申请日2015.08.25
公开(公告)日2016.01.27
IPC分类号F24H4/02
摘要
本实用新型公开了一种油田污水余热回收系统，包括污水储罐、低温热源换热器、高温热源换热器、热用户、热泵机组以及补水水箱，低温热源换热器与污水储罐之间连接有低温污水循环管路，高温热源换热器与热用户之间连接有高温污水循环管路，热泵机组包括通过冷媒循环管路连接在一起的蒸发器和冷凝器，蒸发器和低温热源换热器之间连接有蒸发器循环管路，冷凝器和高温热源换热器之间连接有冷凝器循环管路。本实用新型利用油田污水余热向热泵机组提供低品位能源，通过热泵机组制取高温热水，向输油管路或其它生产生活环节提供持续不断的热能，解决了现有技术输油管路加热耗电量和制取热水温度低以及油井掺水等加热系统耗能量大和能效比低等技术问题。
权利要求书
1.一种油田污水余热回收系统，其特征在于：其包括污水储罐(1)、低温热源换热器(3)、高温热源换热器(4)、热用户(5)、热泵机组(2)以及补水水箱(6)，所述低温热源换热器(3)和高温热源换热器(4)中的换热介质均为污水，所述低温热源换热器(3)与污水储罐(1)之间连接有低温污水循环管路(1-1)，所述高温热源换热器(4)与热用户(5)之间连接有高温污水循环管路(5-1)，所述热泵机组(2)包括通过冷媒循环管路(2-1)连接在一起的蒸发器(201)和冷凝器(202)，所述蒸发器(201)和低温热源换热器(3)之间连接有蒸发器循环管路(3-1)，所述冷凝器(202)和高温热源换热器(4)之间连接有冷凝器循环管路(4-1)，所述补水水箱(6)和蒸发器循环管路(3-1)、补水水箱(6)和冷凝器循环管路(4-1)之间分别连接有补水管路(6-1)。
2.根据权利要求1所述的油田污水余热回收系统，其特征在于：所述热泵机组(2)包括串联在一起的一级热泵机组(2-A)和二级热泵机组(2-B)，一级热泵机组(2-A)中的蒸发器(201)和二级热泵机组(2-B)的蒸发器(201)串联在一起，一级热泵机组(2-A)中的冷凝器和二级热泵机组(2-B)的冷凝器(202)串联在一起。
3.根据权利要求2所述的油田污水余热回收系统，其特征在于：所述一级热泵机组(2-A)和二级热泵机组(2-B)中的冷凝器(202)各有两个，一级热泵机组(2-A)中的两个冷凝器(202)并联在一起，二级热泵机组(2-B)的两个冷凝器(202)并联在一起，并联后的一级热泵机组(2-A)中的两个冷凝器(202)与并联后的二级热泵机组(2-B)中的两个冷凝器(202)串联在一起。
4.根据权利要求1或2或3所述的油田污水余热回收系统，其特征在于：所述冷凝器循环管路(401)上设有高温水缓冲储水箱(7)，所述补水水箱(6)和冷凝器循环管路(401)之间的补水管路(6-1)通入到所述高温水缓冲储水箱(7)内。
5.根据权利要求1或2或3所述的油田污水余热回收系统，其特征在于：所述低温污水循环管路(1-1)上污水储罐(1)至低温热源换热器(3)的管路上依次安装有低温污水出口阀(101)、低温污水泵(102)和低温热源换热器污水进口阀(103)，低温污水循环管路(1-1)上位于低温热源换热器(3)至污水储罐(1)的管路与污水储罐(1)至低温热源换热器(3)的管路之间接有低温连通管，低温连通管上安装有低温污水旁通阀(104)。
6.根据权利要求1或2或3所述的油田污水余热回收系统，其特征在于：所述高温污水循环管路(5-1)上热用户(5)至高温热源换热器(4)的管路上依次安装有热用户出口阀(501)、高温污水泵(502)和高温热源换热器进口阀(503)，高温污水循环管路(5-1)上热用户至高温热源换热器(4)的管路与高温热源换热器(4)至热用户(5)的管路之间接有高温连通管，高温连通管上安装有高温污水旁通阀(504)。
7.根据权利要求1或2或3所述的油田污水余热回收系统，其特征在于：所述低温热源换热器(3)和高温热源换热器(4)均为板式换热器，各换热器中的换热管均为钛合金换热管。
8.根据权利要求1或2或3所述的油田污水余热回收系统，其特征在于：所述冷媒循环管路(2-1)上设有压缩机(203)和节流阀(204)。
9.根据权利要求1或2或3所述的油田污水余热回收系统，其特征在于：所述补水管路(6-1)上设有补水泵(601)。
10.根据权利要求1或2或3所述的油田污水余热回收系统，其特征在于：所述蒸发器循环管路(3-1)上和冷凝器循环管路(4-1)上分别设有蒸发器循环水泵(301)和冷凝器循环水泵(401)。
说明书
一种油田污水余热回收系统
技术领域
本实用新型涉及一种利用油田污水的余热向热用户提供热量的系统，具体的说是涉及一种油田污水余热回收系统，属于节能环保中的热回收技术领域。
背景技术
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，温度通常在40℃到60℃之间，这些含油污水蕴含有丰富的余热资源。目前油田生产中，这些含油污水一般被排放到外界或直接回注回地下，油田污水的余热未被充分利用，造成了资源浪费。
