CN220728537U - 一种油田井场原油分段换热系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种油田井场原油分段换热系统，包括原油换热器、蓄热油箱、热泵加热机构和太阳能加热机构；所述原油换热器的腔内设有上换热盘管和下换热盘管；所述蓄热油箱包括外筒体和内筒体；所述热泵加热机构包括压缩机、冷凝器盘管、膨胀阀、空气蒸发器和液体蒸发器；本实用新型能够在保证输出原油温度达标的同时，降低使用电能维持温度的电能消耗，实现绿色生产和节能降耗的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及油田生产技术领域，具体涉及一种油田井场原油分段换热系统。
背景技术
目前，原油输送时需要对原油进行加热，提高原油的流动性，原油加热一般通过污水换热，或污水通过热泵提取热量后与原油换热，例如专利号: CN201822124458.4，公开的一种油田联合站余热利用系统，但是由于有些井场没有污水的产出或者污水产量非常底时，利用污水换热或热泵的效率非常底，一般选用电加热原油，然而采用电加热能耗高，电费开支变大，使生产运行成本大幅度上升，因此发明人想设计一种避免对污水或电能依赖的新型原油加热系统，来解决井场的高能耗、高电费开支问题。
实用新型内容
本实用新型的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种油田井场原油分段换热系统，其能够在保证输出原油温度达标的同时，降低使用电加热器维持温度的电能消耗，实现绿色生产和节能降耗的目的。
本实用新型的技术方案是：
一种油田井场原油分段换热系统，包括原油换热器、蓄热油箱、热泵加热机构和太阳能加热机构；
所述原油换热器的上下两端分别设有原油出口和原油进口，所述原油换热器的腔内设有上换热盘管和下换热盘管；
所述蓄热油箱包括外筒体和内筒体，所述内筒体同轴安装在外筒体的腔内，并在外筒体和内筒体之间形成环空腔；
所述环空腔与下换热盘管通过导管和第一循环泵连接成循环管路，所述内筒体和上换热盘管通过导管和第二循环泵连接成循环管路，所述内筒体内安装有电加热器，所述电加热器连接供电电源；
所述热泵加热机构包括压缩机、冷凝器盘管、膨胀阀、空气蒸发器和液体蒸发器，所述冷凝器盘管安装在环空腔内，所述空气蒸发器的冷源端与液体蒸发器的冷源端通过导管并联后再与压缩机、冷凝器盘管以及膨胀阀依次串联连接成循环管路；
所述太阳能加热机构包括集热器、循环油箱和循环油泵，所述集热器、循环油箱、循环油泵以及液体蒸发器的热源端通过导管连接成循环管路。
优选的，还包括光伏太阳能发电机构，所述太阳能发电机构与电加热器连接。
优选的，所述环空腔内和内筒体内填充有相变储热材料。
优选的，所述环空腔的顶部安装有第一安全泄压阀，底部安装有第一排空阀。
优选的，所述内筒体的顶部安装有第二安全泄压阀，底部安装有第二排空阀。
优选的，所述环空腔、下换热盘管以及第一循环泵连接成循环管路是由环空腔底部循环进入，由环空腔顶部循环排出。
优选的，所述内筒体、上换热盘管以及第二循环泵连接成循环管路是由内筒体底部循环进入，由内筒体顶部循环排出。
优选的，所述空气蒸发器上安装有风扇。
本实用新型与现有技术相比较，具有以下优点：
本实用新型通过将蓄热油箱设计为内外两层腔体的设计，并分别将两层腔体与原油换热器内部的上换热盘管和下换热盘管相连，一方面能够实现对原油预加热和二次加热，保证输出原油温度达标，另一方面利用环空腔内部的导热油和相变储热材料对内筒体腔内的导热油和相变储热材料起到蓄热和保温的作用，从而降低使用电加热器维持内筒体腔内温度的电能消耗。
本实用新型能够利用太阳能供热、空气热能、太阳能发电、以及夜间峰谷电价进行配合，在保证连续加热生产的同时，降低了生产所需的能耗。
本实用新型在环空腔5和内筒体6腔内填充相变储热材料7能够增加蓄热能力；
环空腔内部的相变储热材料白天利用太阳能进行蓄热，到晚上太阳能供给不足时，环空腔内部导热油温度降低，此时环空腔内部的相变储热材料能够放热维持环空腔内部的温度；
