本發(fā)明涉及熱泵技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種水源熱泵原油加熱系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

油田開采進(jìn)入中后期，含水率增加，有的高達(dá)90%左右，油田污水產(chǎn)出量大大增加，同時(shí)原油在脫水及外輸過需加熱，油田污水溫度較高，比如勝利油田污水溫度在50℃左右，沉降罐脫水溫度高達(dá)70℃左右，污水余熱資源豐富，而目前油田加熱基本上是燃油燃煤燃?xì)饧訜釥t加熱，會(huì)有燃燒產(chǎn)生的環(huán)境污染問題，因此對(duì)油田污水余熱進(jìn)行合理回收，對(duì)油田降低生產(chǎn)成本、節(jié)能減排意義重大，對(duì)改善油田生產(chǎn)、生活環(huán)境、對(duì)京津冀和山東地區(qū)霧霾治理有積極貢獻(xiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種水源熱泵原油加熱系統(tǒng)，以替代現(xiàn)有原油加熱過程中使用的加熱爐，以減少排放、環(huán)境污染問題及降低生產(chǎn)成本。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種水源熱泵原油加熱系統(tǒng)，其特征在于：包括有三相分離器、沉降罐、水源熱泵機(jī)組、換熱器、緩沖罐、軟化水泵、污水罐和污水外輸泵，所述的換熱器包括有高溫污水原油換熱器、高溫軟化水原油換熱器、超高溫軟化水原油換熱器和第一、二軟化水污水換熱器，所述的水源熱泵機(jī)組包括有水源高溫?zé)岜脵C(jī)組和水源超高溫?zé)岜脵C(jī)組；

所述三相分離器的原油出口與所述高溫污水原油換熱器的原油側(cè)進(jìn)口相連，所述沉降罐的高溫污水出口與所述高溫污水原油換熱器的污水側(cè)進(jìn)口相連，所述高溫污水原油換熱器的污水側(cè)出口與所述污水罐的進(jìn)口相連，所述三相分離器的低溫污水出口與所述污水罐的進(jìn)口相連，組成第一級(jí)高溫污水預(yù)熱系統(tǒng)；

所述高溫污水原油換熱器的原油側(cè)出口與所述高溫軟化水原油換熱器的原油側(cè)進(jìn)口相連，所述水源高溫?zé)岜脵C(jī)組的冷凝器的出口依次通過所述的緩沖罐和軟化水泵與所述高溫軟化水原油換熱器的軟化水側(cè)進(jìn)口相連，然后與所述水源高溫?zé)岜脵C(jī)組的冷凝器的進(jìn)口相連，構(gòu)成高溫軟化水循環(huán)回路；所述水源高溫?zé)岜脵C(jī)組的蒸發(fā)器的出口依次與所述第一軟化水污水換熱器的軟化水側(cè)進(jìn)出口、軟化水泵和水源高溫?zé)岜脵C(jī)組的蒸發(fā)器的進(jìn)口相連，構(gòu)成蒸發(fā)軟化水循環(huán)回路；所述污水罐的出口通過所述的污水外輸泵與所述第一軟化水污水換熱器的污水側(cè)進(jìn)口相連，組成第二級(jí)高溫污水預(yù)熱系統(tǒng)；

所述高溫軟化水原油換熱器的原油側(cè)出口與所述超高溫軟化水原油換熱器的原油側(cè)進(jìn)口相連，所述超高溫軟化水原油換熱器的原油側(cè)出口與所述沉降罐的進(jìn)口相連，所述水源超高溫?zé)岜脵C(jī)組的冷凝器的出口依次通過所述的緩沖罐和軟化水泵與所述超高溫軟化水原油換熱器的軟化水側(cè)進(jìn)口相連，然后與所述水源超高溫?zé)岜脵C(jī)組的冷凝器的進(jìn)口相連，構(gòu)成高溫軟化水循環(huán)回路；所述水源超高溫?zé)岜脵C(jī)組的蒸發(fā)器的出口依次與所述第二軟化水污水換熱器的軟化水側(cè)進(jìn)出口、軟化水泵和水源超高溫?zé)岜脵C(jī)組的蒸發(fā)器的進(jìn)口相連，構(gòu)成蒸發(fā)軟化水循環(huán)回路；所述污水罐的出口通過所述的污水外輸泵與所述第二軟化水污水換熱器的污水側(cè)進(jìn)口相連，組成第三級(jí)高溫污水預(yù)熱系統(tǒng)。

所述的水源熱泵原油加熱系統(tǒng)，其特征在于：所述的換熱器為可拆板式換熱器或螺旋板式換熱器。

所述的水源熱泵原油加熱系統(tǒng)，其特征在于：所述的緩沖罐設(shè)置于所述水源高溫?zé)岜脵C(jī)組的冷凝器的出口與所述軟化水泵之間及所述水源超高溫?zé)岜脵C(jī)組的冷凝器的出口與所述軟化水泵之間。

