直燃型吸收式熱泵技術(shù)在油田生產(chǎn)中的應(yīng)用

1熱泵應(yīng)用背景越來(lái)越多的熱水技術(shù)已經(jīng)被用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)和社會(huì)領(lǐng)域。該工藝方法采用集體供暖、工業(yè)外污水處理廠的高效節(jié)能和高保障。許多用戶喜歡使用簡(jiǎn)單的操作和高自動(dòng)控制。熱泵技術(shù)在大港油田被用于工業(yè)生產(chǎn)(不僅采暖)是國(guó)內(nèi)第一家。作者系熱泵生產(chǎn)一線員工,參與熱泵投產(chǎn)與運(yùn)行。本文可為同行在工藝規(guī)劃或生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)等起一個(gè)借鑒參考作用。大港油田第六采油廠于2009年9月規(guī)劃采用直燃型吸收式熱泵技術(shù)為孔大站系統(tǒng)來(lái)液(高含水原油)、摻水,南部來(lái)油、外輸原油和日常采暖等工藝加熱。2011年11月正式投產(chǎn)運(yùn)行,使用油田伴生氣(孔店油田日產(chǎn)氣8000方左右)作為驅(qū)動(dòng)源,提取外排污水(日外排45-50℃污水4500方左右)中所蘊(yùn)含的余熱作為熱源。運(yùn)行一年來(lái),節(jié)能與加熱效果顯著。2應(yīng)用效果分析本文將重點(diǎn)從工藝、安全、節(jié)能、和環(huán)保四個(gè)方面講解熱泵技術(shù)在大港油田第六采油廠孔大站的實(shí)際應(yīng)用效果。2.1油氣混合熱泵大港油田第六采油廠孔大站位處河北黃驊西北方向20公里處,站內(nèi)設(shè)有原油計(jì)量、脫水、加熱爐、外輸、注水、污水處理和消防等多個(gè)崗位。日常工作一是負(fù)責(zé)孔店油田地區(qū)原油、和污水處理等工作;二是負(fù)責(zé)南部采油廠來(lái)油處理及外輸?shù)?起“南油北調(diào)”橋梁的作用?？椎暧吞镆蛞训介_發(fā)后期,含水較高。原油具有易凝高粘的特性(45℃粘度2000mPa·s左右)在熱泵投入使用之前,孔大站使用6臺(tái)轉(zhuǎn)杯式油氣混燒爐,總功率16000KW,分別是:棗園爐、脫水爐、系統(tǒng)爐、外輸爐、摻水爐和采暖爐。其中系統(tǒng)爐、棗園爐、外輸爐和脫水爐通過(guò)燃燒原油或者伴生氣負(fù)責(zé)采用直接式傳熱方式給原油加熱。新工藝使用直燃型吸收式3000KW熱泵兩臺(tái),日耗天然氣量8000m3,使用45-50℃的外排污水4500m3作為熱量來(lái)源,外排污水通過(guò)板式換熱器(簡(jiǎn)稱板換)將熱量存儲(chǔ)在了板換之中,中介水以相反方向通過(guò)板換時(shí),帶走熱量,進(jìn)入熱泵將熱量a(假設(shè)熱量值大小為a,以下同理)留在了熱泵之中,熱泵通過(guò)燃燒天然氣獲取熱量b,此時(shí)熱泵將熱量a與熱量b集中起來(lái)給系統(tǒng)熱媒水進(jìn)行加熱,獲得高溫?zé)崦剿?然后系統(tǒng)利用高溫?zé)崦剿o需要加熱介質(zhì)在換熱列管中進(jìn)行水浴加熱,提升需加熱介質(zhì)溫度。工藝走向示意圖如下圖所示。理論情況計(jì)算熱泵工藝可取的效果,見表1。2.2逆卡諾循環(huán)技術(shù)孔大站的6臺(tái)加熱爐投產(chǎn)于1997年8月,自投產(chǎn)起一直處于運(yùn)行狀態(tài),加熱爐內(nèi)部的盤管在高溫高壓原油與爐膛火焰的侵蝕下多次出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕和變形,煙囪經(jīng)長(zhǎng)年含水煙氣的煙熏腐蝕,在強(qiáng)度和剛度方面都出現(xiàn)了很嚴(yán)重的問題,在強(qiáng)風(fēng)或者暴雨天都存在傾斜坍塌危險(xiǎn)。設(shè)備與工藝的老化陳舊對(duì)于生產(chǎn)本身就存在著很大安全隱患。直燃型吸收式熱泵,遵照逆卡諾循環(huán)工作原理,使用油田伴生氣作為驅(qū)動(dòng)源,提取外排污水中所蘊(yùn)含的余熱作為熱源,通過(guò)降低設(shè)備內(nèi)部壓強(qiáng)改變液體的沸點(diǎn)傳遞熱量的原理,將熱源所含有的能量,間接的轉(zhuǎn)換給了熱媒水,再通過(guò)列管換熱器內(nèi)部的特殊結(jié)構(gòu),使用溫度低于100℃熱水水浴的方法加熱;相比傳統(tǒng)加熱爐爐膛內(nèi)部溫度可達(dá)1300℃以上,要靠人工調(diào)節(jié)燃燒量改變火焰大小等,熱泵工藝本身可以根據(jù)回水溫調(diào)節(jié)燃料燃燒率控制出口水溫,與傳統(tǒng)的盤管加熱爐加熱技術(shù)相比其穩(wěn)定性、操作性,安全性都提高了很多。2.3加熱爐低碳排放孔店油田伴生天然氣較少,按照以前6臺(tái)加熱爐老工藝,每天加熱爐需消耗天然氣8000m3,到了冬季隨著外界溫度下降,有時(shí)若不能滿足生產(chǎn)需求時(shí),需燃燒原油,按照以前的生產(chǎn)情況加熱爐需消耗原油16t/d。年耗天然氣292×104Nm3,耗原油5840t,加熱系統(tǒng)的配風(fēng)和燃料油電加熱系統(tǒng)每年耗電43×104kw.h。使用直燃型吸收式熱泵兩臺(tái),停用老工藝兩個(gè)冷卻塔;日耗天然氣量8000m3,使用45-50℃的外排污水4500m3,加上配套設(shè)備中介水泵、熱媒水泵硬水箱軟水箱和列管換熱器共耗電4800Kw.h,就可以達(dá)到工藝生產(chǎn)要求,從節(jié)能減排方面來(lái)講,熱泵技術(shù)的節(jié)能效果要比傳統(tǒng)加熱爐加熱效果好很多。2.4節(jié)能減排效果直燃型吸收式熱泵使用45-50℃的外排污水和油田伴生氣作為熱源,相比傳統(tǒng)使用加熱爐工藝一年燃燒4000余噸原油而言,減少了煙塵、氮氧化合物和二氧化碳的排放量。節(jié)能減排效果顯著,而且使用了外排污水作為熱源,變廢為寶,加以利用,更凸顯了油田單位對(duì)于環(huán)境的強(qiáng)烈保護(hù)意識(shí)?？偨Y(jié):孔大站采用熱泵技術(shù)必需的兩個(gè)重要條件:足夠多的天然氣和熱源水(水量、水質(zhì)、溫度)。3熱泵節(jié)能效果熱泵技術(shù)作為一種較為成熟的換熱技術(shù),在我國(guó)工業(yè)農(nóng)業(yè)和多個(gè)領(lǐng)域都已取得了非常顯著的效果,因其具備有高效的節(jié)能效果,良好的安全性