内筒体内部的相变储热材料在夜间电价较低时，提高电加热器的工作功率对相变储热材料进行蓄热，到白天电价上升时，通过降低电加热器的工作功率进行节电，当内筒体内部导热油温度降低时，内筒体内部的相变储热材料能够放热维持内筒体内部的温度，整个运行过程更加的合理。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图中：
1、原油换热器，2、上换热盘管，3、下换热盘管，4、外筒体，5、环空腔，6、内筒体，7、相变储热材料，8、冷凝器盘管，9、第二安全泄压阀，10、第一安全泄压阀；
11、膨胀阀，12、液体蒸发器，13、空气蒸发器，14、循环油泵，15、循环油箱，16、集热器，17、风扇，18、压缩机，19、第一排空阀，20、第二排空阀；
21、供电电源，22、光伏太阳能发电机构，23、第二循环泵，24、第一循环泵，25、电加热器。
具体实施方式
下面是结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
实施例1
如图1，一种油田井场原油分段换热系统，包括原油换热器1、蓄热油箱、热泵加热机构和太阳能加热机构。
原油换热器1的上下两端分别设有原油出口和原油进口，原油换热器1的腔内设有上换热盘管2和下换热盘管3。
蓄热油箱包括外筒体4和内筒体6，内筒体6同轴安装在外筒体4的腔内，并在外筒体4和内筒体6之间形成环空腔5，环空腔5内和内筒体6内填充有相变储热材料7和导热油。
环空腔5与下换热盘管3通过导管和第一循环泵24连接成循环管路。
内筒体6和上换热盘管2通过导管和第二循环泵23连接成循环管路。
内筒体6内安装有电加热器25，电加热器25连接供电电源21。
热泵加热机构包括压缩机18、冷凝器盘管8、膨胀阀11、空气蒸发器13和液体蒸发器12，冷凝器盘管8安装在环空腔5内。
空气蒸发器13的冷源端与液体蒸发器12的冷源端通过导管并联后再与压缩机18、冷凝器盘管8以及膨胀阀11依次串联连接成循环管路。
太阳能加热机构包括集热器16、循环油箱15和循环油泵14。
集热器16、循环油箱15、循环油泵14以及液体蒸发器12的热源端通过导管连接成循环管路。
工作原理：
集热器16通过太阳能辅热对内部导热油进行加热，然后通过循环管路为热泵加热机构的液体蒸发器12提供热源；
热泵加热机构的循环管路内循环流动液态制冷剂通过吸收液体蒸发器12或空气蒸发器13提供的热能由液态变为气态，气态制冷剂进入压缩机18进行压缩变成高温高压的制冷剂气体进入冷凝器盘管8，然后通过冷凝器盘管8放热而冷却成高压液体继续循环，并且放出的热量对环空腔5内部填充的导热油和相变储热材料7加热；
内筒体6内部的导热油则通过电加热器25进行加热，将电加热器25布置在内筒体6腔内，以及内筒体6安装在外筒体4腔内的设计，利用环空腔5内部的导热油和相变储热材料7对内筒体6腔内的导热油和相变储热材料7起到蓄热和保温的作用，从而降低使用电加热器25维持内筒体6腔内温度的电能消耗；
通过将环空腔5、下换热盘管3以及第一循环泵24连接成循环管路，利用环空腔5内部的导热油对进入原油换热器1底部的原油进行预加热，通过将内筒体6、上换热盘管2以及第二循环泵23连接成循环管路，利用内筒体6内部的导热油对原油换热器1内顶部的原油进行二次加热。
实施例2
本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，具体是：
如图1，本实施例还包括光伏太阳能发电机构22，太阳能发电机构与电加热器25连接。
在白天生产时，通过增加光伏太阳能发电机构22为电加热器25供电，达到绿色环保和降低能耗的目的，傍晚利用220V电网作为供电电源21为电加热器25供电，晚上电价相较白天低廉，从而降低电量使用成本。
实施例3
本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，具体是：
如图1，环空腔5的顶部安装有第一安全泄压阀10，底部安装有第一排空阀19。
内筒体6的顶部安装有第二安全泄压阀9，底部安装有第二排空阀20。
通过安装安全泄压阀能够对环空腔5和内筒体6起到压力保护的作用，利用排空阀可以在环空腔5和内筒体6需要维修或维护是进行排空。
实施例4
本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，具体是：