所述的水源熱泵原油加熱系統(tǒng)，其特征在于：所述的第一級(jí)高溫污水預(yù)熱系統(tǒng)、第二級(jí)水源高溫?zé)岜眉訜嵯到y(tǒng)和第三級(jí)水源超高溫?zé)岜眉訜嵯到y(tǒng)組成水源熱泵原油加熱系統(tǒng)。

所述的水源熱泵原油加熱系統(tǒng)，其特征在于：原油通過所述第二級(jí)水源高溫?zé)岜眉訜嵯到y(tǒng)提溫10℃～15℃，再通過所述第三級(jí)水源超高溫?zé)岜眉訜嵯到y(tǒng)提溫10℃～15℃。

所述的水源熱泵原油加熱系統(tǒng)，其特征在于：所述的水源高溫?zé)岜脵C(jī)組和水源超高溫?zé)岜脵C(jī)組為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的采用蒸氣壓縮制冷循環(huán)熱泵機(jī)組。

本發(fā)明的有益效果：

1、本發(fā)明對(duì)污水進(jìn)行梯級(jí)余熱回收，對(duì)沉降罐沉降出的高溫污水對(duì)原油進(jìn)行第一級(jí)加熱，經(jīng)過換熱后污水排入污水罐中和低溫污水混合再次為熱泵蒸發(fā)器提供熱源進(jìn)一步回收余熱，通過第一級(jí)的直接換熱為原油提溫，減少了后繼能源消耗。

2、本發(fā)明在相同的蒸發(fā)溫度下，熱泵機(jī)組能效和冷凝溫度息息相關(guān)，冷凝溫度越低能效越高，因此將原油通過兩級(jí)熱泵加熱系統(tǒng)，每一級(jí)只提高10℃～15℃溫度，比只經(jīng)過一級(jí)熱泵提熱10℃～30℃，能效提高20%左右，可進(jìn)一步降低能源消耗，降低了生產(chǎn)成本。

3、油田聯(lián)合站原油來液量不穩(wěn)定，波動(dòng)較大，因此通過在熱泵系統(tǒng)中增加緩沖罐減少來液量不穩(wěn)定造成的負(fù)荷變動(dòng)，避免了熱泵機(jī)組頻繁起停對(duì)設(shè)備壽命的影響，同時(shí)減少了原油溫度的波動(dòng)。

4、本發(fā)明的熱泵機(jī)組為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，替代了加熱爐，可減少燃油燃?xì)馊紵斐傻沫h(huán)境污染問題，同時(shí)站內(nèi)無明火，增加了油田生產(chǎn)安全性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

參見圖1，一種水源熱泵原油加熱系統(tǒng)，包括有三相分離器1、沉降罐5、水源熱泵機(jī)組、換熱器、緩沖罐9、軟化水泵10、污水罐16和污水外輸泵17，換熱器包括有高溫污水原油換熱器2、高溫軟化水原油換熱器3、超高溫軟化水原油換熱器4和第一、二軟化水污水換熱器14、15，水源熱泵機(jī)組包括有水源高溫?zé)岜脵C(jī)組6和水源超高溫?zé)岜脵C(jī)組11；

三相分離器1的原油出口與高溫污水原油換熱器2的原油側(cè)進(jìn)口相連，沉降罐5的高溫污水出口與高溫污水原油換熱器2的污水側(cè)進(jìn)口相連，高溫污水原油換熱器2的污水側(cè)出口與污水罐16的進(jìn)口相連，三相分離器1的低溫污水出口與污水罐16的進(jìn)口相連，組成第一級(jí)高溫污水預(yù)熱系統(tǒng)；

高溫污水原油換熱器2的原油側(cè)出口與高溫軟化水原油換熱器3的原油側(cè)進(jìn)口相連，水源高溫?zé)岜脵C(jī)組6的冷凝器7的出口依次通過緩沖罐9和軟化水泵10與高溫軟化水原油換熱器3的軟化水側(cè)進(jìn)口相連，然后與水源高溫?zé)岜脵C(jī)組6的冷凝器7的進(jìn)口相連，構(gòu)成高溫軟化水循環(huán)回路；水源高溫?zé)岜脵C(jī)組6的蒸發(fā)器8的出口依次與第一軟化水污水換熱器14的軟化水側(cè)進(jìn)出口、軟化水泵10和水源高溫?zé)岜脵C(jī)組6的蒸發(fā)器8的進(jìn)口相連，構(gòu)成蒸發(fā)軟化水循環(huán)回路；污水罐16的出口通過污水外輸泵17與第一軟化水污水換熱器14的污水側(cè)進(jìn)口相連，換熱后排出下游管道，組成第二級(jí)高溫污水預(yù)熱系統(tǒng)；

