CN220601794U - 一种基于双源热泵高温热水机组的原油加热系统 - Google Patents

Abstract

本专利涉及供热技术领域，提出了一种基于双源热泵高温热水机组的原油加热系统，包括换热系统，所述换热系统包括迎风面、风向、腔体、下端板、竖杆、上端板、固定孔、直角板、气体进口、换热板片、热介质进口、热介质出口、气体通孔、热介质通孔、圆孔、气体、支腿，所述换热板片设置在所述下端板的顶部，所述上端板设置在所述换热板片的顶部，所述圆孔开设在所述上端板和所述下端板的前后两侧边缘，所述直角板设置在所述上端板的右侧，两个所述固定孔开设在所述直角板的右侧，所述气体通孔开设在所述换热板片的前侧，所述气体进口套接在所述气体通孔内部。通过上述技术方案，解决了现有技术中传热性不好，且能耗较大的问题。

Description

一种基于双源热泵高温热水机组的原油加热系统

技术领域

本专利涉及供热技术领域，具体的，涉及一种基于双源热泵高温热水机组的原油加热系统。

背景技术

石油是现代工业的血脉，目前石油主要为从地底或者海底开采出的原油。稠油的沥青质和胶质所占比例较高、粘度较大，因此在原油资源中所占比例较大。在稠油开采过程中，原油从油井里被开采出，随后通过可长达上千公里的输油管道输往原油精炼厂。然而稠油的高粘度使其在输配过程中阻力大，输配能耗极高，并且容易发生堵塞问题。目前主要使用的加热手段有电加热、燃烧锅炉加热、太阳能加热与热泵加热等。电加热属于高品位能源的低级利用，能耗较高。燃烧锅炉加热需要消耗大量的燃料，能源利率不高，同时由于明火的存在还存在一定的火灾等危险。太阳能加热吸收太阳能对原油进行加热，然而该加热方式对天气依赖程度高，不稳定性强，而且在冬季需要极大面积的太阳能集热板与大体量蓄水罐才能满足加热要求，设备投资成本高，可以作为加热的辅助手段但是作为加热的主要手段是不合适的。热泵技术使用电能从热源处提取热量至原油，能效比较高，因此应用越来越广泛，但当热源与原油的温差较大时，热泵的能效比会急剧下降乃至无法正常工作，因此需要选择合适的热源。

现有技术中授权公告号为：CN209726309U的一种供热系统，其属于供热技术领域，包括空气源热泵、水源热泵和蓄热水箱；所述空气源热泵与所述水源热泵循环连通形成主供热循环回路；所述蓄热水箱能够与所述水源热泵循环连通形成辅助供热循环回路；所述水源热泵与外界供热系统循环连通形成外界供热循环回路。本专利的供热模式多样，可以选择主供热循环回路单独或者与辅助供热循环回路联合为外界供热系统供热，也可以采用辅助供热循环回路单独为外界供热系统供热。空气源热泵、水源热泵和蓄热水箱都能够作为供热系统的热源，提高了运行效率，避免了低温环境下出水温度低的弊端，然而该专利传热性不好，且能耗较大。

实用新型内容

本专利提出一种基于双源热泵高温热水机组的原油加热系统，解决了相关技术中传热性不好，且能耗较大的问题。

本专利的技术方案如下：一种基于双源热泵高温热水机组的原油加热系统，包括换热系统，所述换热系统包括迎风面、风向、腔体、下端板、竖杆、上端板、固定孔、直角板、气体进口、换热板片、热介质进口、热介质出口、气体通孔、热介质通孔、圆孔、气体、支腿，所述换热板片设置在所述下端板的顶部，所述上端板设置在所述换热板片的顶部，所述圆孔开设在所述上端板和所述下端板的前后两侧边缘，所述直角板设置在所述上端板的右侧，两个所述固定孔开设在所述直角板的右侧，所述气体通孔开设在所述换热板片的前侧，所述气体进口套接在所述气体通孔内部，所述气体套接在所述气体通孔内部，所述热介质通孔开设在所述换热板片的左侧，所述热介质进口设置在所述换热板片的左侧，所述热介质进口套接在所述热介质通孔内部，所述热介质出口设置在所述换热板片的右侧，所述热介质出口套接在所述热介质通孔内部，所述支腿焊接在所述下端板的底部四个角上，所述竖杆设置在所述上端板和所述下端板之间。

优选的，所述圆孔开设在所述上端板和所述下端板上，所述迎风面设置在所述热介质进口和所述气体进口的内部，所述风向设置在所述迎风面的右侧，所述腔体开设在所述热介质进口和所述气体进口的内部。

