油田利用热泵回收余热的现状及效果分析

王学 （大庆油田工程有限公司）

油田利用热泵回收余热的现状及效果分析

王学 （大庆油田工程有限公司）

为了节能减排，提高能源利用率，大庆油田近年来利用热泵进行生产工艺产生的余热回收。目前已经逐步推广利用电动压缩式热泵回收油田采出水、工艺循环冷却水中的余热，将余热转化后进行建筑采暖供热，先后已经建成投产热泵工程数十项，取得了良好的节能效果。按照工程实例测算，若油田采出水能实现余热有效回用，年节省生产成本上亿元。热泵利用油田生产工艺循环冷却水可稳定运行，可以尝试继续扩大规模应用。

热泵；余热回收；油田采出水；循环冷却水

热泵技术作为一种可有效利用生产余热的技术设备，在很多领域已经有所应用。大庆油田近年来在一些站点引入热泵技术对部分油田采出水及一些生产工艺中的回收冷却水余热加以再利用，利用热泵收集的余热进行建筑采暖供热，获得了良好的经济效益和环保效益。

1 电动压缩式热泵利用余热的基本原理

因电动压缩式热泵操作简便、性能可靠、使用清洁能源污染较小，因此，油田采用的热泵机组主要为电动压缩式热泵。

电动压缩式热泵由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器组成，靠消耗电能将热能从低温热源传递到高温热源。普通压缩式水源热泵机组的单机制热量已达2.8 MW，制冷工质采用R22或R134a。正常工况普通型机组出水温度55℃；高温型机组出水温度 65℃；超高温型机组出水温度85℃[1]。油田在用的机组多为高温型机组。

热泵收集的热能以采暖为主，冬季为热泵机组提供低温热源，将低位能量转化为高位能量，供给全站建筑用于采暖，减少锅炉的燃气量。低温余热被送至热泵机组蒸发器，释放低温热能，经循环泵升压循环使用，热泵机组将从蒸发器中得到的余热通过设备转化，送到设备的冷凝器，与热用户的采暖水进行热交换，以达到余热利用、能量回收的目的[2]。流程示意图见图1。

图1 电动压缩式热泵工作原理

2 含油采出水余热利用现状及潜力预测

从2000年以后，大庆油田公司逐步推广利用热泵合理利用油田采出水中的余热，将余热转化后进行建筑采暖供热[3]。先后建成投产热泵工程数十项，余热热源为油田采出水。

油田采出水主要分为普通水驱采出水，聚合物驱采出水及三元复合驱采出水。根据实际情况，采出水在含油污水处理站处理之后，再无水温方面的具体要求，则可选择水处理站后的合理节点设置热泵。

目前老油区的采油二厂、采油三厂及外围低渗透的采油七厂都在用电动压缩式热泵再利用采出水的余热进行建筑采暖供热。对全油田的热泵使用情况做了调查，结果见表1。

表1 大庆油田余热回收利用状况统计

目前大庆油田年产生含油采出水近4×108t，若能全部采用热泵对余热进行回收利用，按照热泵收集余热前后原水温降5℃计算，能源转化率按60%计算[4]，则含油采出水年转化热能总量为5.04×1015J。

每千克标准煤热值按29 271 kJ/kg计算，相当于年节省标准煤17×104t。按1.33 kg标准煤／m3天然气折算天然气量，相当于年节省天然气1.29×108m3。按大庆天然气价格1.65元/m3计算，年节省生产成本2.13亿元。

由计算可知，若油田采出水能实现余热有效回用，将可以大量节省直接的燃料加热成本，同时可以降低其他加热设备投资；还可降低燃料燃烧产生的氮氧化物、二氧化碳及其他燃烧废物对大庆环境的污染，并能达到节能减排的目的。

3 循环冷却水余热利用实例分析

大庆油田天然气分公司近年投产了一批电动压缩式热泵机组，主要用于利用工艺循环冷却水余热进行建筑采暖。投产热泵的生产某站，有2套工艺冷却设备，日循环水量1890 m3。全站需要采暖面积3766 m2，需要总供热负荷440.1 kW。

生产工艺循环水冬季温度在20～25℃之间，按照换热后温降10℃、换热效率60%计算，循环水可提供的热功率为551.3 kW；而本站采暖需要功率为440.1 kW，利用循环冷却水余热完全可以满足本站的采暖需要。

本站采用1套热泵机组，制热负荷502 kW，输入功率114 kW。冷却水回水作为热源温度范围21～27℃，换热后的采暖热水水温60～65℃。对本站的冬季采暖状况进行跟踪，结果见表2。

表2 利用循环冷却水余热采暖供热情况汇总

由表2可知，借助热泵充分利用循环冷却水余热进行冬季建筑采暖，运行效果稳定，冷却水温度在经过热泵换热后温降10.1℃，建筑内温度19.1℃，高于采暖标准要求的18℃。

因本站使用了热泵采暖，相当于日节省原燃气锅炉蒸汽1 t，节省燃气量1920 m3。按大庆天然气价格1.65元/m3计算，采暖半年180 d节省生产成本57.0万元。

大庆油田还有大量的循环冷却水未能对余热进行有效的回收，可以进一步推广热泵技术，充分利用余热，降低生产成本，减少燃料污染物质的排放。

4 结论

1）电动压缩式热泵利用油田采出水余热已经有成功的工程实例。若油田采出水能实现余热有效回用，热泵收集余热前后原水温降5℃计算，能源转化率按60%计算，可年节省1.29×108m3，节省生产成本上亿元。

2）电动压缩式热泵利用油田生产工艺循环冷却水可稳定运行，可有效降低生产成本，是节能减排的一种有效方式，可以尝试继续扩大规模应用。

[1]赵世达.石油化工生产节能措施分析[J].黑龙江科技信息, 2015,35:15.

[2]高荣甲.浅析石油化工生产中节能管理[J].化工管理,2015, 23:212-214.

[3]苗承武.采用热泵技术回收油田污水余热[J].化工管理, 2007,18:22-24.

[4]张永贵.油田污水余热回收方案及经济效益测算[J].节能技术,2003,21:8-9.

book=39,ebook=42

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.08.014

2016-06-20

（编辑 李珊梅）

王学，工程师，2007年毕业于东北林业大学（城市规划与设计专业），硕士研究生，从事规划与建筑设计，E-mail:55822582@qq. com，地址：黑龙江省大庆市让胡路区大庆油田工程有限公司工业建筑室，163712。