高溫軟化水原油換熱器3的原油側(cè)出口與超高溫軟化水原油換熱器4的原油側(cè)進(jìn)口相連，超高溫軟化水原油換熱器4的原油側(cè)出口與沉降罐5的進(jìn)口相連，水源超高溫?zé)岜脵C(jī)組11的冷凝器12的出口依次通過緩沖罐9和軟化水泵10與超高溫軟化水原油換熱器4的軟化水側(cè)進(jìn)口相連，然后與水源超高溫?zé)岜脵C(jī)組11的冷凝器12的進(jìn)口相連，構(gòu)成高溫軟化水循環(huán)回路；水源超高溫?zé)岜脵C(jī)組11的蒸發(fā)器13的出口依次與第二軟化水污水換熱器15的軟化水側(cè)進(jìn)出口、軟化水泵10和水源超高溫?zé)岜脵C(jī)組11的蒸發(fā)器13的進(jìn)口相連，構(gòu)成蒸發(fā)軟化水循環(huán)回路；污水罐16的出口通過污水外輸泵17與第二軟化水污水換熱器15的污水側(cè)進(jìn)口相連，換熱后排出下游管道，組成第三級(jí)高溫污水預(yù)熱系統(tǒng)。

本發(fā)明中，換熱器為可拆板式換熱器或螺旋板式換熱器。

緩沖罐9設(shè)置于水源高溫?zé)岜脵C(jī)組6的冷凝器7的出口與軟化水泵10之間及水源超高溫?zé)岜脵C(jī)組11的冷凝器12的出口與軟化水泵之間。

第一級(jí)高溫污水預(yù)熱系統(tǒng)、第二級(jí)水源高溫?zé)岜眉訜嵯到y(tǒng)和第三級(jí)水源超高溫?zé)岜眉訜嵯到y(tǒng)組成水源熱泵原油加熱系統(tǒng)。

原油通過第二級(jí)水源高溫?zé)岜眉訜嵯到y(tǒng)提溫10℃～15℃，再通過第三級(jí)水源超高溫?zé)岜眉訜嵯到y(tǒng)提溫10℃～15℃。

水源高溫?zé)岜脵C(jī)組6和水源超高溫?zé)岜脵C(jī)組11為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的采用蒸氣壓縮制冷循環(huán)熱泵機(jī)組。

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明：

含水86%的50℃左右的原油進(jìn)入三相分離器1分離一部分低溫污水排入污水罐16中，剩余的含水60%的原油進(jìn)入高溫污水原油換熱器2的原油側(cè)，沉降罐5中沉降出的70℃左右的高溫污水進(jìn)入高溫污水原油換熱器2的污水側(cè)，兩者換熱后，含水60%原油溫度升到60℃左右，高溫污水換熱后排入污水罐16中，含水60%原油進(jìn)入高溫軟化水原油換熱器3的原油側(cè)與水源高溫?zé)岜脵C(jī)組7產(chǎn)生的75℃軟化水進(jìn)行換熱，提溫到70℃，接著進(jìn)入超高溫軟化水原油換熱器4的原油側(cè)與水源超高溫?zé)岜脵C(jī)組11產(chǎn)生的90℃軟化水進(jìn)行換熱，提溫到85℃后，進(jìn)入沉降罐5中進(jìn)行沉降脫水凈化后外輸；水源高溫?zé)岜脵C(jī)組6的冷凝器7產(chǎn)出的75℃軟化水依次進(jìn)入緩沖罐9、軟化水泵10、高溫軟化水原油換熱器3的軟化水側(cè)與原油換熱后回到水源高溫?zé)岜脵C(jī)組6的冷凝器7中，同樣水源超高溫?zé)岜脵C(jī)組11的冷凝器12產(chǎn)出的90℃軟化水依次進(jìn)入緩沖罐9、軟化水泵10、超高溫軟化水原油換熱器4的軟化水側(cè)與原油換熱后回到水源超高溫?zé)岜脵C(jī)組11的冷凝器12中；污水罐16中50℃外排污水經(jīng)過污水外輸泵17送入第一、二軟化水污水換熱器14、15中的污水側(cè)，與軟化水換熱后外輸，軟化水提溫后經(jīng)軟化水泵10進(jìn)入水源高溫?zé)岜脵C(jī)組6的蒸發(fā)器8及水源高溫?zé)岜脵C(jī)組11的蒸發(fā)器13中，為熱泵提供熱源。

以上所述的實(shí)施例僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域?qū)Ρ景l(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明保護(hù)范圍內(nèi)。