本發(fā)明涉及一種地熱/污水余熱/太陽能耦合利用裝置，具體涉及一種基于平板集熱器的地熱污水余熱太陽能耦合利用裝置。

背景技術：

1、地熱作為一種綠色低碳、可循環(huán)利用的可再生能源，具有儲量大、分布廣、清潔環(huán)保、穩(wěn)定可靠等特點。但受地質(zhì)環(huán)境影響我國適宜開采的高溫地熱資源較少，高溫地熱井隨鉆井深度增加成本急劇上升，前期投入較大，后期運行維護成本較高。中溫及低溫地熱資源因溫度不能直接達到油田生產(chǎn)理想溫度，需通過其他途徑進行提溫。

2、原油開采過程中，伴隨大量熱污水產(chǎn)生，在后期污水處理過程中這些污水余熱如不能有效利用，會造成較大能量損失。以某聯(lián)合站為例，每天接收熱污水1.2萬方，平均溫度58.6℃，這些熱量多釋放到空氣中或隨污水回注返回地下。

3、聯(lián)合站屬于易燃易爆場所，在油氣設備周邊15米范圍內(nèi)不允許鋪設太陽能電池板，導致大量優(yōu)質(zhì)太陽能資源浪費。以某聯(lián)合站為例，站內(nèi)可鋪設太陽能電池板面積僅為6300平方米，其中約11300平方米場地因距離油氣設備距離小于15米而無法鋪設太陽能電池板。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于，提供一種地熱污水余熱太陽能耦合利用裝置，將地熱技術、換熱技術、太陽能加熱技術相結(jié)合，實現(xiàn)了地熱、污水余熱、太陽能的高效、安全轉(zhuǎn)化。

2、為實現(xiàn)上述目的，本申請的技術方案為：一種地熱污水余熱太陽能耦合利用裝置，包括地熱資源開發(fā)系統(tǒng)、污水余熱換熱系統(tǒng)、太陽能再熱系統(tǒng)、加熱爐補熱系統(tǒng)、原油加熱系統(tǒng)，所述地熱資源開發(fā)系統(tǒng)出水端與污水余熱換熱系統(tǒng)進水端相連，所述污水余熱換熱系統(tǒng)出水端通過循環(huán)水泵與太陽能再熱系統(tǒng)的板式換熱器進水端相連，所述板式換熱器出水端與加熱爐補熱系統(tǒng)進水端或原油加熱系統(tǒng)進水端相連，所述加熱爐補熱系統(tǒng)出水端與原油加熱系統(tǒng)進水端相連，所述原油加熱系統(tǒng)出水端連回至地熱資源開發(fā)系統(tǒng)進水端。

3、進一步的，通過地熱資源開發(fā)系統(tǒng)對循環(huán)水進行第一次加熱，出水溫度38-42℃，然后用污水余熱換熱系統(tǒng)對循環(huán)水進行二次加熱，溫度提升至50-53℃；升溫后熱水經(jīng)過循環(huán)水泵加壓進入太陽能再熱系統(tǒng)的板式換熱器，與板式換熱器的介質(zhì)換熱后，溫度提升至65-68℃后進入原油加熱系統(tǒng)；加熱爐補熱系統(tǒng)作為太陽能再熱系統(tǒng)的補充熱源，在光資源不足或無光情況下自動啟動對循環(huán)水進行加熱；經(jīng)加熱提溫至65-68℃的循環(huán)水進入原油加熱系統(tǒng)中對原油進行加熱，加熱后的循環(huán)水再流入地熱資源開發(fā)系統(tǒng)中。

4、進一步的，所述太陽能再熱系統(tǒng)包括板式換熱器、循環(huán)水泵、平板集熱器，所述板式換熱器通過循環(huán)水泵與平板集熱器相連。

5、進一步的，所述太陽能再熱系統(tǒng)與加熱爐補熱系統(tǒng)之間設有第一自動切斷閥、所述加熱爐補熱系統(tǒng)與原油加熱系統(tǒng)之間設有第二自動切斷閥，所述太陽能再熱系統(tǒng)與與原油加熱系統(tǒng)之間設有第三自動切斷閥。

6、進一步的，所述太陽能再熱系統(tǒng)內(nèi)置溫度傳感器，該溫度傳感器位于板式換熱器出口，當板式換熱器的介質(zhì)溫度低于要求溫度時，板式換熱器兩端的閥門自動關閉；循環(huán)水直接進入加熱爐補熱系統(tǒng)中。

