聚能加热技术在采油七厂应用的可行性

刘丽娟(第七采油厂规划设计研究所， 黑龙江 大庆 163517)

0 引言

空化聚能加热技术是一项全新概念的产热技术，其产热原理为：“聚能热能发生器”在电磁力的作用下与液体作相对运动，液体高速流经“发生器”时，与“发生器”内表面产生高速接触摩擦，该区域的压力会大大降低，产生接近真空的负压，在接近负压的条件下液体产生沸腾现象，并形成大量的低压微小气泡，这就是空穴即空化现象。在高压水流的带动下，受周围液体压力的作用，这些空穴“气泡”互相撞击，急剧爆裂，形成强大的冲击波，冲击能量能够极大地提高局部液体温度，并在空穴撞击时释放出巨大能量，进而使液体加热。

以CAN-HEAT®聚能加热装置为例，30kW以上型号由双台或多台并联组成，其优势是多台设备的使用性灵活，实际产能效果突出。如120kW可由3台40kW设备组成，在刚入冬时天气较暖，运行1～2台40kW设备即可满足用户室内温度需要，同时白天同夜间的室外温度相差较大，即可白天投入较少设备运行，夜晚增加设备来达到节能最大化；装置可以根据季节不同，室外温度的不同，昼夜温差的不同，用调节回水温度和分时段来控制主机的运行，从而达到节能降耗的目的；例如：白天室外温度高，可将回水温度定在白天50度，夜间温度低，可定在60度，这样设备就会自动按着时间进行运行，白天不会因温度高热浪费能源；夜间不会因为温度低而感到冷。同样，在刚入冬或开春时，可将回水温度调低一些，冷的时候调高一些，这样，既保证了供暖温度，又达到节能的效果；该装置采用微电脑自动温控，只需事先在控制系统上设置好指定温度或时间控制即可运行。PLC微电脑控制将会实现多台设备的逐台启动，最大程度保护电网，可根据回水温度控制设备的运行数量，PLC每过15分钟扫描一次温度信号，如温度达到设定参数，即停止一台设备运行，如温度信号未达到设定参数，将启动一台设备。系统还设定了保护程序，设备在2个小时没有运行将会自动报警，这样最大程度上保正了设备以及供暖管线的平稳、安全。

图1 装置示意图

1 采暖工艺对比分析

聚能加热装置是一种新型的供热方式，目前在二厂、四厂、六厂已经广泛应用，逐渐取代电采暖和锅炉采暖，我厂现在仅有738队点应用这种装置，目前正在建设的720、723和727队点由于无转油站依托，规划采用聚能加热供热方式。

1.1 聚能加热装置替代加热炉现场试验

喇八注水站总采暖面积为886m2，采暖热负荷约75.2kW，原供热设备为0.29MW水套炉。2007年10月，在该站配置90kW聚能加热装置，开展现场试验。该系统由微电脑控制，现场根据室外温度设定采暖系统的临界回水温度，利用此临界温度来控制聚能加热装置的启停。自投产以来，系统运行状况良好，加热设备平均每天运行9.6小时，室内温度均保持在24℃左右，达到了《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003的要求。聚能加热装置与原锅炉供暖系统效益对比见表1。

聚能加热装置日均耗电718kWh ,每个采暖期耗电12.95×104kWh,节约天然气14.5×104m³,折合标煤约为179.85吨/年。在不考虑原锅炉折旧的情况下，每年可节约运行费用8.44万元,间接减少CO2排放量471吨。

表1 聚能加热装置与原锅炉系统效益对比表

1.2 聚能加热装置替代电采暖现场试验

喇37#配水间采暖面积为15m2，原采暖设备为2组3000W电散热器。2008年3月，在该配水间设置5500W聚能加热装置替代电散热器。运行状况良好，室内温度完全能够达到规范要求。具体情况见表2。

表2 喇37#配水间 聚能加热装置与原电采暖系统效益对比表

聚能加热装置日均耗电30kWh，若采用该系统供暖，则每个采暖期节电1.4×104kWh，折合标煤约为1.73吨。在不考虑电散热器损坏、折旧的情况下，每年可节约运行费用0.8万元，间接减少CO2排放量4.5吨。

通过与电辐射采暖和锅炉采暖相比，可以看出聚能加热技术有以下优点：

(1)虽然以电为动力，但加热物质与传热介质均为水，在油田常见液体中，水的比热容最大，能存储较大量的热量。水加热到设定温度后，机器便停止运行，而且可以利用峰谷电价差进行智能化管理，大大节约了能源消耗。

(2)空化聚能的工作原理破坏了介质水的结垢环境，使得结垢物质无法粘附在加热系统内壁，水质物化性质不易发生变化，取消了软化水处理装置、过滤装置和站内的锅炉岗，节省了设备费和运行、维护费用。

(3)采用微电脑控制，可多机组并联运行，提高了设备运行的稳定性。安装简便，设备内部可设置水箱及汇水器，出水口及回水口可实现与现行采暖设备的快速连接，并且无需改动原有管线。

(4)不需要其他任何加热元件，不会产生明火现象，最高回水温度设定为60℃，系统工作压力低于0.6MPa,不存在传统加热设备的安全隐患。与此同时，在水电分离情况下实现加热过程，避免漏电现象带来的安全隐患。

(5)新开发出机柜一体的静音型聚能加热装置(规划在720、723、727队点采用)，和原产品(738队)相比，在保持了原来设备的所有优点和功能外，使得设备体积更小，无噪音，安装更方便，操作更简便。

(6)体积小，安装方便 ；微电脑自动控制，设定后自动运行，便于操作，人工费用低；投资及运行成本低、使用寿命长。根据不同应用场合以及温度要求，可以选择不同型号的聚能加热装置，从而做到供于所需，在自动控制系统的控制下实现无人监管运行。聚能加热装置还可以同时实现采暖与洗浴的双重功能。

2 结语

(1)聚能加热采暖系统相对于锅炉采暖和电辐射器采暖具有高效节能、安全环保、经济节约的特点，可广泛应用于距离热源较远、相对独立的中小规模建筑(采暖面积为60～4000m2)，如油田注水水质站、前线队点等。我厂今年及以后新建小队点中无采暖依托的队点和注水水质站可优先考虑应用这种工艺。

(2)聚能加热技术的特性决定其可应用于民用加热、采暖热源等领域，亦可进一步推广应用于管道液体加热、洗井设备等领域。

[1]王颖.聚能加热装置供热现场试验[J].试验研究，2011，(7):25-29.

[2]陈振亮.注水站供热系统的优化设计[J].油气田地面工程, 2011,(1):32-34.