CN220081590U - 一种适用于油田井场的离网型风力制热机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于油田井场的离网型风力制热机组，包括风力机机组、空气源热泵机组、发电机组、储热罐、换热器，风力机机组用于为空气源热泵机组供能，空气源热泵机组用于为用热区供热，空气源热泵机组包括冷凝器，冷凝器通过热水出管路与储热罐相连，储热罐与换热器相连，换热器通过冷水管路与冷凝器相连，空气源热泵机组还包括压缩机、蒸发器、膨胀阀。涉及风力制热设备技术领域，将热泵技术应用于风力制热机组中，通过风力机转动的机械能带动热泵机组工作，将产生的热量储存于储热罐中以提供稳定热源，通过换热器向井场提供热源，风力弱时由柴油发电机向压缩机进行补能，提高了风力制热机组的制热效率和供热稳定性。

Description

一种适用于油田井场的离网型风力制热机组

技术领域

本实用新型属于风力制热设备技术领域，具体为一种适用于油田井场的离网型风力制热机组。

背景技术

近年来，国家出台多项政策鼓励可再生能源开发利用。风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。中国风能储量很大、分布面广，东南沿海地区风资源丰富，开发利用潜力巨大。

油田部分偏远井场井口原油温度低同时井口伴生气量少无法满足原油加热需求，原油粘稠不易外输，常采用电加热炉提高原油温度，造成能耗较高、碳排放量大、投资经济性差。沿海地区的油田井场风资源丰富，利用风力制热技术可充分利用风力资源，避免弃风现象造成资源浪费，同时解决偏远井场的用能问题。目前，现有的风力制热机大多由垂直轴风力机与压缩机构成，通过直接压缩空气制热，制热效率低。

在申请号：CN202120608074.9的中国专利申请中，公开了一种液体搅拌式风力制热机组，包括风机叶片、传动长轴和增速器、联轴器、搅拌制热器、储能装置以及压缩机，搅拌制热器包括搅拌桶、阻流板、转子叶片和搅拌器主轴，阻流板设置在搅拌桶内壁上，转子叶片设置在搅拌器主轴上，转子叶片相对于搅拌器主轴的径向顺时针/逆时针偏转α角，传动长轴的上端安装风机叶片，传动长轴的下端依次穿过增速器、联轴器和搅拌制热器与压缩机连接，搅拌器主轴通过联轴器与传动长轴固定在一起，储能装置与搅拌制热器连接，搅拌制热器内部填充液体工质。本实用新型提供的液体搅拌式风力制热机组，可提高风力制热机组的制热效率，对实现节能减排有重要的意义。

在申请号：CN202121491990.5的中国专利申请中，公开的一种分布式风力压缩制热系统，包括安置箱、制热装置和供热装置，所述制热装置包括垂直叶片、驱动轴、液环压缩机、减压阀、气液分离器、泵、进气管和出气管，所述液环压缩机设于安置箱内一侧，所述驱动轴可旋转设于安置箱上且一端与液环压缩机相连，所述垂直叶片固接于驱动轴另一端，所述气液分离器设于安置箱内另一侧，所述气液分离器与液环压缩机通过进气管相连，所述出气管一端与气液分离器相连且另一端连接于液环压缩机的一侧。本实用新型属于风力制热技术领域，具体是一种通过液环压缩机对气体进行压缩产生热量，通过气液分离器转移热量，具有体积小、制热效率高、便于分布式安装等优点的一种分布式风力压缩制热系统。

在申请号：CN202122887225.1的中国专利申请中，公开了一种基于风磁涡电流的同心式发电制热一体机，包括发电制热机构和风能驱动构件，发电制热机构包括外壳、转子、固定柱、发电部分和制热部分，转子设在外壳内，转子内设有空腔，固定柱设在空腔内且固定在外壳上，发电部分包括外定子和外永磁体，外定子固定在外壳内侧，外永磁体固定在转子外侧，制热部分包括水套、内定子和内永磁体，水套固定套设在固定柱外侧，水套内设有水，内定子固定套设在水套外侧，固定柱、水套、内定子、转子和外壳均为同心设置，风能驱动构件包括叶片和转体，叶片固定在转体上，转体和转子相连，结构简单，能量转化次数少，能量转化效率高，集风力发电和风力制热为一体。

