导航：安全管理网>> 安全论文>> 化工安全论文>>正文

开发研制油田污水源燃气机热泵的热经济性分析

文档作者：邓寿禄‘。王贵生1，黄学义2 文档来源： 1．胜利油田技术检测中心 2．胜利油田油气集输总厂		点击数：	更新时间： 2024年06月16日
下载地址：点击这里	文件大小： 193.66 KB 共3页	文档格式： PDF	下载点数： 1 点（VIP免费）

全屏查看

内容预览 [文件共3页]

本文件共3页，如需编辑使用，请下载。

注：预览效果可能会出现部分文字乱码（如口口口）、内容显示不全等问题，下载是正常的。

	文件大小：193.66 KB 共3页文件格式：PDF 下载点数：1 点（VIP会员免费）

上一篇：炼化厂设备安装存在的问题及其解决措施

文本预览

仅提取页面文字内容，供快速阅读使用。

节能
ENERGY CONSERVAlrION
2010年第12期
(总第341期)
开发研制油田污水源燃气机热泵的热经济性分析
邓寿禄‘。王贵生1，黄学义2
(1．胜利油田技术检测中心，山东东营257000；2．胜利油田油气集输总厂，山东东营257061)
摘要：阐述了国内外开发研制燃气机热泵的背景与现状、油田余热资源状况和利用情况、油田利用热
泵技术的现状，对开发研制油田污水源燃气机热泵的可行性进行了分析，并对油田污水源燃气机热泵
系统的热经济性进行了预测。
关键词：油田；污水源；热泵；可行性分析
中图分类号：TE992文献标识码：A文章编号：1004—7948(2010)12—0040—03
1国内外开发研制燃气机热泵的进展¨1
在可持续发展战略日益得到全人类广泛关注
的今天，节能和环保已成为世界性的两大前沿课
题。天然气是目前世界上最清洁的常规能源之一，
并且储量丰富，其合理开发与利用已经得到世界各
国的普遍重视。
2001年统计的世界能源消费结构中，天然气
已占22．4％。但我国在天然气领域的发展却相对
落后，目前仍以燃煤为主，据统计，1998年全国天
然气产量223亿m3，天然气消费量221亿m3，在
能源消费结构中仅占2．1％，2001年产量增加到
303亿m3，消费量302亿m3，在能源消费结构中比
例提高到2．96％，仍然远远低于世界平均水平。
天然气在我国是极有发展前景的洁净能源，其在总
能耗中所占的份额将越来越大，目前迫切需要解决
的是如何提高其在能源消费结构中的比例以及如
何实现对这种优质能源的高效合理利用。
目前，燃气机热泵技术在日本、美国及欧洲等
发达国家已比较成熟，应用也非常普遍，最初以大
型机组为主。燃气机热泵技术的研究始于20世纪
40年代。前苏联的B．A．兹辛在1947年就提出了
用煤气机来驱动热泵的设想。安装在英国泰晤士
河畔皇家庆典礼堂里的燃气机热泵可能是有记载
的最早应用的燃气机热泵。20世纪70年代末至
90年代初是国际上燃气机热泵研究的一个高潮
期，这段时期各国研究者制造了大量样机，对其应
用于各种场合进行了详细测试，为燃气机热泵的商
业化生产奠定了基础。
我国在“八五”期间，燃气工业就有了很大的
发展，这就为燃气热泵的开发与利用提供了先决条
件。同时燃气热泵的使用有利于缓解城市电力紧
张、燃气供需矛盾。因此，燃气热泵已引起国内热
泵工作者的广泛关注。我国的燃气机热泵技术研
究开始于20世纪80年代，天津大学热能研究所在
国内率先开展了此方面的研究。2007年，在天津
大学博士生导师杨昭的指导下方筝博士等研制成
功了我国第一台空气源燃气机热泵。
2油田余热资源状况和利用情况
油田在生产过程中产生大量含油污水，这些含
油污水的温度往往较高。例如胜利油田的含油污
