热泵技术在油田的应用及技术经济分析

【摘要】当前，受全球经济危机的影响，我国实现节能减排的目标形势十分严峻，工业特别是高污染、高耗能的行业如何节约能源非常重要。随着热泵技术迅速发展，人们普遍认识到其节能，高效，经济的特点。大庆油田在原油的集输生产过程中产生大量的低温含油污水，用热泵技术回收这些低温余热，用于生产和生活用热，是油田节能的有效方法。

【关键词】节能减排 热泵 原理 应用

1 引言

大庆油田是我国最大的油田，年产油气当量在5000万吨以上，在油气开采和集输过程中，产生大量的含油污水，这些低温含油污水多用于回注地层或者直接排放，造成大量热能的损失。采用热泵技术回收含油污水的低温余热可以很好解决这一问题。

2 热泵的优势

与其他的普通制热方式相比，热泵具有很明显的优势：

（1）性价比高。热泵的热源（水、空气、太阳能等）形式多样，且耗电量低。可根据多种热源进行经济性评价，优先出性价比最高的作为热泵热源。

（2）绿色环保。热泵技术与其他的制热方式相比没有明显的限制，在运行过程中无废水，废气，残渣和烟尘，不产生温室效应，是更为理想的生态环保产品。

（3）技术支持。随着科学技术的日益发展，热泵技术换代升级，仅仅通过更换机组的零部件，即可提高热泵的效率，改造成本低，更为节能降耗。

3 热泵技术在油田应用的注意事项

大庆油田多采用水源热泵技术，因此水源的质量是影响热泵机组稳定运行的关键。热泵机组对水源的要求：流量大，温度较高，无腐蚀性。大庆油田的含油污水输出温度在36-42℃间，水量大，满足要求，但含油污水多含油H2S、CO、和O2等腐蚀性物质，不能直接使用。因此，通过应用板式换热器间接换热的方法进行改善。具体流程：含油污水经过净化系统处理后，经加压泵加压送至板式换热器与循环清水换热，再送回热泵系统。大庆油田冬季采取传统的锅炉房集中供热，如采用热泵技术供热，需要对原有的系统进行改造。因此，什么地方适合改造，需要多少改造成本，是一个值得关注的问题。

（1）热泵系统要应用在距离低温热水水源较近的地区，周围有较近的含油污水回收系统，比如联合站和注水转油站等附近场所供暖都可以考虑采用热泵系统。

（2）安装热泵初始投资较高，因此多将热泵系统应用在新建项目中，对于改造工程量较大或者热量需求较小的地方不宜应用。

（3）对于急需改造的联合站和注水转油站，可将热泵系统应用在如地下车库、库房等对采暖要求不高的场所。

4 热泵的运行特点

（1）高效节能。在冬季，水源热泵机组在运行稳定的情况下，通过控制热泵的出水温度，提高热泵的能效比（COP值）。

（2）一机多用。热泵机组可冬季供热、夏季制冷、提供生活热水，一套设备可满足多项要求，减少了设备的初投资。

（3）运行费用低。热泵采用全电脑控制，自动化程度高，系统运行稳定，使用寿命长，维护费用低。

（4）节省空间。使用热泵采暖省去锅炉房及其附属设备、堆煤场、渣场等空间，节省建筑空间。

（5）噪音低。与锅炉房相比，通过对热泵机组机房采取消噪处理，即可减少甚至消除噪音污染。

5 技术经济分析

针对目前我厂配水间现状，优选出三种采暖方式，进行对比分析5.1 能耗对比

2010年2月21日到2010年3月15日，在室内温度同设定为20℃，对三种方式进行了效果对比，如表1。

通过上表可以得知，在室内温度同设定为20℃，室外平均温度为-5℃～-19℃相同范围内时，液能发生器的日耗电量最高，为43.3kW・h/d，实际运行功率为1.8 kW，套管式污水源热泵的日耗电量最低，为12.1 kW・h/ d，实际运行功率为0.5 kW。

5.2 经济对比

根据三种采暖方式现场应用效果，采用十年费用现值，从投资、年运行费用综合对比。设定配水间值班室室内温度为22℃，使用年限10年，电费0.5946元/kW？h，天然气0.99元/m3，每年运行180天。三种采暖方式投资基本相当，均比普通水暖低。从运行费用看，套管式管道换热器最低，地源热泵其次，液流热能发生器相对较高，但也低于普通水暖。对比十年费用现值，由高到低依次为：液流热能发生器、地源热泵、套管式管道换热器最低。

6 结论

（1）目前热泵技术已在大庆油田采油二厂，采油七厂等单位开始逐渐应用，并且在采暖、节能和经济效益上都有十分明显效果，说明应用热泵技术回收油田低温余热是可行的。

（2）解决热泵系统存在的入水流量大，出水温度低的问题，可采用串联两台或者多台热泵热水输出端的方法，以提高输出热水温度，减少循环水系统的流量。

（3）热泵技术在中国的应用有广阔的前景。虽然我国在这方面还比较落后，但大庆油田作为维护国家石油战略安全的重要能源基地，应用并推广热泵节能技术具有重要意义。

参考文献

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[3] 李涛，梁萌.热泵技术在油田节能降耗上的应用[J].油田节能，2004.3

[4] 胡亚范，刘亚梅.压缩式热泵在油田建筑采暖中的应用[J].油气田地面工程，2001.7

作者简介

闫冰雪，女，1985年生，助理工程师。2008年毕业于东北石油大学石油工程专业，现在大庆油田有限责任公司第七采油厂规划设计研究所油气集输室工作。