热泵技术在油田污水余热回收工程的应用

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1、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.issn.2095-14

2、93.2013.002.004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8403kW，加热炉燃料为油田伴生气和原油，年消耗天然气401×104m3，原油3409.5t。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

3、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7300m3，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5000kW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，

4、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

5、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@qq.com，地址：河北黄骅大港油田第六采油厂工艺研究所，061100。112013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&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

6、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

7、工艺，并对垢的组成和成垢周期进行了分析，筛选了有效的除垢剂，制定了周期除垢措施。2.3.2如何提高热泵机组运行的稳定性针对热泵机组的驱动源为油田伴生气稳定性差的难题，在热泵机组的前端增加了伴生气稳压处理装置，同时对热泵机组设置了低压停机保护系统。2.3.3如何准确匹配列管换热器的供热量针对需热介质的需热量不同，列管换热器准确匹配供热量的难题，在列管换热器前端配套自动调节系统，通过自动调节高温热媒水循环水量，匹配不同需热介质的供热量。2.2热泵系统热交换工艺过程（图3）2.2.1热源污水放热利用泵给热源污水提供动力进入板式换热器，在板式换热器内，热源污水与

8、中介水发生热交换，换热后的热源污水进入污水处理系统进行一次处理后，部分污水作为油