优选的，所述换热系统上安装有太阳能主供热组，所述太阳能主供热组包括保温水箱、盘管、水箱出口、第一传热介质管道、进水管道、制冷剂进口、供热末端、压机进口、压缩机、压机出口。

优选的，所述第一传热介质管道环绕在所述压缩机的外表面，若干所述供热末端安装在所述第一传热介质管道上，所述供热末端均匀排布，所述进水管道安装在所述供热末端上。

优选的，所述制冷剂进口开设在所述进水管道上，所述压机进口开设在所述压缩机上方，所述压机出口开设在所述压缩机下方，所述盘管缠绕在所述保温水箱内部，所述水箱出口开设在所述保温水箱的左侧。

优选的，所述太阳能主供热组右侧安装有副供热组，所述副供热组为电加热组。

优选的，所述太阳能主供热组的上方安装有空气热能组，所述空气热能组的下方安装有地源热泵组。

本专利的工作原理及有益效果为：

1、本专利中向换热器的热介质进口内倒入热介质，向气体进口处倒入流体或气体，使得换热器可以正常作业，流体和热介质进入到换热板片内部，从下端板底部的热介质出口流出，将其用专业容器接住进行后续处理，使得设备在板片的前端与工质接触的位置设计成流线型或者尖角，避免出现边界层的分离，产生尾流区域，由此以此来减小换热器的流动阻力，提高换热器的性能，四种供热源可以根据实际情况进行调控，实现节能、降耗、环保。

2、本专利中从进水管道内给供热末端注入水，供水完成后将进水管道关闭，制冷剂从主机蒸发吸热出来后，进入压缩机吸气管内，进入压缩机内被压缩机压缩为高温制冷剂气体，此时进入太阳能热水器的保温水箱设置的盘管内的汽态制冷剂就会冷凝，将热量放到水中，冷凝后的汽态制冷剂转化为液态，流回主机蒸发器；被加热的水从保温水箱的水箱出口流出，进入连接供热末端的第一传热介质管道内部，以水作为能量传播介质，传输给暖气从而达到供暖的目的，节约了能源，提高了供热效果，方便实用。

3、本专利中的系统冬季用地源热泵系统进行供热，春秋夏气温升高时自动转换为空气源热泵运行；提高了全年的供热效率，在配合免费的太阳能辅助供热模块，成功解决了现有油田原油加热或其他需要全年高温供热系统用电加热管或其他单一供热设备能耗大的问题

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本专利作进一步详细的说明。

图1为本专利的流程结构示意图；

图2为本专利的换热系统结构示意图；

图3为本专利的换热系统内部结构示意图；

图4为本专利的换热系统内部结构示意图；

图5为本专利的太阳能主供热组结构示意图；

图6为本专利的多源热泵加热系统示意图；

图7为本专利的原油加热系统示意图。

图中：3、太阳能主供热组；301、保温水箱；302、盘管；303、水箱出口；304、第一传热介质管道；305、进水管道；306、制冷剂进口；307、供热末端；308、压机进口；309、压缩机；310、压机出口；4、副供热组；5、换热系统；501、迎风面；502、风向；503、腔体；504、下端板；505、竖杆；506、上端板；507、固定孔；508、直角板；509、气体进口；510、换热板片；511、热介质进口；512、热介质出口；513、气体通孔；514、热介质通孔；515、圆孔；516、气体；517、支腿。

具体实施方式

下面将结合本专利实施例，对本专利实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本专利保护的范围。

实施例1

如图1～图5所示，本实施例提出了包括换热系统5，换热系统5包括迎风面501、风向502、腔体503、下端板504、竖杆505、上端板506、固定孔507、直角板508、气体进口509、换热板片510、热介质进口511、热介质出口512、气体通孔513、热介质通孔514、圆孔515、气体516、支腿517，换热板片510设置在下端板504的顶部，上端板506设置在换热板片510的顶部，圆孔515开设在上端板506和下端板504的前后两侧边缘，直角板508设置在上端板506的右侧，两个固定孔507开设在直角板508的右侧，气体通孔513开设在换热板片510的前侧，气体进口509套接在气体通孔513内部，气体516套接在气体通孔513内部，热介质通孔514开设在换热板片510的左侧，热介质进口511设置在换热板片510的左侧，热介质进口511套接在热介质通孔514内部，热介质出口512设置在换热板片510的右侧，热介质出口512套接在热介质通孔514内部，支腿517焊接在下端板504的底部四个角上，竖杆505设置在上端板506和下端板504之间；

