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高温水源热泵在原油加热中的应用
作者:佚名  文章来源:论文在线  点击数  更新时间:2014/2/20 15:00:52  文章录入:web13741  责任编辑:web13741

,热泵的工质采用清华大学热能系专门研制开发的高温环保制冷剂,经过实践证明,采用这种工质的热泵,出水温度可以达到90℃,最高可以达到95℃,同时还具有比较高的能效比,例如在冷凝温度为85℃(蒸发器进口温度50℃)的情况下,可以很好的满足原油加热的需求。

  为了避免含油污水对热泵系统的腐蚀,上图中的污水-水换热器必须采用特制的耐腐蚀钛管换热器。采用水作为中间介质进行换热。

  根据严格推算,上述热泵系统在该种工况下的COP可以达到3.8以上,而整个系统(含水泵)COP可以达到3.5以上。

  我们可以通过计算该种热泵的一次能源效率来证实其经济节能性(假设发电的效率为33%),如下图所示

  由上图可见,电动压缩式高温热泵装置,其一次能源利用效率可以达到1.16以上,大大超过燃油燃气锅炉,是一种非常高效的节能装置。

  专用原油加热系统介绍:

  为了使热泵的能源利用效率进一步提高,系统进一步简化,可以采用如下图所示的技术

  热泵机组的两器(蒸发器和冷凝器)采用特殊设计,蒸发器能耐腐蚀,含油污水可直接进入蒸发器,而原油可以直接进入冷凝器,取消了原来的油-水换热器和污水-水换热器,同时取消了相应的水泵及补水系统,使原油加热热泵系统大大简化。但该种系统需要特殊设计,同时需要国内外专业生产换热器的厂家配合。

  在该种工况下整个热泵系统的COP可以达到5以上。

  这种情况下的一次能源利用效率为:与原有的水套加热炉相比,提高了将近一倍。

  四、优势分析

  总而言之,电动压缩式高温热泵与现存技术相比,具有如下特点:

  1. 能源利用效率高:如上所述,能源利用效率比燃油燃气锅炉效率大大提升;

  2. 原油属于希缺资源,目前我国所使用的原油有一半依赖于进口,同时,国家原油战略储备的形势日益严峻,节约原油的战略意义更加凸显;

  3. 运行成本低:本装置初投资方面比常规锅炉高,但在运行时减少一次性能源(原油和天然气)的消耗,运行费用大大减少,所以可以在很短的时间内通过运行费用的节约而收回初投资;

  4. 环保效果显著:原油和天然气的燃烧大幅度减少,燃烧效率提高,废气的排放也大幅度降低;

  5. 有利于污水回灌:在充分利用了含油污水余热的前提下,降低了含油污水的温度,为污水处理回灌创造了便利条件,同时减少了含油污水对环境的热污染,具有非常好的环保优势;

  6. 动力来源便利,益于推广:该产品主要动力是电能,便于获得;

  7. 安全可靠:该系统运行稳定,无任何安全隐患。

  以胜利油田为例:目前胜利油田日产含油污水30万吨(12500t/h),温度50℃。如果采用高温热泵从中提取5℃的热量进行回收,则可回收的能量为:73000kW。考虑到热泵输出端的热量,可达10万kW左右。相当于10t/h原油全部燃烧的热值;如果照此核算下去,相当于每年87600t原油的产能;如果利用热泵将含油污水温度下降20℃,达到30℃排放,则每年可以节约原油35万吨,相当于整个胜利油田1%的原油产量。

  一台1000kW的水套加热炉,所需要的燃油为95.69kg/h,假如胜利油田共有100台类似水套加热炉,则每小时需要消耗原油9.6吨,每年需要消耗原油8.4万吨。可见只需采用热泵将污水温度下降5℃即可满足全部胜利油田水套加热炉的需求。

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