在申请号：CN202111316261.0的中国专利申请中，提供了一种集风式风热机组，属于风力制热技术领域，具体包括依次连接的集风装置、风能收集系统和热泵系统，风能收集系统和热泵系统安装在地面上，集风装置包括集风器和集风塔，集风器通过旋转机构安装在集风塔上方，集风器设置为喇叭口状，喇叭口的大口径一侧为进风口，喇叭口的小口径一侧为出风口，集风器的中部区域设有风速调节机构，风速调节机构用于调节流出出风口的风速；风能收集系统包括风轮和齿轮箱，集风器与风轮连接，齿轮箱的一端与风轮通过风轮传动轴连接；热泵系统包括压缩机，齿轮箱的另一端与压缩机通过齿轮箱传动轴连接。通过本申请的处理方案，适用于超低风速区，提高了系统稳定性。

以上现有技术均未考虑风力随机性和间歇性对供热系统的影响，不能在间歇性风速环境下稳定供热，风力制热机组的供热量与现场的用热需求难以较好匹配，导致供热效率低。因此，急需一种适用于油田井场的能够确保制热效率和供热稳定性的风力制热机组。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种适用于油田井场的离网型风力制热机组，以解决上述背景技术中提出的问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种适用于油田井场的离网型风力制热机组，包括风力机机组、空气源热泵机组、发电机组、储热罐、换热器，所述风力机机组用于为空气源热泵机组供能，所述空气源热泵机组用于为用热区供热，空气源热泵机组包括冷凝器，所述冷凝器通过热水出管路与储热罐相连，所述储热罐与换热器相连，所述换热器通过冷水管路与冷凝器相连。

优选的，所述空气源热泵机组还包括压缩机、蒸发器、膨胀阀，冷媒介质管路将所述压缩机、所述冷凝器、所述膨胀阀、所述蒸发器连接，形成循环回路。

优选的，所述发电机组用于为空气源热泵补能。

优选的，所述风力机机组包括风机叶片、偏航装置、增速器、传动轴，所述风机叶片与偏航装置连接，根据风向调整风机叶片朝向以得到最大风速，所述风机叶片通过增速箱将机械能传给所述传动轴，所述传动轴带动压缩机工作。

优选的，所述发电机组包括柴油发电机、备用电机，所述柴油发电机与备用电机连接，所述备用电机与压缩机相连。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

本实用新型中，将热泵技术应用于风力制热机组中，通过风力机转动的机械能带动热泵机组工作，将产生的热量储存于储热罐中以提供稳定热源，通过换热器向井场提供热源，风力弱时由柴油发电机向压缩机进行补能，提高了风力制热机组的制热效率和供热稳定性。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图中：1、风机叶片；2、偏航装置；3、增速器；4、压缩机；5、蒸发器；6、冷凝器；7、膨胀阀；8、备用电机；9、柴油发电机；10、储热罐；11、传动轴；12、换热器。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例：

一种适用于油田井场的离网型风力制热机组，如图1所示，包括风力机机组、空气源热泵机组、发电机组、储热罐10、换热器12，风力机机组用于为空气源热泵机组供能，空气源热泵机组用于为用热区供热，空气源热泵机组包括冷凝器6，冷凝器6通过热水出管路与储热罐10相连，储热罐10与换热器12相连，换热器12通过冷水管路与冷凝器6相连。空气源热泵机组还包括压缩机4、蒸发器5、膨胀阀7，冷媒介质管路将压缩机4、冷凝器6、膨胀阀7、蒸发器5连接，形成循环回路。

进一步的，发电机组用于为空气源热泵补能。

通过采用上述技术方案：

通过设置储热罐10，在无风状态或风速低时可实现持续供热，确保供热热源稳定，也可通过柴油发电机9驱动备用电机8带动压缩机工作。

通过采用离网运行，减少对电网和气网的依赖，有效降低碳排放量。

在一种可能的实施方式中，空气源热泵机组还包括压缩机4、蒸发器5、膨胀阀7，冷媒介质管路将压缩机4、冷凝器6、膨胀阀7、蒸发器5连接，形成循环回路。

通过采用上述技术方案：

高温冷媒进入冷凝器6与水进行热交换提升水温，产生的热水通过储热罐10将热量储存，热量通过换热器12用于给井场原油提供稳定热源，释放热量后的冷媒进入膨胀阀7降压，压力下降后低温冷媒具备吸热蒸发的能力，低温冷媒进入蒸发器5与外界热空气进行热交换，此时冷媒温度比外界气温低得多，这样冷媒才能从空气中吸收热量带回压缩机4。

在一种可能的实施方式中，风力机机组包括风机叶片1、偏航装置2、增速器3、传动轴11，风机叶片1与偏航装置2连接，根据风向调整风机叶片1朝向以得到最大风速，风机叶片1通过增速箱3将机械能传给传动轴11，传动轴11带动压缩机4工作。

通过采用上述技术方案：

风力驱动风力机叶片1旋转，偏航装置2根据风向调整叶片朝向以得到最大风速，叶片1旋转通过增速器3带动传动轴11旋转，传动轴11带动压缩机4活塞往复运动压缩冷媒介质得到高温冷媒。