圆孔515开设在上端板506和下端板504上，迎风面501设置在热介质进口511和气体进口509的内部，风向502设置在迎风面501的右侧，腔体503开设在热介质进口511和气体进口509的内部；

换热系统5上安装有太阳能主供热组3，太阳能主供热组3包括保温水箱301、盘管302、水箱出口303、第一传热介质管道304、进水管道305、制冷剂进口306、供热末端307、压机进口308、压缩机309、压机出口310；

第一传热介质管道304环绕在压缩机309的外表面，若干供热末端307安装在第一传热介质管道304上，供热末端307均匀排布，进水管道305安装在供热末端307上；

制冷剂进口306开设在进水管道305上，压机进口308开设在压缩机309上方，压机出口310开设在压缩机309下方，盘管302缠绕在保温水箱301内部，水箱出口303开设在保温水箱301的左侧；

太阳能主供热组3右侧安装有副供热组4，副供热组4为电加热组；

副供热组4上方安装有热处理器1，热处理器1可以控制太阳能主供热组3中的各个分组的启停及工作顺序也可以控制副供热组4的启停也可以控制风机2的工作效率；

太阳能主供热组3的上方安装有空气热能组6，空气热能组6的下方安装有地源热泵组7；

本实施例中，为了提高设备的可用性，将换热系统5包括迎风面501、风向502、腔体503、下端板504、竖杆505、上端板506、固定孔507、直角板508、气体进口509、换热板片510、热介质进口511、热介质出口512、气体通孔513、热介质通孔514、圆孔515、气体516、支腿517，换热板片510设置在下端板504的顶部，上端板506设置在换热板片510的顶部，圆孔515开设在上端板506和下端板504的前后两侧边缘，直角板508设置在上端板506的右侧，两个固定孔507开设在直角板508的右侧，气体通孔513开设在换热板片510的前侧，气体进口509套接在气体通孔513内部，气体516套接在气体通孔513内部，热介质通孔514开设在换热板片510的左侧，热介质进口511设置在换热板片510的左侧，热介质进口511套接在热介质通孔514内部，热介质出口512设置在换热板片510的右侧，热介质出口512套接在热介质通孔514内部，支腿517焊接在下端板504的底部四个角上，竖杆505设置在上端板506和下端板504之间，圆孔515开设在上端板506和下端板504上，迎风面501设置在热介质进口511和气体进口509的内部，风向502设置在迎风面501的右侧，腔体503开设在热介质进口511和气体进口509的内部，在板式换热器的本体前端的迎风面5011与工质接触的位置设置成流线型或者圆弧状，根据不同的板式换热器结构，前端的圆弧或者流线的曲率在0.1-5之间为佳，在此条件下，工质可以很好沿前端的圆弧流过，使得边界层的脱离点远离板式换热器与工质的最前端接触点，极大地减小了流动阻力，同时避免了减薄了边界层的厚度，提高了传热性能。

实施例2

如图1～图5所示，基于与上述实施例1相同的构思，本实施例还提出了，换热系统5上安装有太阳能主供热组3，太阳能主供热组3包括保温水箱301、盘管302、水箱出口303、第一传热介质管道304、进水管道305、制冷剂进口306、供热末端307、压机进口308、压缩机309、压机出口310，第一传热介质管道304设置在太阳能热水器和供热末端307之间，第二传热介质管道环绕在压缩机309的外表面，若干供热末端307安装在第二传热介质管道上，供热末端307均匀排布，制冷剂进口306开设在进水管道305上，压机进口308开设在压缩机309上方，压机出口310开设在压缩机309下方，盘管302缠绕在保温水箱301内部，水箱出口303开设在保温水箱301的左侧以太阳能为能源，以制冷剂作为能量传播介质，传输给暖气从而达到供暖的目的，节约了能源。

工作原理：在使用该供热系统时，操作人员首先将各个装置安装完成，操作人员随后向换热器的热介质进口511内倒入热介质，向气体进口509处倒入流体或气体，使得换热器可以正常作业，流体和热介质进入到换热板片510内部，最后完成一段时间的工作后，从下端板504底部的热介质出口512流出，操作人员将其用专业容器接住进行后续处理，使得设备在板片的前端与工质接触的位置设计成流线型或者尖角，避免出现边界层的分离，产生尾流区域，由此以此来减小换热器的流动阻力，提高换热器的性能。

本系统冬季用地源热泵系统进行供热，春秋夏气温升高时自动转换为空气源热泵运行；提高了全年的供热效率，在配合免费的太阳能辅助供热模块，成功解决了现有油田原油加热或其他需要全年高温供热系统用电加热管或其他单一供热设备能耗大的问题