一方面，随着油田的开发进入中后期，油井的含油污水水量越来越大，油田污水直接排放会导致环境污染加剧;另一方面，原油的脱水和外输都需要加热，尤其是稠油，由于其粘度较高，必须加热降低粘度之后才可以外输。目前，稠油加热主要采用燃油燃气水套加热炉的方式，原油加热的温度范围为40℃到80℃，这种加热形式存在着耗能量大、维修难度大等突出问题。因此，如何实现油田污水余热回收利用，并降低稠油加温输送的能耗，降低生产成本，提高经济效益是石油生产行业中亟待解决的问题。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种油田污水余热回收系统，以解决石油生产行业中油田污水余热不能重复利用导致生产成本高、经济效益低的技术问题。
本实用新型采用如下技术方案：一种油田污水余热回收系统，其包括污水储罐、低温热源换热器、高温热源换热器、热用户、热泵机组以及补水水箱，所述低温热源换热器和高温热源换热器中的换热介质均为污水，所述低温热源换热器与污水储罐之间连接有低温污水循环管路，所述高温热源换热器与热用户之间连接有高温污水循环管路，所述热泵机组包括通过冷媒循环管路连接在一起的蒸发器和冷凝器，所述蒸发器和低温热源换热器之间连接有蒸发器循环管路，所述冷凝器和高温热源换热器之间连接有冷凝器循环管路，所述补水水箱和蒸发器循环管路、补水水箱和冷凝器循环管路之间分别连接有补水管路。
所述热泵机组包括串联在一起的一级热泵机组和二级热泵机组，一级热泵机组中的蒸发器和二级热泵机组的蒸发器串联在一起，一级热泵机组中的冷凝器和二级热泵机组的冷凝器串联在一起。
所述一级热泵机组和二级热泵机组中的冷凝器各有两个，一级热泵机组中的两个冷凝器并联在一起，二级热泵机组的两个冷凝器并联在一起，并联后的一级热泵机组中的两个冷凝器与并联后的二级热泵机组中的两个冷凝器串联在一起。
所述冷凝器循环管路上设有高温水缓冲储水箱，所述补水水箱和冷凝器循环管路之间的补水管路通入到所述高温水缓冲储水箱内。
所述低温污水循环管路上污水储罐至低温热源换热器的管路上依次安装有低温污水出口阀、低温污水泵和低温热源换热器污水进口阀，低温污水循环管路上位于低温热源换热器至污水储罐的管路与污水储罐至低温热源换热器的管路之间接有低温连通管，低温连通管上安装有低温污水旁通阀。
所述高温污水循环管路上热用户至高温热源换热器的管路上依次安装有热用户出口阀、高温污水泵和高温热源换热器进口阀，高温污水循环管路上热用户至高温热源换热器的管路与高温热源换热器至热用户的管路之间接有高温连通管，高温连通管上安装有高温污水旁通阀。
低温热源换热器和高温热源换热器均为板式换热器，各换热器中的换热管均为钛合金换热管。
所述冷媒循环管路上设有压缩机和节流阀。
所述补水管路上设有补水泵。
所述蒸发器循环管路上和冷凝器循环管路上分别设有蒸发器循环水泵和冷凝器循环水泵。
本实用新型的有益效果是：本实用新型中，低温热源换热器用于油田污水和低温循环水之间进行换热，高温热源换热器用于热用户用循环水和高温循环水之间进行换热。低温热源换热器与热泵机组中的蒸发器形成一个低温循环水闭合回路，高温热源换热器与热泵机组中的冷凝器形成了一个高温循环水闭合回路，补水水箱为低温循环水闭合回路和高温循环水闭合回路补充循环水。系统运行时，油田污水通过低温热源循环泵进入低温热源换热器与低温循环水进行换热，换热后的油田污水温度下降、低温循环水温度升高。加热后的低温循环水进入热泵机组，热泵机组根据逆卡诺循环工作原理，输入少量的电能，从而获取大量的热能，具体过程为蒸发器内的制冷剂吸收低温循环水所携带的热能后蒸发变为气体，经压缩机压缩成高温高压气体输送至冷凝器，高温高压气体在冷凝器中冷凝释放出热能，高温循环水吸收冷凝器释放的热能温度升高，升温后的高温循环水再进入高温热源换热器与热用户循环水进行热交换。完成热交换的热用户循环水供给原油集输加热或散热器用户，完成系统热量循环传递。通过以上过程，实现污水余热的回收利用。本实用新型利用油田污水余热向热泵机组提供低品位能源，通过热泵机组制取高温热水，向输油管路或其它生产生活环节提供持续不断的热能，解决了现有技术输油管路加热耗电量和制取热水温度低以及油井掺水等加热系统耗能量大和能效比低等的技术问题。本实用新型由于采用油田污水作为热源，通过输入少量的电能做功进行能量的提升转换，对原油进行加热输送或掺热水时省去了燃油、燃煤或燃气锅炉加热系统，从而节省了一次能源的消耗，减少了对环境的污染，对节能减排，推动低碳经济发展战略具有显著作用。
进一步的，在设计热负荷条件或50%以上设计热负荷下，可同时启动一级热泵机组和二级热泵机组，低温污水在低温污水泵的驱动下，进入低温热源换热器;由低温热源换热器换热后的低温循环水，在蒸发器循环水泵的驱动下依次进入一级热泵机组、二次热泵机组的蒸发器，为热泵机组提供热量和温度的保证;高温循环水首先进入二级热泵机组的冷凝器，获取二级热泵机组提供的热量，再进入一级热泵机组的冷凝器，进一步获取一级热泵机组提供的热量，最后进入高温热源换热器，与来自热用户的循环水进行热交换，完成系统热量循环传递。
进一步的，低温热源换热器、高温热源换热器均采用板式换热器，具有传热系数高、流通截面宽、耐腐蚀等特点，且具有良好的流通性。