在一种可能的实施方式中，发电机组包括柴油发电机9、备用电机8，柴油发电机9与备用电机8连接，备用电机8与压缩机4相连。

通过采用上述技术方案：

机组配有柴油发电机9和备用发电机8，在风力条件较差长时间无法驱动传动轴11转动或储热罐10储热不足时，机组切换至备用动力系统，此时柴油发电机9作为临时电源，柴油发电机9发电驱动备用电机8工作，备用电机8在磁场力的作用下高速旋转把电能转换成机械能带动空气源热泵机组的压缩机4工作，压缩机4活塞往复运动压缩冷媒介质得到高温冷媒。

上述技术方案具备以下有益效果：

1、可实现由风能驱动空气源热泵机组，在风力条件好的地区，实现持续、高效的将热量从温度较低环境转移至温度较高环境，达到节能减排的目的；

2、风力机机组配备了偏航装置2，最大效率利用风能；

3、该离网型风力制热机组设置储热罐10，在无风状态或风速低时可实现持续供热，确保供热热源稳定，也可通过柴油发电机9驱动备用电机8带动压缩机工作。

4、该离网型风力制热机组采用离网运行，减少对电网和气网的依赖，有效降低碳排放量。

工作原理，参照图1，使用时，风力驱动风力机叶片1旋转，偏航装置2根据风向调整叶片朝向以得到最大风速，叶片1旋转通过增速器3带动传动轴11旋转，传动轴11带动压缩机4活塞往复运动压缩冷媒介质得到高温冷媒。

高温冷媒进入冷凝器6与水进行热交换提升水温，产生的热水通过储热罐10将热量储存，热量通过换热器12用于给井场原油提供稳定热源，释放热量后的冷媒进入膨胀阀7降压，压力下降后低温冷媒具备吸热蒸发的能力，低温冷媒进入蒸发器5与外界热空气进行热交换，此时冷媒温度比外界气温低得多，这样冷媒才能从空气中吸收热量带回压缩机4。

如此不断循环，通过冷媒介质不断把大气中的热量吸收、搬运，提升为可用的高品位热量。

机组配有柴油发电机9和备用发电机8，在风力条件较差长时间无法驱动传动轴11转动或储热罐10储热不足时，机组切换至备用动力系统，此时柴油发电机9作为临时电源，柴油发电机9发电驱动备用电机8工作，备用电机8在磁场力的作用下高速旋转把电能转换成机械能带动空气源热泵机组的压缩机4工作，压缩机4活塞往复运动压缩冷媒介质得到高温冷媒，机组重复实施例1中的工作过程，向井场提供稳定热源。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种适用于油田井场的离网型风力制热机组，其特征在于：包括风力机机组、空气源热泵机组、发电机组、储热罐(10)、换热器(12)，空气源热泵机组包括冷凝器(6)，所述冷凝器(6)通过热水出管路与储热罐(10)相连，所述储热罐(10)与换热器(12)相连，所述换热器(12)通过冷水管路与冷凝器(6)相连。

2.如权利要求1所述的一种适用于油田井场的离网型风力制热机组，其特征在于：所述风力机机组用于为空气源热泵机组供能。

3.如权利要求1所述的一种适用于油田井场的离网型风力制热机组，其特征在于：所述空气源热泵机组用于为用热区供热。

4.如权利要求1所述的一种适用于油田井场的离网型风力制热机组，其特征在于：所述发电机组用于为空气源热泵补能。

5.如权利要求1所述的一种适用于油田井场的离网型风力制热机组，其特征在于：所述空气源热泵机组还包括压缩机(4)、蒸发器(5)、膨胀阀(7)，冷媒介质管路将所述压缩机(4)、所述冷凝器(6)、所述膨胀阀(7)、所述蒸发器(5)连接，形成循环回路。

6.如权利要求5所述的一种适用于油田井场的离网型风力制热机组，其特征在于：所述风力机机组包括风机叶片(1)、偏航装置(2)、增速器(3)、传动轴(11)，所述风机叶片(1)与偏航装置(2)连接，根据风向调整风机叶片(1)朝向以得到最大风速。

7.如权利要求6所述的一种适用于油田井场的离网型风力制热机组，其特征在于：所述风机叶片(1)通过增速器(3)将机械能传给所述传动轴(11)，所述传动轴(11)带动压缩机(4)工作。

8.如权利要求5所述的一种适用于油田井场的离网型风力制热机组，其特征在于：所述发电机组包括柴油发电机(9)、备用电机(8)，所述柴油发电机(9)与备用电机(8)连接，所述备用电机(8)与压缩机(4)相连。