本专利中从进水管道305内给供热末端307注入水，供水完成后将进水管道305关闭，制冷剂从主机蒸发吸热出来后，进入压缩机309吸气管内，进入压缩机309内被压缩机309压缩为高温制冷剂气体，此时进入太阳能热水器的保温水箱301设置的盘管302内的汽态制冷剂就会冷凝，将热量放到水中，冷凝后的汽态制冷剂转化为液态，流回主机蒸发器；被加热的水从保温水箱301的水箱出口303流出，进入连接供热末端307的第一传热介质管道304内部，以水作为能量传播介质，传输给暖气从而达到供暖的目的，节约了能源，提高了供热效果，方便实用。

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

Claims (9)

1.一种基于双源热泵高温热水机组的原油加热系统，其特征在于，包括换热系统(5)，所述换热系统(5)包括迎风面(501)、风向(502)、腔体(503)、下端板(504)、竖杆(505)、上端板(506)、固定孔(507)、直角板(508)、气体进口(509)、换热板片(510)、热介质进口(511)、热介质出口(512)、气体通孔(513)、热介质通孔(514)、圆孔(515)、气体(516)、支腿(517)；

所述换热板片(510)设置在所述下端板(504)的顶部，所述上端板(506)设置在所述换热板片(510)的顶部，所述圆孔(515)开设在所述上端板(506)和所述下端板(504)的前后两侧边缘，所述直角板(508)设置在所述上端板(506)的右侧，两个所述固定孔(507)开设在所述直角板(508)的右侧，所述气体通孔(513)开设在所述换热板片(510)的前侧，所述气体进口(509)套接在所述气体通孔(513)内部，所述气体(516)套接在所述气体通孔(513)内部，所述热介质通孔(514)开设在所述换热板片(510)的左侧，所述热介质进口(511)设置在所述换热板片(510)的左侧，所述热介质进口(511)套接在所述热介质通孔(514)内部，所述热介质出口(512)设置在所述换热板片(510)的右侧，所述热介质出口(512)套接在所述热介质通孔(514)内部，所述支腿(517)焊接在所述下端板(504)的底部四个角上，所述竖杆(505)设置在所述上端板(506)和所述下端板(504)之间。

2.根据权利要求1所述的一种基于双源热泵高温热水机组的原油加热系统，其特征在于，所述圆孔(515)开设在所述上端板(506)和所述下端板(504)上，所述迎风面(501)设置在所述热介质进口(511)和所述气体进口(509)的内部，所述风向(502)设置在所述迎风面(501)的右侧，所述腔体(503)开设在所述热介质进口(511)和所述气体进口(509)的内部。

3.根据权利要求2所述的一种基于双源热泵高温热水机组的原油加热系统，其特征在于，所述换热系统(5)上安装有太阳能主供热组(3)，所述太阳能主供热组(3)包括保温水箱(301)、盘管(302)、水箱出口(303)、第一传热介质管道(304)、进水管道(305)、制冷剂进口(306)、供热末端(307)、压机进口(308)、压缩机(309)、压机出口(310)。

4.根据权利要求3所述的一种基于双源热泵高温热水机组的原油加热系统，其特征在于，所述第一传热介质管道(304)环绕在所述压缩机(309)的外表面，若干所述供热末端(307)安装在所述第一传热介质管道(304)上，所述供热末端(307)均匀排布，所述进水管道(305)安装在所述供热末端(307)上。

5.根据权利要求4所述的一种基于双源热泵高温热水机组的原油加热系统，其特征在于，所述制冷剂进口(306)开设在所述进水管道(305)上，所述压机进口(308)开设在所述压缩机(309)上方，所述压机出口(310)开设在所述压缩机(309)下方，所述盘管(302)缠绕在所述保温水箱(301)内部，所述水箱出口(303)开设在所述保温水箱(301)的左侧。

6.根据权利要求5所述的一种基于双源热泵高温热水机组的原油加热系统，其特征在于，所述太阳能主供热组(3)右侧安装有副供热组(4)，所述副供热组(4)为电加热组。

7.根据权利要求6所述的一种基于双源热泵高温热水机组的原油加热系统，其特征在于，所述太阳能主供热组(3)上安装有风机(2)。

8.根据权利要求7所述的一种基于双源热泵高温热水机组的原油加热系统，其特征在于，所述副供热组(4)上方安装有热处理器(1)。

9.根据权利要求8所述的一种基于双源热泵高温热水机组的原油加热系统，其特征在于，所述太阳能主供热组(3)的上方安装有空气热能组(6)，所述空气热能组(6)的下方安装有地源热泵组(7)。