水在夏季可以达到57℃，在冬季可以达到53℃；大
庆油田含油污水的温度一般在36—42℃。我国油
田每天含油污水日产量超过190万m3(1998年陆
地油田统计数据)，海上油田每年含油污水排放
4648万t(2000年中国海洋环境质量公报)。由此
可见，我国油田含油污水的余热回收潜力巨大。人
们一直在关注着如何回收利用这部分热能来为油
田的生产和生活服务，同时解决因燃烧矿物燃料造
成的污染问题(同时因为原油在我国来说是属于
稀缺资源，因此有必要节约使用)。这部分热能的
特点是品位比较低，但是可以利用热泵来提高其温
度，胜利油田有利用吸收式热泵进行冬季供热的案
例，可以节约大量燃油。
油田在利用余热资源方面进入了一个发展期，
万方数据
2010年第12期
(总第341期)
节能
ENERGY CONSERVATIoN
烟气余热回收、油田污水余热利用、地热利用都有
非常好的案例。胜利油田在余热利用开发方面具
有广阔的前景，早期在燃油锅炉烟气余热回收方面
做了大量的工作，近几年，在利用油田污水余热方
面也开展了一些工作，例如，利用油田污水废热直
接取暖，利用压缩式和吸收式热泵回收油田污水余
热提供生活热水、采暖、加热原油等。
3油田利用热泵技术的现状
目前，大港、辽河、大庆和胜利油田都开始利用
热泵技术应用于生活或生产中。在胜利油田，目前
利用的热泵技术主要是压缩式和吸收式热泵。压
缩式热泵主要用来回收油田污水余热提供采暖热
水或加热原油；吸收式热泵主要用来回收污水余热
提供采暖热水。胜利油田孤东二号联合站污水源
压缩式热泵加热原油装置的制热系数为6．22，加
热后原油温度为57℃；现河采油厂郝现联合站安
装的污水源压缩式热泵装置的制热系数为4．8，提
供75℃的高温热水用于采暖或加热原油。胜南社
区乐安小区安装的吸收式热泵系统制热系数为
2．1，提供61℃的采暖热水；胜北社区胜苑锅炉房
安装的吸收式热泵系统制热系数为1．87，提供
72℃的采暖热水。燃气机热泵在胜利油田应用很
少，据了解，目前只有在胜利采油厂采油二矿安装
了l台大连三洋燃气机热泵空调用于夏季制冷。
4开发研制油田污水源燃气机热泵的可行性
4．1油田余热资源优势
油田在生产过程中产生大量含油污水，这些含
油污水的温度往往较高。胜利油田日产含油污水
30万t(12500t／h)，温度在50℃左右。可作为燃气
机热泵的低温热源，其余热资源量富裕充足。
4．2油田燃气量优势
各油田在开采中，都会生产出数量不少的天然
气。开发油田污水源燃气机热泵是实现对这种优
质能源的高效合理利用的有效途径。
4．3燃气机热泵的能量利用效率优势¨1
早期的研究表明燃气热泵的一次能源利用率
高，较之燃煤和燃气锅炉(直燃吸收式)分别高出
110％和75％以上；其制热性能系数COP值大于
1；对于同时供热、供冷的燃气热泵机组来说，其一
次能源利用系数PER很高，从能源利用的角度看
来是非常经济的。
4．4油田污水源燃气机热泵系统的热经济性预测
以胜利油田分公司东辛采油厂102联合站的
现场统计资料为依据(见表1)。
表1 东辛采油厂102联合站的余热资源相关工艺参数表
(1)油田污水源燃气机热泵系统一次能源利
用率分析。
分析计算的取值：燃气机热效率取35％，燃气
机排烟余热和冷却水余热总量按55％计，燃气机
余热回收率按60％计算，在计算中热泵的有效系
数低温时取0．5，高温时取0．45。
燃气机热泵系统的一次能源利用率按式(1)
计算：
PER=_'71·_，72·COP+，c·q
式中：PER一一次能源利用率；
叼，一燃气机效率；
叼：一热泵有效系数；
cOP一热泵制热系数；
