申请日2017.12.12
公开(公告)日2018.05.29
IPC分类号F24D15/00; F25B30/06; F28D20/02; C09K5/06
摘要
一种含油污水热能回收装置及其使用的相变蓄能材料的制备方法，属于污水处理技术领域。本发明为了解决采出水经过处理后需要回注到地下，热能被浪费掉的问题。技术要点：回注污水管道与换热器连接;储能器与第一换热器连接，储能槽内设置有纳米复合有机相变蓄能材料;注水电机、冷却水罐和地埋管通过水冷管路连接构成回路，第二换热器通过水管与水冷管路连接，热泵机组的蒸发器侧与水冷管路连接，冷凝器侧连接有采暖供水管和采暖回水管;相变蓄能材料的制备方法：分别将不同浓度的纳米TiO2或铜粒子加到HS‑1基液中，形成纳米粒子悬浮液，向悬浮液中添加分散剂或活性剂，经过超声振动，获得悬浮稳定的纳米流体。本发明用于含油污水热能回收。
权利要求书
1.一种含油污水热能回收装置，其特征在于：包括第一换热器(1)、第二换热器(2)、注水电机(3)、冷却水罐(4)、热泵机组(5)、储能器(6)、回注污水管道(7)和地埋管(9);
所述回注污水管道(7)通过换热介质流入管(21)与第一换热器(1)和第二换热器(2)的换热介质进口连接，所述回注污水管道(7)通过换热介质流出管(22)与第一换热器(1)和第二换热器(2)的换热介质出口连接;
所述储能器(6)的进口端和出口端通过循环管路(23)与第一换热器(1)的进水口及出水口连接，所述储能器(6)的进口端还连接用户回水管路(24)，储能器(6)的出口端还连接用户供水管路(25)，所述储能器(6)内设置有若干个储能槽(8)，所述储能槽(8)内设置有纳米复合有机相变蓄能材料;
所述注水电机(3)、冷却水罐(4)和地埋管(9)通过水冷管路(26)连接构成回路，所述第二换热器(2)的进水口及出水口通过水管与水冷管路(26)建立连接，所述热泵机组(5)的蒸发器侧通过蒸发器侧进液管(27)及蒸发器侧出液管(28)与水冷管路(26)建立连接，所述热泵机组(5)的冷凝器侧连接有采暖供水管(29)和采暖回水管(30)。
2.根据权利要求1所述的一种含油污水热能回收装置，其特征在于：所述地埋管(9)为垂直地埋管，地埋管(9)的长度为5m-8m。
3.根据权利要求1所述的一种含油污水 热能回收装置，其特征在于：所述地埋管(9)为水平地埋管，地埋管(9)的长度为5m-8m。
4.根据权利要求2或3所述的一种含油污水热能回收装置，其特征在于：所述一种含油污水热能回收装置，还包括污水泵(10)，所述污水泵(10)安装在换热介质流入管(21)上。
5.根据权利要求4所述的一种含油污水热能回收装置，其特征在于：所述一种含油污水热能回收装置，还包括冷却水泵(11)，所述冷却水泵(11)安装在水冷管路(26)上。
6.根据权利要求5所述的一种含油污水热能回收装置，其特征在于：所述一种含油污水热能回收装置，还包括储能泵(12)，所述储能泵(12)安装在循环管路(23)的顶部。
7.根据权利要求6所述的一种含油污水热能回收装置，其特征在于：所述一种含油污水热能回收装置，还包括用户用水泵(13)，所述用户用水泵(13)安装在用户回水管路(24)上。
8.一种含油污水热能回收装置中使用的相变蓄能材料的制备方法，其特征在于：具体为：分别将不同浓度的纳米TiO2粒子加到HS-1基液中，形成纳米粒子悬浮液，然后，向纳米粒子悬浮液中添加活性剂，经过超声振动，获得悬浮稳定的纳米流体，即获得了相变蓄能材料。
9.一种含油污水热能回收装置中使用的相变蓄能材料的制备方法，其特征在于：具体为：分别将不同浓度的纳米铜粒子加到HS-1基液中，形成纳米粒子悬浮液，然后，向纳米粒子悬浮液中添加分散剂，经过超声振动，获得悬浮稳定的纳米流体，即获得了相变蓄能材料。
说明书
一种含油污水热能回收装置及其使用的相变蓄能材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种污水热能回收装置及相变蓄能材料的制备方法，具体涉及一种含油污水热能回收装置及其使用的相变蓄能材料的制备方法，属于污水处理技术领域。
背景技术
关于含油污水热泵余热回收的研究：
目前，我国各主要油田的开发已进入高含水期。油田采出污水量大并且温度较高，蕴含着大量的热能，例如辽河油田稠油污水温度可以达到70℃，大庆等常规油田采出污水温度一般在35～45℃，这些采出污水经过处理后，直接用于油田注水开发或存放使之自然蒸发，既浪费了大量的热资源，又对周围环境造成一定的热污染。随着技术的不断进步和发展，利用热泵方式回收采出污水余热在油田受到了广泛的重视。
