直燃型吸收式熱泵技術(shù)在油田生產(chǎn)中的應用

直燃型吸收式熱泵技術(shù)在油田生產(chǎn)中的應用

1熱泵應用背景越來越多的熱水技術(shù)已經(jīng)被用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)和社會領域。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單的操作和高自動控制。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)與運行。本文可為同行在工藝規(guī)劃或生產(chǎn)運行時等起一個借鑒參考作用。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)來液(高含水原油)、摻水,南部來油、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)動源,提取外排污水(日外排45-50℃污水4500方左右)中所蘊含的余熱作為熱源。運行一年來,節(jié)能與加熱效果顯著。2應用效果分析本文將重點從工藝、安全、節(jié)能、和環(huán)保四個方面講解熱泵技術(shù)在大港油田第六采油廠孔大站的實際應用效果。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)設有原油計量、脫水、加熱爐、外輸、注水、污水處理和消防等多個崗位。日常工作一是負責孔店油田地區(qū)原油、和污水處理等工作;二是負責南部采油廠來油處理及外輸?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燃燒原油或者伴生氣負責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,日耗天然氣量8000m3,使用45-50℃的外排污水4500m3作為熱量來源,外排污水通過板式換熱器(簡稱板換)將熱量存儲在了板換之中,中介水以相反方向通過板換時,帶走熱量,進入熱泵將熱量a(假設熱量值大小為a,以下同理)留在了熱泵之中,熱泵通過燃燒天然氣獲取熱量b,此時熱泵將熱量a與熱量b集中起來給系統(tǒng)熱媒水進行加熱,獲得高溫熱媒水,然后系統(tǒng)利用高溫熱媒水給需要加熱介質(zhì)在換熱列管中進行水浴加熱,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臺加熱爐投產(chǎn)于1997年8月,自投產(chǎn)起一直處于運行狀態(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)嚴重腐蝕和變形,煙囪經(jīng)長年含水煙氣的煙熏腐蝕,在強度和剛度方面都出現(xiàn)了很嚴重的問題,在強風或者暴雨天都存在傾斜坍塌危險。設備與工藝的老化陳舊對于生產(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)動源,提取外排污水中所蘊含的余熱作為熱源,通過降低設備內(nèi)部壓強改變液體的沸點傳遞熱量的原理,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,有時若不能滿足生產(chǎn)需求時,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,停用老工藝兩個冷卻塔;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,就可以達到工藝生產(chǎn)要求,從節(jié)能減排方面來講,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于環(huán)境的強烈保護意識?？偨Y(jié):孔大站采用熱泵技術(shù)必需的兩個重要條件: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),在我國工業(yè)農(nóng)業(yè)和多個領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