K一燃气机可回收余热百分数；
q—余热回收率。
表2和表3所示为以东辛采油厂102联合站
的余热资源工艺参数计算的结果。
表2油田污水源燃气机热泵系统PER与
高温侧温度L变化关系的计算结果
注：冷源温度为45℃。
万方数据
节能
ENERGY CONSERVATION
2010年第12期
(总第341期)
衰3油田污水源燃气机热泵系统PER与冷源利用率比较。
温度疋变化关系的计算结果裹5一次能源利用率比较
冷源温度T：／。c PER
3l
34
37
40
46
1．58
1．67
1．77
I．∞
2．22
注：高温侧温度为75℃。
由表2可见，当冷源温度为45℃时，燃气机热
泵系统制取76℃、80℃、82℃、84℃、85℃的热量
时，其一次能源利用率分别为2．30、2．10、2．0l、
1．93、1．90。由表3可见，当冷源温度为3l℃、
34℃、37℃、40℃、46℃时，燃气机热泵系统制取
75℃的热量时，其一次能源利用率分别为1．58、
1．67、1．77、1．90、2．22。
(2)油田污水源燃气机热泵系统与电动驱动
热泵、燃油锅炉的热经济性比较。
以3000m2供暖面积为计算基础，对三种供暖
方式进行了经济性评价计算，计算结果如表4所
示。
表4三种供热方式的热经济性比较㈨
项目塞茎芸曩豢霎曩i粪霎霎曩
用能方式电能艺篡天然气
平均日耗能量686kWh 72kWh+256kg油90m3
平均日运行费用／元375．17 1434．58 97．2
8640kⅥ，lI+
整个采暖季耗能量72720k帅30r720kg油
10800m3
整个采暖季运行费用／元45020．81 172149．22 I 1664
运行费用／元·m～ 15．Ol 57．38 3．89
初投资／万元26 lO 30
静态投资回收年IWa 1．3 1．2
由表4可见，在三种供热方式中，污水源燃气
机热泵系统的经济性最好。
表5所示为胜利油田电动驱动热泵系统、吸收
式热泵系统和污水源燃气机热泵系统的一次能源
由表5可见，胜利油田在用的两种热泵系统与
污水源燃气机热泵系统相比，后者的PER比其他
两种都高。
4．5污水源燃气机热泵系统优势
污水源燃气机热泵系统能够取代采油厂矿、泵
站、联合站的燃油锅炉或加热炉，减少油田自用油
耗量，从而提高油田原油商品量。
污水源燃气机热泵系统可广泛应用于油田拥
有污水余热资源的采油厂矿、泵站、计量站、联合站
等，取代采暖炉或生产加热炉等。
5结论
燃气热泵的一次能源利用率高，比燃煤和燃气
锅炉(直燃吸收式)分别高出110％和75％以上；
其制热性能系数COP值大于I；同时对于同时供
热、供冷的燃气热泵机组来说，其一次能源利用系
数PER很高，从能源利用的角度看来是非常经济
的。可以取代工业生产中的锅炉或加热炉，可以应
用于生活供暖或制冷。污水源燃气机热泵系统以
其经济性好，能源利用效率高，节能环保，运行费用
低，在油田具有广阔应用前景，因此，开发研制油田
污水源燃气机热泵系统是可行的。
参考文献
[1]马一太，谢英柏，杨昭．燃气机热泵在我国的应用前景
[J]．流体机械，2002，39(1)：55-58．
[2]张世钢．燃气机热泵仿真与优化研究[C]．天津：天津大
学。2004．
[3]邓寿禄，王强．热泵系统应用于油田废水余热回收的探
讨[J]．现代测量与实验管理，2003，(1)：21—22．
作者简介：邓寿禄(1967一)，男，福建泰宁人，大学，高级工
程师，从事能源检测与利用研究工作。
收稿日期：2010—07—10；修回日期：2010一ll一23

网友评论 more

化工安全论文最新内容

06-16