应用热泵技术回收联合站污水余热研究

2018-01-12周彦勇李文婷董静

石油石化节能 2017年11期

关键词：辽河油田含油热泵

周彦勇李文婷董静

（1.中国人民解放军66259部队；2.呼和浩特市供排水有限责任公司；3.辽河油田公司安全环保技术监督中心）

应用热泵技术回收联合站污水余热研究

周彦勇1李文婷2董静3

（1.中国人民解放军66259部队；2.呼和浩特市供排水有限责任公司；3.辽河油田公司安全环保技术监督中心）

针对辽河油田洼一联合站污水水质指标较好，其热量未能进行有效利用，造成能量浪费和环境热污染等问题。通过热泵技术，使污水直接进热泵机组，将污水中大部分能量提取出来加热原油，可以达到减少天然气消耗，节约系统运行费用，减少环境污染的目的。洼一联合站采用热泵技术有效利用了污水余热，年节约天然气250×104m3，可减少CO2排放1.1×104t。

联合站；热泵技术；污水余热

随着辽河油田的开发进入中后期，采出液的含水率不断升高，采出液及污水处理量不断增加，造成联合站能耗逐渐增高[1]。同时，污水中热能未能进行有效利用，造成热量浪费和环境热污染。热泵技术可以将油田污水中低温热能进行回收，以一小部分能量为代价，转换为高温热能（可达80℃），用于采暖、油气集输等各个方面，通过回灌技术或土壤换热得到循环利用，解决油气生产过程中的能源消耗及采油区生活供热问题[2-4]。成功推广应用后，可以解决油田污水余热的浪费问题，促进油田节能减排。

1 热泵技术在联合站应用的优势

辽河油田将污水余热利用热泵技术应用于联合站等生产场所，可以进行输油伴热及供暖等，具有如下优势：一是能源利用率高。输入1 kW的热量，制出4 kW热量；二是运行成本低，减少一次性能源（天然气等）的消耗，效益显著；三是有利于污水处理回注，降低了含油污水的温度，为污水处理回注创造了便利条件；同时，减少了含油污水对环境的热污染；四是热源来源便利，益于推广，主要利用含油污水余热，使热能得到有效利用。五是安全可靠，系统运行稳定，无安全隐患[5]。

2 洼一联合站改造方案

洼一联合站需要用热的地方主要有:进站原油加热、原油脱水加热、原油外输加热、站内冬季采暖伴热等环节[6-7]，如表1所示。

2.1 设计方案主要参数确定

1）原油参数确定。洼一联合站各个环节需要加热的主要设计计算参数如表2所示。

2）热泵出水温度确定。根据对市场上现有各种型号热泵技术性能的比较分析，决定进站原油加热循环供、回水水温按60℃、55℃，原油脱水加热循环供、回水水温按70℃、55℃进行设计。

表1 洼一联用热环节统计表

表2 需要改造的加热环节主要参数表

表3 需要加热环节的热负荷

3）热源水（含油污水）温度确定。热源水采用联合站内处理后的含油污水，从热泵效率和换热器面积大小等综合考虑最后确定热源水进、出水温度按45℃、35℃，提取10℃的热能。

2.2 需要热泵提供的热量计算

1）原油及水加热需热量。需要热泵提供的热量复核计算如表3所示。若考虑到换热器的热损失10%，则不同加热环节需要热量分别为：进站加热需热量为1565 kW；原油脱水需热量为135 kW。因此这2个加热环节需要热泵机组提供总热量为1700 kW。

2）站内采暖伴热需热量。据调查该站冬季采暖伴热的循环泵流量为120 m3/h，温度在55～70℃，因此计算出该站冬季采暖伴热的需热量约为2094 kW。因此，该站改造总的需热量为3794 kW。计算公式如下：

式中：Q——站内采暖伴热需热量，kW；

G——循环流量，m3/h；

Δt——循环水温差，℃。

2.3 改造方案结果

方案设计采用2台溴化锂吸收式直燃性热泵机组，提供60℃/75℃循环热水直接冬季采暖，并通过浮头壳管式换热器为进站原油加热和原油脱水加热；热泵的热源水是采用站内含油污水，由于水质指标较好，污水直接进热泵机组。这样污水中大部分能量被热泵提取出来，传递给原油，原油不断的被加热，而且减少了天然气消耗，提高了系统的安全性，节约了系统的运行费用，减少环境污染，实现了节能减排。洼一联燃气热泵供热改造主要流程见图1、图2。