直燃型吸收式热泵技术在油田生产中的应用

直燃型吸收式热泵技术在油田生产中的应用

1热泵应用背景越来越多的热水技术已经被用于工业、农业和社会领域。该工艺方法采用集体供暖、工业外污水处理厂的高效节能和高保障。许多用户喜欢使用简单的操作和高自动控制。热泵技术在大港油田被用于工业生产(不仅采暖)是国内第一家。作者系热泵生产一线员工,参与热泵投产与运行。本文可为同行在工艺规划或生产运行时等起一个借鉴参考作用。大港油田第六采油厂于2009年9月规划采用直燃型吸收式热泵技术为孔大站系统来液(高含水原油)、掺水,南部来油、外输原油和日常采暖等工艺加热。2011年11月正式投产运行,使用油田伴生气(孔店油田日产气8000方左右)作为驱动源,提取外排污水(日外排45-50℃污水4500方左右)中所蕴含的余热作为热源。运行一年来,节能与加热效果显著。2应用效果分析本文将重点从工艺、安全、节能、和环保四个方面讲解热泵技术在大港油田第六采油厂孔大站的实际应用效果。2.1油气混合热泵大港油田第六采油厂孔大站位处河北黄骅西北方向20公里处,站内设有原油计量、脱水、加热炉、外输、注水、污水处理和消防等多个岗位。日常工作一是负责孔店油田地区原油、和污水处理等工作;二是负责南部采油厂来油处理及外输等,起“南油北调”桥梁的作用。孔店油田因已到开发后期,含水较高。原油具有易凝高粘的特性(45℃粘度2000mPa·s左右)在热泵投入使用之前,孔大站使用6台转杯式油气混烧炉,总功率16000KW,分别是:枣园炉、脱水炉、系统炉、外输炉、掺水炉和采暖炉。其中系统炉、枣园炉、外输炉和脱水炉通过燃烧原油或者伴生气负责采用直接式传热方式给原油加热。新工艺使用直燃型吸收式3000KW热泵两台,日耗天然气量8000m3,使用45-50℃的外排污水4500m3作为热量来源,外排污水通过板式换热器(简称板换)将热量存储在了板换之中,中介水以相反方向通过板换时,带走热量,进入热泵将热量a(假设热量值大小为a,以下同理)留在了热泵之中,热泵通过燃烧天然气获取热量b,此时热泵将热量a与热量b集中起来给系统热媒水进行加热,获得高温热媒水,然后系统利用高温热媒水给需要加热介质在换热列管中进行水浴加热,提升需加热介质温度。工艺走向示意图如下图所示。理论情况计算热泵工艺可取的效果,见表1。2.2逆卡诺循环技术孔大站的6台加热炉投产于1997年8月,自投产起一直处于运行状态,加热炉内部的盘管在高温高压原油与炉膛火焰的侵蚀下多次出现严重腐蚀和变形,烟囱经长年含水烟气的烟熏腐蚀,在强度和刚度方面都出现了很严重的问题,在强风或者暴雨天都存在倾斜坍塌危险。设备与工艺的老化陈旧对于生产本身就存在着很大安全隐患。直燃型吸收式热泵,遵照逆卡诺循环工作原理,使用油田伴生气作为驱动源,提取外排污水中所蕴含的余热作为热源,通过降低设备内部压强改变液体的沸点传递热量的原理,将热源所含有的能量,间接的转换给了热媒水,再通过列管换热器内部的特殊结构,使用温度低于100℃热水水浴的方法加热;相比传统加热炉炉膛内部温度可达1300℃以上,要靠人工调节燃烧量改变火焰大小等,热泵工艺本身可以根据回水温调节燃料燃烧率控制出口水温,与传统的盘管加热炉加热技术相比其稳定性、操作性,安全性都提高了很多。2.3加热炉低碳排放孔店油田伴生天然气较少,按照以前6台加热炉老工艺,每天加热炉需消耗天然气8000m3,到了冬季随着外界温度下降,有时若不能满足生产需求时,需燃烧原油,按照以前的生产情况加热炉需消耗原油16t/d。年耗天然气292×104Nm3,耗原油5840t,加热系统的配风和燃料油电加热系统每年耗电43×104kw.h。使用直燃型吸收式热泵两台,停用老工艺两个冷却塔;日耗天然气量8000m3,使用45-50℃的外排污水4500m3,加上配套设备中介水泵、热媒水泵硬水箱软水箱和列管换热器共耗电4800Kw.h,就可以达到工艺生产要求,从节能减排方面来讲,热泵技术的节能效果要比传统加热炉加热效果好很多。2.4节能减排效果直燃型吸收式热泵使用45-50℃的外排污水和油田伴生气作为热源,相比传统使用加热炉工艺一年燃烧4000余吨原油而言,减少了烟尘、氮氧化合物和二氧化碳的排放量。节能减排效果显著,而且使用了外排污水作为热源,变废为宝,加以利用,更凸显了油田单位对于环境的强烈保护意识。总结:孔大站采用热泵技术必需的两个重要条件:足够多的天然气和热源水(水量、水质、温度)。3热泵节能效果热泵技术作为一种较为成熟的换热技术,在我国工业农业和多个领域都已取得了非常显著的效果,因其具备有高效的节能效果,良好的安全性