7、更進一步的，所述地熱資源開發(fā)系統(tǒng)，是將閑置廢棄的油井改造為地熱井，當油井內(nèi)部溫度較高時，通過套管換熱方式，直接提取地熱資源提升循環(huán)水溫度；當油井內(nèi)溫度較低時，采用水源熱泵提升循環(huán)水溫度。

8、更進一步的，所述污水余熱換熱系統(tǒng)的污水罐內(nèi)部裝有曲折環(huán)繞的換熱管線，通過熱傳導將污水熱能傳遞給換熱管線，該換熱管線將熱能再傳遞給管線內(nèi)循環(huán)水，提高循環(huán)水溫度。

9、更進一步的，所述加熱爐補熱系統(tǒng)包括加熱爐爐體、溫度檢測儀、智能燃燒器，所述智能燃燒器與溫度檢測儀檢和加熱爐爐體相連，當溫度檢測儀檢測到循環(huán)水溫度低于65°時，智能燃燒器開始工作。

10、作為更進一步的，所述原油加熱系統(tǒng)的原油儲罐內(nèi)部裝有曲折環(huán)繞的換熱管線，原油儲罐內(nèi)部溫度為28-32℃，換熱管線內(nèi)介質(zhì)來液溫度為65-68℃，通過熱傳導將換熱介質(zhì)熱能傳遞給換熱管線，換熱管線再將熱能傳遞給原油儲罐內(nèi)原油，提高儲罐內(nèi)油溫。

11、作為更進一步的，進入原油加熱系統(tǒng)的循環(huán)水對原油儲罐內(nèi)原油加熱或換熱器加熱或管線加熱或管線伴熱。

12、本發(fā)明由于采用以上技術方案，能夠取得如下的技術效果：此裝置可作為地熱資源的一項重要補充，通過污水余熱對地熱水源進行第一次加熱，將水源溫度由38-42℃提升至50-53℃；通過太陽能對地熱水源進行二次加熱，將水源溫度由50-53℃提升至65-68℃，同時考慮光照因素影響，在后端加裝加熱爐作為補充熱源。達到地熱、污水余熱、太陽能的綜合利用；此裝置具有污水余熱利用率高、光熱轉(zhuǎn)換效率高、運行成本低、自動化程度高、故障率低、安全環(huán)保、實用價值高等優(yōu)點。