如图1，环空腔5、下换热盘管3以及第一循环泵24连接成循环管路是由环空腔5底部循环进入，由环空腔5顶部循环排出。
内筒体6、上换热盘管2以及第二循环泵23连接成循环管路是由内筒体6底部循环进入，由内筒体6顶部循环排出。
通过下进液和上出液的方式，保证导热油充满内筒体6和环空腔5内部，从而蓄热能力更强。
实施例5
本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，具体是：
如图1，空气蒸发器13上安装有风扇17，通过增加风扇17提高空气的流动性，从而使空气蒸发器13获取空气热能的效果更高。
本实用新型通过将原油换热器1设计为内外两层腔体的设计，并分别将两层腔体与原油换热器1内部的上换热盘管2和下换热盘管3相连，一方面能够实现对原油的预加热和二次加热，保证输出原油温度达标，另一方面利用环空腔5内部的导热油和相变储热材料7对内筒体6腔内的导热油和相变储热材料7起到蓄热和保温的作用，从而降低使用电加热器25维持内筒体6腔内温度的电能消耗。
本实用新型能够利用太阳能供热、空气热能、太阳能发电、以及夜间峰谷电价进行配合，在保证连续加热生产的同时，降低了生产所需的能耗。
本实用新型在环空腔5和内筒体6腔内填充相变储热材料7能够增加蓄热能力；
环空腔5内部的相变储热材料7白天利用太阳能进行蓄热，到晚上太阳能供给不足时，环空腔5内部导热油温度降低，此时环空腔5内部的相变储热材料7能够放热维持环空腔5内部的温度；
内筒体6内部的相变储热材料7在夜间电价较低时，提高电加热器25的工作功率对相变储热材料7进行蓄热，到白天电价上升时，通过降低电加热器25的工作功率进行节电，当内筒体6内部导热油温度降低时，内筒体6内部的相变储热材料7能够放热维持内筒体6内部的温度，整个运行过程更加的合理。
本实用新型并不限于上述的实施方式，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化，变化后的内容仍属于本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种油田井场原油分段换热系统，包括原油换热器，其特征在于：还包括蓄热油箱、热泵加热机构和太阳能加热机构；
所述原油换热器的上下两端分别设有原油出口和原油进口，所述原油换热器的腔内设有上换热盘管和下换热盘管；
所述蓄热油箱包括外筒体和内筒体，所述内筒体同轴安装在外筒体的腔内，并在外筒体和内筒体之间形成环空腔；
所述环空腔与下换热盘管通过导管和第一循环泵连接成循环管路，所述内筒体和上换热盘管通过导管和第二循环泵连接成循环管路，所述内筒体内安装有电加热器，所述电加热器连接供电电源；
所述热泵加热机构包括压缩机、冷凝器盘管、膨胀阀、空气蒸发器和液体蒸发器，所述冷凝器盘管安装在环空腔内，所述空气蒸发器的冷源端与液体蒸发器的冷源端通过导管并联后再与压缩机、冷凝器盘管以及膨胀阀依次串联连接成循环管路；
所述太阳能加热机构包括集热器、循环油箱和循环油泵，所述集热器、循环油箱、循环油泵以及液体蒸发器的热源端通过导管连接成循环管路。
2.根据权利要求1所述的一种油田井场原油分段换热系统，其特征在于：还包括光伏太阳能发电机构，所述太阳能发电机构与电加热器连接。
3.根据权利要求1所述的一种油田井场原油分段换热系统，其特征在于：所述环空腔内和内筒体内填充有相变储热材料。
4.根据权利要求1所述的一种油田井场原油分段换热系统，其特征在于：所述环空腔的顶部安装有第一安全泄压阀，底部安装有第一排空阀。
5.根据权利要求1所述的一种油田井场原油分段换热系统，其特征在于：所述内筒体的顶部安装有第二安全泄压阀，底部安装有第二排空阀。
6.根据权利要求1所述的一种油田井场原油分段换热系统，其特征在于：所述环空腔、下换热盘管以及第一循环泵连接成循环管路是由环空腔底部循环进入，由环空腔顶部循环排出。
7.根据权利要求1所述的一种油田井场原油分段换热系统，其特征在于：所述内筒体、上换热盘管以及第二循环泵连接成循环管路是由内筒体底部循环进入，由内筒体顶部循环排出。
8.根据权利要求1所述的一种油田井场原油分段换热系统，其特征在于：所述空气蒸发器上安装有风扇。
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