热泵技术在油田污水余热回收工程的应用.docxVIP

图1 孔店联合站原有主体工艺流程热泵技术在油田污水余热回收工程的应用张祖峰 李彦 倪心富 姬瑞 （大港油田第六采油厂工艺研究所）摘 图1 孔店联合站原有主体工艺流程 热泵技术在油田污水余热回收工程的应用 张祖峰 李彦 倪心富 姬瑞 （大港油田第六采油厂工艺研究所） 摘要 针对孔店油田产出污水处理合格后外排，污水中的大量余热散失到环境中，造成热 量浪费和环境热污染等问题，研究应用了吸收式水源热泵技术，该技术以油田伴生气为驱动 源，提取外排污水余热，替代孔店联合站现有加热炉加热系统。通过热泵技术的应用，实现了 污水余热回收利用，提高了孔店联合站加热系统热能利用效率，减少了烟尘和氮氧化物的排放 量，达到了节能减排的目的。 关键词 热泵技术 油田污水 余热 板式换热器 节能减排 DOI: 10. 3969/ j . i s s n. 2095- 1493. 2013. 002. 004 输；污水则进入污水处理系统，经过一次处理后， 部分污水作为油田回注水注入地层，剩余污水经冷 却塔降温后进行生化处理，达到国家二级排放标准 后外排 （图 1）。站内加热系统主要由 6 具加热炉组 成，分别为南部来油、脱水系统、原油外输、油田 产出液、油田掺水、生活采暖供热，最高负荷为 8 403 kW，加热炉燃料为油田伴生气和原油，年消 耗天然气401×104 m3，原油3 409.5 t。 引言 热泵技术的应用在上世纪 60 年代起源于美 国，主要用于建筑行业，进入 70 年代，热泵工业 迎来了黄金时期，并被世界各国所重视，到 90 年 代末，热泵技术被引进到中国，并得到了蓬勃发 展。在北京、上海、广州等城市已规模应用地源热 泵技术为居民供暖和制冷。在 2008 年北京奥运会 主体育场“鸟巢”中，地源热泵也得到了应用。在 胜利油田和华北油田应用了吸收式水源热泵提取污 水余热给生活采暖供热。 孔店油田位于河北省黄骅市孔韩庄西。随着油 田勘探开发规模的不断扩大，油田产液量逐年增 高，目前，孔店油田每天产出污水 7 300 m3，产出 污水的年平均温度在 48~52 ℃，因为污水温度高， 无法满足油田污水生化处理系统要求，需要进行降 温处理，经计算每小时散失热量 5 000 kW 左右，增 加了污水处理成本，同时造成了污水中的大量热能 浪费。 2 技术原理 结合孔店联合站主体工艺现状，在不改变其他 1 工艺现状 孔店联合站担负着孔店油田的原油和污水处 工艺的情况下，以油田伴生气为驱动源，应用吸收 式水源热泵技术，提取外排污水余热，利用列管换 热器对需热介质进行加热，替代传统加热炉加热工 艺，实现污水余热回收再利用。 2.1 热泵工作原理 热泵机组主要由蒸发器、吸收器、发生器、冷 凝器 4 部分组成 （图 2），以天然气为驱动源，利用 冷媒介质的气液转化，以溴化锂溶液为载体，提取 理，以及大港南部油田的来油加热和转输任务。其 主体工艺为：油田产出液经过加热炉升温后进入分 离缓冲罐脱气，再进入沉降罐沉降脱水，沉降后的 低含水原油进入储油罐，和南部来油一起加热后转 第一作者简介：张祖峰，工程师，2003 年毕业于石油大学 （华 东），从事石油开采工作，E-mail： 648447553@，地址：河 北黄骅大港油田第六采油厂工艺研究所，061100。 11 2013年第2期 石油石化节能 图2 热泵工作原理图图 3 热泵系统热交换工艺简图图 4 应用热泵技术后孔店联合站主要工艺示意图技术·应用 / Technology 图2 热泵工作原理图 图 3 热泵系统热交换工艺简图 图 4 应用热泵技术后孔店联合站主要工艺示意图 技术·应用 / Technology Application 热源污水中的低品位余热，并完成低品位热能向高 品位热能的转变，服务于油田生产。 在蒸发器中，中介水与液态冷媒介质进行热交 换，液态冷媒介质吸热气化变成冷媒蒸汽进入吸收 器，完成污水余热回收。 在吸收器中，高温高浓溴化锂溶液吸收冷媒蒸 汽后，变成低温低浓溴化锂溶液，释放的热量被热 媒水吸收，实现低品位余热利用。 在发生器中，来自吸收器的低温低浓溴化锂溶 液加热后变为高温高浓溴化锂溶液，同时产生大量 的高温冷媒蒸汽进入冷凝器。 在冷凝器中，高温冷媒蒸汽与热媒水进行第二 次热交换，冷媒蒸汽放出热量后液化变成液态冷媒 介质进入蒸发器，同时产生高温热媒水。 2.2.4 需热介质吸热 需热介质进入列管式换热器，与热泵机组出来 的高温热媒水发生热交换，升温后的需热介质温度 达到生产要求。 2.3 技术难题及创新 2.3.1 如何提高板式换热器的换热效率 针对水源热泵的热源为油田产出污水易结垢的 难题，配套了板式换热器清洗除垢工艺，并对垢的 组成和成垢周期进行了分析，筛选了有效的