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地源熱泵在油田輸油系統(tǒng)中的應(yīng)用

文檔作者：梁保生文檔來源：遼河油田油氣集輸公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年09月26日
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地源熱泵在油田輸油系統(tǒng)中的應(yīng)用
梁保生（遼河油田油氣集輸公司遼寧省盤錦市124120）
摘要：擬采用地源熱泵技術(shù)給輸油管網(wǎng)中的站場供熱，取消傳統(tǒng)的原油燃料水套加熱爐供熱方式，可節(jié)約運行費
用，減少環(huán)境污染，提高安全性。
關(guān)鍵詞：輸油管網(wǎng)地源熱泵節(jié)能降耗
一、油氣集輸公司小龍灣熱泵站簡介
小龍灣熱泵站擔(dān)負(fù)鐵秦線～盤錦輸油管線原油的中間加熱
加壓任務(wù)。站內(nèi)由2 臺150×104KCal/h 水套加熱爐為原油加熱、
大罐保溫和建筑物冬季供暖。280KW 和160KW 輸油泵各2 臺，
為原油加壓。800KVA 變壓器2 臺（1 用1 備）供電。1000m3 原油
儲罐1 座，供暖循環(huán)泵2 臺（1 用1 備）。還有一些用電設(shè)備，如水
井泵，供水泵，燃油泵，照明燈具等，容量為9KW 左右。全站供暖
面積1020m2。
2009 年全年用電量138.56×104KWh，電費總額為104.85 萬
元（含變壓器容量電費28.24 萬元)。
二、地源熱泵替換加熱爐供熱的意義
擬采用水源熱泵技術(shù)給站內(nèi)供熱， 取消水套加熱爐供熱方
式（但不拆除，以做備用），以節(jié)約運行費用，減少環(huán)境污染，提高
安全性。
三、水源熱泵技術(shù)基本原理
熱泵是利用電能將不易被利用的低溫?zé)嵩吹臒崮苣嫦蜣D(zhuǎn)移
到高溫?zé)嵩磸亩焕玫囊环N節(jié)能裝置。熱泵運行雖然消耗一
定量的電能， 但裝置輸出的熱能卻是電能和被轉(zhuǎn)移的低溫?zé)崮?
的總合。一般熱泵消耗1Kwh 的電能就可獲得3-4Kwh 的熱量。
節(jié)能效益是很可觀的。
第一步、蒸發(fā)器吸熱過程
原水或稱一次水， 進(jìn)入熱泵的蒸發(fā)器與熱泵低溫液態(tài)工質(zhì)
進(jìn)行熱交換，工質(zhì)升溫并從液態(tài)變成汽態(tài)，從而吸取大量的汽化
熱量，而原水降溫放出熱量，該熱量被工質(zhì)帶走。
第二步、工質(zhì)壓縮升溫過程
吸熱后的汽態(tài)工質(zhì)進(jìn)入壓縮機(jī)壓縮升溫。
第三步、冷凝器放熱過程
經(jīng)壓縮機(jī)升溫后的汽態(tài)工質(zhì)進(jìn)入冷凝器中與供熱回水進(jìn)行
熱交換，將熱量傳給供熱回水。工質(zhì)從高溫汽態(tài)變?yōu)檩^低溫度的
液態(tài)，相變過程中釋放出大量潛熱，同時供熱回水被加熱升溫后
送往供熱管網(wǎng)使用。
第四步、節(jié)流減壓過程
放熱后的液態(tài)工質(zhì)經(jīng)過膨脹閥節(jié)流減壓而進(jìn)一步降低溫度
后重新回到蒸發(fā)器中吸熱汽化，完成一個循環(huán)。
上述過程周而復(fù)始， 就將低溫原水的熱量源源不斷地逆向
轉(zhuǎn)移到了高溫供熱循環(huán)水中。
上述過程是熱泵的制熱工況，如果要制冷，則可將原水端接
冷凝器，循環(huán)水端接蒸發(fā)器，從而實現(xiàn)將循環(huán)水（溫度低，通常為
7—12℃）的熱量逆向轉(zhuǎn)移給有較高溫度的原水，此即為熱泵的制