含油污水热能可利用程度分析：
以大庆油田某采油一厂为例，每天污水量总计10,105m3，含油污水经过生物处理工艺深度处理后温度为35～40℃。含油污水中赋存的热(冷)量计算如下：
A=ρ×B×Cp×Δt
式中：
A——含油污水中赋存的热(冷)量，MJ/d
B——污水流量，m3/d
ρ——污水的密度，取1kg/m3
Δt——污水进、出口温差
Cp——污水的比热容，取4.19kJ/(kg·℃)
以一厂106站每天1万方/天处理量计算，可以直接回收热能4.19×105MJ/d;如果该技术得到广泛的推广，以大庆油田每年6.8亿立方米污水量计算，预计每年将产生28.53×1013MJ的能量。
原油分离出的采出污水，温度在35～60℃，由于采出污水温度较低，其中所含的热能难以利用，按传统的油田生产模式,通常是采用回注的形式注入原采出地层，浪费了大量的热能资源。
污水源热泵系统在形式上分为直接式和间接式两种，二者相比较而言，直接式污水源热泵系统对水质和防阻防腐工艺设备要求比较高，就油田含有污水现有的情况，含油污水中杂质过多，含油量及矿化度较高，多使用间接式污水源热泵系统。
发明内容
本发明的目的是为了解决按传统的油田生产模式，通常是采用回注的形式注入原采出地层，浪费了大量的热能资源的问题，进而提供一种含油污水热能回收装置。
本发明的技术方案一是：一种含油污水热能回收装置，包括第一换热器、第二换热器、注水电机、冷却水罐、热泵机组、储能器、回注污水管道和地埋管;
所述回注污水管道通过换热介质流入管与第一换热器和第二换热器的换热介质进口连接，所述回注污水管道通过换热介质流出管与第一换热器和第二换热器的换热介质出口连接;
所述储能器的进口端和出口端通过循环管路与第一换热器的进水口及出水口连接，所述储能器的进口端还连接用户回水管路，储能器的出口端还连接用户供水管路，所述储能器内设置有若干个储能槽，所述储能槽内设置有纳米复合有机相变蓄能材料;
所述注水电机、冷却水罐和地埋管通过水冷管路连接构成回路，所述第二换热器的进水口及出水口通过水管与水冷管路建立连接，所述热泵机组的蒸发器侧通过蒸发器侧进液管及蒸发器侧出液管与水冷管路建立连接，所述热泵机组的冷凝器侧连接有采暖供水管和采暖回水管。
进一步地：所述地埋管为垂直地埋管，地埋管的长度为5m-8m。
进一步地：所述地埋管为水平地埋管，地埋管的长度为5m-8m。
进一步地：所述一种含油污水热能回收装置，还包括污水泵，所述污水泵安装在换热介质流入管上。
进一步地：所述一种含油污水热能回收装置，还包括冷却水泵，所述冷却水泵安装在水冷管路上。
进一步地：所述一种含油污水热能回收装置，还包括储能泵，所述储能泵安装在循环管路的顶部。
进一步地：所述一种含油污水热能回收装置，还包括用户用水泵，所述用户用水泵安装在用户回水管路上。
本发明的另一个目的是为了解决现有制备方法制得的纳米流体存在悬浮稳定性的问题，进而提供一种含油污水热能回收装置中使用的相变蓄能材料的制备方法。
本发明的技术方案二是：
一种含油污水热能回收装置中使用的相变蓄能材料的制备方法，具体为：分别将不同浓度的纳米TiO2粒子加到HS-1基液中，形成纳米粒子悬浮液，然后，向纳米粒子悬浮液中添加活性剂，经过超声振动，获得悬浮稳定的纳米流体，即获得了相变蓄能材料。
一种含油污水热能回收装置中使用的相变蓄能材料的制备方法，具体为：分别将不同浓度的纳米铜粒子加到HS-1基液中，形成纳米粒子悬浮液，然后，向纳米粒子悬浮液中添加分散剂，经过超声振动，获得悬浮稳定的纳米流体，即获得了相变蓄能材料。
发明与现有技术相比具有以下效果：
一、污水源热泵是利用了污水原水作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。供热时省去了燃煤、燃气、燃油等锅炉房系统，没有燃烧过程，减少温室气体CO2和其它大气污染物的排放;供冷时省去了冷却水塔，避免了冷却塔的噪音及霉菌污染。不产生任何废渣、废水、废气和烟尘，使环境更优美。
二、污水源热泵是可以将污水中充足的低品味热能提升为高品位热能并加以利用的热力设备。用户所能获得的热量是污水源热泵系统消耗能量的四倍，这是一种高效制热技术，可以大大减少油田中不必要能源的消耗。
三、为了解决纳米流体的悬浮稳定性问题，使纳米粒子均匀、稳定的分散在液体介质中，形成分散性好、稳定性高、持久及低团聚的纳米流体。本发明通过添加活性剂或分散剂并配以超声振动，以获得悬浮稳定的纳米流体。