将冷却泵置于停止、喷淋水泵置于自动模式、风机置于高速/低速模式、电磁阀置于自动模式，本实用新型即仅向室内提供冷风。

仅向柱塞泵提供冷却介质（锅炉房内温度≤32℃）：1）环境温度>15℃时：确保阀门V1、V2、V3、V5、V7、V9、V11处于开启状态，阀门V4、V6、V8、V12、V13处于关闭状态；操作三通挡板，将空气直接排入环境；在控制器(电气控制柜)面板上，将冷却泵置于启动模式、喷淋水泵置于自动模式、风机置于高速/低速模式、电磁阀置于自动模式。2）环境温度≤15℃：确保阀门V1、V2、V3处于开启状态，阀门V4、V5、V6、V7、V8、V9、V11、V12、V13处于关闭状态；操作三通挡板，将空气直接排入环境；在控制器(电气控制柜)面板上，将冷却泵置于启动模式、喷淋水泵置于停止模式、风机置于高速/低速模式、电磁阀置于停止模式；此时，不利用干空气能，仅通过空气的强制对流冷却管内的冷却介质，同时也可防止喷淋水结冻损坏本实用新型；执行长期停机清理喷淋水程序。3）环境温度≤5℃：确保阀门V1、V2、V3处于开启状态，阀门V4、V5、V6、V7、V8、V9、V11、V12、V13处于关闭状态；操作三通挡板，将空气直接排入环境；在控制器(电气控制柜)面板上，将冷却泵置于启动模式、喷淋水泵置于停止模式、风机置于停止模式、电磁阀置于停止模式；此时，通过自然冷却使管内的冷却介质降温，这样可以达到开式冷却水系统无法做到的即提供冷却介质又无需担心冷却介质结冻的目标。

Claims (1)

1.一种油田注汽锅炉干空气能与水相热交换降温系统，包括喷淋器和换热器，其特征在于：换热器的机壳为呈圆柱状的罐体，在罐体内的下部设置有喷淋水回收池，在喷淋水回收池内配装第一液位开关、第三双金属温度计、第二液位开关及受喷淋水回收池内所蓄积喷淋水液位控制而打开或关闭的浮球阀，罐体内的上部配合固设有换热管及以包围换热管的方式将换热管内置其中且与换热管相互交错设置在一起的淋水填料，罐体上端设置有将淋水填料露置在外的罐口且罐口竖直向上，换热器的罐口安装有喷淋器，喷淋器的正上方安装有悬空配装风机，喷淋器所有喷头分为第一喷淋头和第二喷淋头，所有喷头的喷口竖直向下朝向罐口，风机的进风口竖直向下指向罐口，风机的进风口出风口竖直向上对接通风管道的进风口，通风管道的出风口竖直向上，换热器换热管的出水口通过第一冷却介质常开出口阀管接冷却介质出流管，冷却介质出流管安装有第二双金属温度计，膨胀水箱的出水口通过冷却介质常开进口阀管接冷却泵的进水口，冷却泵的出水口通过第二冷却介质常开出口阀管接换热器换热管的进水口，连接冷却泵的出水口与第二冷却介质常开出口阀的进水口的管线安装有第一双金属温度计，连接第二冷却介质常开出口阀和换热器换热管的进水口的管线通过冷却介质常关排污阀管接第一排污管，罐体周壁下部一侧设有连通喷淋水回收池的进水孔，常开补水阀管接进水孔，进水孔通过柔性管连通浮球阀的进水口，罐体周壁底部设有连通喷淋水回收池的排污孔，排污孔依次通过常开排污球阀、排污电磁阀管接第二排污管，罐体周壁下部另一侧设有连通喷淋水回收池的出水孔，出水孔通过喷淋水泵进口阀管接喷淋水泵的进水口，喷淋水泵的出水口管接喷淋水进流管，喷淋水进流管同时连接第一布水阀和第二布水阀各自的进水口，喷淋水进流管安装有常关冲洗阀，第一布水阀的出水口管接第一喷淋头的进水口，第二布水阀的出水口管接第二喷淋头的进水口；第一液位开关、第二液位开关以分别单向通信控制器的模式电连接控制器，控制器以控制风机、冷却泵、排污电磁阀、第一液位开关、第二液位开关和喷淋水泵分别开闭或运行的模式电连接风机、冷却泵、排污电磁阀和喷淋水泵。