辽河油田应用水源热泵技术节能减排前景分析

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1、辽河油田应用水源热泵技术节能减排前景分析[]本文简要阐述了辽河油田所在区域地热能分布及储量情况，介绍了水源热泵工作原理、特性、节能环保性能分析。文章重点是通过油气生产过程中耗能情况的梳理，逐项讲述水源热泵利用的条件及局限性，指出了辽河油田地热利用、水源热泵技术发展的广阔前景。最后总结了水源热泵系统的设计、运行中的经验及今后发展需克服的技术难点。　　[关键词]辽河油田地热利用水源热泵节能减排前景分析　　[]　　当今世界大量使用石化能源作为燃料，不仅给环境造成了严重污染，而且也是极大的浪费。在各种替代能源中，风能、太阳能因受日夜、季

2、节的变化影响，供能不稳定；水力发电受地域影响较大，能量输送效率不高，且建设投资十分巨大；日本福岛核电站事故发生以来，原子能的利用又因安全问题而引起了国际社会的激烈争论；生物能因原料收集困难，费用较高，目前难于大规模开发利用。只有地热能因其蕴藏量巨大、分布广泛、开发利用方便、供能稳定、技术成熟，越来越受到人们的青睐。下面，笔者将针对辽河油田应用水源热泵技术开发地热能的前景进行一些分析，希望能对于整体石化产业的节能减排工作有所裨益。　　1辽河油田所在区域地热分布状况及储量情况分析：　　据调研，辽河油田所处的辽宁省沈阳、辽阳、鞍山、盘

3、锦、锦州等地区，地热能储量非常大。现分述如下：　　1.1深层地热：　　近几年辽河油田水文地质研究所对兴隆台、曙光、欢喜岭、兴隆堡、茨榆坨等共10个区块下第三系东营组和沙河街组深层地热进行了勘查，可采储量为30.13×108m3/年，水温达60～85℃，按平均提取温差60℃计，则每年可获得热量为2582.57万t标煤。　　1.2浅层地热：　　辽河油田所处几个地区浅层水（第四系水层）储量尚没有精确地统计数据。盘锦地区浅层水研究较多，初步认定基本为咸水，水温在11～12℃之间，按提取温差5℃计算，年可提取热能为785.7万t标煤。　　

4、1.3辽河油田所独有的地热：　　油田在采油过程中带出很多含油污水。这些污水在原油脱水处理过程后温度都很高，在35～90℃之间，绝大多数都回注地下，还有一小部分处理后进注采锅炉或者地面排放。据2010年调查统计，每年可提取的热量约为20.80万t标煤。　　综上所述，辽河油田所在地区地热资源可利用总量每年至少可达3389.07万t标煤，而油田耗能总量约为每年480万t标煤，可提取的地热资源量是耗能量的7.06倍。　　2地热能的获取与水源热泵的应用方式分析　　地热能的利用，现阶段都是以地下水作为媒介而获得热能的。　　对于浅层地热，地下

5、水温一般不高，不能直接利用，在以前是无人问津的。这些低温地热能，使用水源热泵技术就可以被利用。　　除利用地下水提取地热能之外，还有一种获取浅地层地热能的方式，即地埋管技术。它又分两种方法：垂直埋管法和水平埋管法。通过埋于地下的管线中的循环水将地层中的热量交换出来，再利用热泵提取加以利用。　　通过上述介绍可以看出，地热利用一般都离不开水源热泵，因而分析掌握水源热泵的工作原理、设计原则、操作使用要领就是地热利用的关键所在。　　3水源热泵工作原理、特性及节能性分析　　3.1热泵工作原理　　热泵是将低温介质中的热量输送到较高温度介质中去

6、的一种装置。热泵名称的由来，是从水泵衍生来的。水泵是将水从低处打到高处，而热泵是将热量从低温处输送到高温处，因此也叫“泵”。热泵是靠工质（也叫制冷剂、冷媒）的循环来实现热量输送的。　　3.2水源热泵工作特性分析：　　水源热泵输出热量与压缩机输入功率的比值cop称为效能比，它是热泵最主要的技术指标。Cop越大效率越好。近几年来，我公司技术人员通过分析辽河油田地区冬季供暖系统常用工况下cop等数据，可以得出两点结论：　　1）随着井水温度，井水出热泵温度的升高，系统制热量、系统输入功率、可供面积都在增加。　　2）随着井水出热泵温度与循

7、环出水温度差值的增加，系统cop在下降，而每平米耗电量在上升。　　这就说明了Cop与热源水出热泵的水温（原水出水温度）和循环热水的出水温度直接有关，这两个温度差值越大，则cop越小，反之cop越大。　　3.3应用水源热泵节能、环保性能分析：　　举例讲，如水源热泵系统COP为4（一般工况），即输出4k，包括首末站共8个站。现已确定将在2011年对其中的小龙湾泵站进行技术示范性改造，采用水源热泵方式为其供热，取消2台加热炉，年可节省原油约1100t左右。如示范效果良好，将对全线共8个站全部进行改造，届时，仅沈阳～兴隆台输油管线每年节

8、约油气当量就将达9000t左右。　　5）辽河油田稠油和特稠油产量约占总原油产量的70%左右，目前均采用注汽采油方式开采（注汽、蒸汽驱和SAGD技术）。将20℃左右的生产水加热变成300多℃、17～19Mpa的干蒸汽，该过程中会消耗大量的能源（注汽能耗，全油田大约