冷工況。
熱泵在運行過程中， 從低溫?zé)嵩传@得的熱能占輸出總熱能
中的比例是相當(dāng)高的，這也是熱泵裝置之所以節(jié)能的根本原因。
熱泵裝置的原水可取自一般不易被利用或利用價值不高的
低品位的水源，如地表水、淺層地下水、深層地下水、含油污水、
循環(huán)冷卻水等等，而且原水溫度越高，熱泵的能效比COP（即裝
置輸出能量與輸入電能的比值， 是熱泵節(jié)能效率的最重要的參
數(shù)）值越大。
四、地源熱泵節(jié)能、降耗可行性
年燃油量及費用計算
（一）全站熱負(fù)荷計算：
1、原油加溫需熱量：
Q1=G·C·△t
式中：Q1—原油加溫?zé)嶝?fù)荷（KJ/h）;
G—原油質(zhì)量流量（Kg/h）;
C—原油比熱容（KJ/ Kg·℃），取2.09；
△t—原油進(jìn)出站溫差（℃）。
根據(jù)數(shù)據(jù)及上式，計算出每月平均原油加溫所需熱量Q1。
2、房屋采暖熱負(fù)荷
Q2=F·q /1000
式中：Q2—房屋采暖熱負(fù)荷（kw）;
F—采暖面積（m2），本站為1020m2；
q—單位采暖熱負(fù)荷，(w/m2)。
根據(jù)數(shù)據(jù)及上式，計算出房屋采暖熱負(fù)荷Q2 。
3、1000m3儲油罐保溫需熱量
Q3=K·F·△t
式中：Q3—儲油罐保溫需熱量（W）；
K—傳熱系數(shù)（W/m2·℃），取1.1；
F—大罐表面積（m2），為616.29 m2；
△t—油溫與環(huán)境溫度的差值（℃），油溫取原油進(jìn)站溫度，環(huán)
境溫度取當(dāng)月平均氣溫。
根據(jù)數(shù)據(jù)及上式，分月計算大罐保溫所需熱量。
4、全站總熱負(fù)荷為Q= Q1＋Q2＋Q3。
根據(jù)計算結(jié)果，本站估計燃燒原油約1478.43t，近期原油價
格按85.0 美元/桶計，原油重度按0.862kg/L 計，人民幣與美元比
價按6.84 計， 則近期油價為3656.60 元/t。全年耗油費用高達(dá)
540.60 萬元，加上電費，兩項費用合計為645.45 萬元。
熱泵經(jīng)過主要設(shè)備選型及改造投資， 按年實際運行狀況估
算，新增電量422.27×104Kwh，新增電費233.51 萬元。加上原有
電量、電費， 則新方式供熱總電量為422.27+138.56=560.83 萬
Kwh， 總電費233.51+104.85=338.36 萬元。年節(jié)約運行費用為
645.45-338.36=307.09 萬元。經(jīng)計算投資回收期為3.17 年，經(jīng)濟(jì)
效益不錯。
結(jié)論
1、輸油管網(wǎng)中的大型輸油熱泵站在油品輸送時，多采用原
油為燃料，燃油水套爐給原油供熱方式，能耗高，費用大，污染環(huán)
境，操作安全性差，而地源熱泵系統(tǒng)是利用可再生低品位的地?zé)?
能，符合安全、環(huán)保、低耗的原則。
2、水源熱泵做為一種新的節(jié)能環(huán)保裝置，優(yōu)點很多，如能在
輸油管網(wǎng)中得到應(yīng)用，將對油區(qū)油氣集輸系統(tǒng)原油加溫方式，產(chǎn)
生革命性影響，推廣前景廣闊。
作者簡介：梁保生，男，1984 年2 月生，漢族，學(xué)歷大學(xué)本
科，于2008 年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院油氣儲運專業(yè)，在遼河油田
油氣集輸公司工作。
技術(shù)創(chuàng)新管理113

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