技術特征：

1.一種地熱污水余熱太陽能耦合利用裝置，其特征在于，包括地熱資源開發(fā)系統(tǒng)、污水余熱換熱系統(tǒng)、太陽能再熱系統(tǒng)、加熱爐補熱系統(tǒng)、原油加熱系統(tǒng)，所述地熱資源開發(fā)系統(tǒng)出水端與污水余熱換熱系統(tǒng)進水端相連，所述污水余熱換熱系統(tǒng)出水端通過循環(huán)水泵與太陽能再熱系統(tǒng)的板式換熱器進水端相連，所述板式換熱器出水端與加熱爐補熱系統(tǒng)進水端或原油加熱系統(tǒng)進水端相連，所述加熱爐補熱系統(tǒng)出水端與原油加熱系統(tǒng)進水端相連，所述原油加熱系統(tǒng)出水端連回至地熱資源開發(fā)系統(tǒng)進水端。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種地熱污水余熱太陽能耦合利用裝置，其特征在于，通過地熱資源開發(fā)系統(tǒng)對循環(huán)水進行第一次加熱，出水溫度38-42℃，然后用污水余熱換熱系統(tǒng)對循環(huán)水進行二次加熱，溫度提升至50-53℃；升溫后熱水經(jīng)過循環(huán)水泵加壓進入太陽能再熱系統(tǒng)的板式換熱器，與板式換熱器的介質(zhì)換熱后，溫度提升至65-68℃后進入原油加熱系統(tǒng)；加熱爐補熱系統(tǒng)作為太陽能再熱系統(tǒng)的補充熱源，在光資源不足或無光情況下自動啟動對循環(huán)水進行加熱；經(jīng)加熱提溫至65-68℃的循環(huán)水進入原油加熱系統(tǒng)中對原油進行加熱，加熱后的循環(huán)水再流入地熱資源開發(fā)系統(tǒng)中。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種地熱污水余熱太陽能耦合利用裝置，其特征在于，所述太陽能再熱系統(tǒng)包括板式換熱器、循環(huán)水泵、平板集熱器，所述板式換熱器通過循環(huán)水泵與平板集熱器相連。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種地熱污水余熱太陽能耦合利用裝置，其特征在于，所述太陽能再熱系統(tǒng)與加熱爐補熱系統(tǒng)之間設有第一自動切斷閥、所述加熱爐補熱系統(tǒng)與原油加熱系統(tǒng)之間設有第二自動切斷閥，所述太陽能再熱系統(tǒng)與與原油加熱系統(tǒng)之間設有第三自動切斷閥。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種地熱污水余熱太陽能耦合利用裝置，其特征在于，所述太陽能再熱系統(tǒng)內(nèi)置溫度傳感器，該溫度傳感器位于板式換熱器出口，當板式換熱器的介質(zhì)溫度低于要求溫度時，板式換熱器兩端的閥門自動關閉；循環(huán)水直接進入加熱爐補熱系統(tǒng)中。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種地熱污水余熱太陽能耦合利用裝置，其特征在于，所述地熱資源開發(fā)系統(tǒng)，是將閑置廢棄的油井改造為地熱井，當油井內(nèi)部溫度較高時，通過套管換熱方式，直接提取地熱資源提升循環(huán)水溫度；當油井內(nèi)溫度較低時，采用水源熱泵提升循環(huán)水溫度。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種地熱污水余熱太陽能耦合利用裝置，其特征在于，所述污水余熱換熱系統(tǒng)的污水罐內(nèi)部裝有曲折環(huán)繞的換熱管線，通過熱傳導將污水熱能傳遞給換熱管線，該換熱管線將熱能再傳遞給管線內(nèi)循環(huán)水，提高循環(huán)水溫度。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種地熱污水余熱太陽能耦合利用裝置，其特征在于，所述加熱爐補熱系統(tǒng)包括加熱爐爐體、溫度檢測儀、智能燃燒器，所述智能燃燒器與溫度檢測儀檢和加熱爐爐體相連，當溫度檢測儀檢測到循環(huán)水溫度低于65°時，智能燃燒器開始工作。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種地熱污水余熱太陽能耦合利用裝置，其特征在于，所述原油加熱系統(tǒng)的原油儲罐內(nèi)部裝有曲折環(huán)繞的換熱管線，原油儲罐內(nèi)部溫度為28-32℃，換熱管線內(nèi)介質(zhì)來液溫度為65-68℃，通過熱傳導將換熱介質(zhì)熱能傳遞給換熱管線，換熱管線再將熱能傳遞給原油儲罐內(nèi)原油，提高儲罐內(nèi)油溫。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種地熱污水余熱太陽能耦合利用裝置，其特征在于，進入原油加熱系統(tǒng)的循環(huán)水對原油儲罐內(nèi)原油加熱或換熱器加熱或管線加熱或管線伴熱。

技術總結(jié)
本發(fā)明公開了一種地熱污水余熱太陽能耦合利用裝置，包括地熱資源開發(fā)系統(tǒng)、污水余熱換熱系統(tǒng)、太陽能再熱系統(tǒng)、加熱爐補熱系統(tǒng)、原油加熱系統(tǒng)，所述地熱資源開發(fā)系統(tǒng)出水端與污水余熱換熱系統(tǒng)進水端相連，所述污水余熱換熱系統(tǒng)出水端通過循環(huán)水泵與太陽能再熱系統(tǒng)的板式換熱器進水端相連，所述板式換熱器出水端與加熱爐補熱系統(tǒng)進水端或原油加熱系統(tǒng)進水端相連，所述加熱爐補熱系統(tǒng)出水端與原油加熱系統(tǒng)進水端相連，所述原油加熱系統(tǒng)出水端連回至地熱資源開發(fā)系統(tǒng)進水端。此裝置具有污水余熱利用率高、光熱轉(zhuǎn)換效率高、運行成本低、自動化程度高、故障率低、安全環(huán)保、實用價值高等優(yōu)點。

技術研發(fā)人員：張吉昌,趙艷,盧巧云,宋康玉,李洪雁,張景鑫,喬春平,蘇峻,于云峰,莫洋,許巖,李景超
受保護的技術使用者：中國石油天然氣股份有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/2