一種用于確定余熱回收裝置熱負荷的系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于確定余熱回收裝置熱負荷的系統(tǒng)及方法，其特征在于：它包括一余熱回收裝置，在余熱回收裝置上通過一熱介質(zhì)出口管線連接一熱用戶組的一端，熱用戶組的另一端通過一熱介質(zhì)入口管線與余熱回收裝置連接；在熱介質(zhì)出口管線上設(shè)置有一壓差流量計和一第一溫度測量裝置，在熱介質(zhì)入口管線上設(shè)置有一第二溫度測量裝置，在余熱回收裝置上設(shè)置有一高溫?zé)煔馊肟诠芫€和一低溫?zé)煔夥趴展芫€，在熱介質(zhì)入口管線上設(shè)置有一熱介質(zhì)循環(huán)泵。熱用戶組包括一個以上并聯(lián)連接的熱用戶，每一熱用戶均通過一第一管線支路分別與熱介質(zhì)出口管線和熱介質(zhì)入口管線連接，在每一第一管線支路上靠近熱介質(zhì)出口管線的位置設(shè)置有一液體流量計和一溫度計，在靠近熱介質(zhì)入口管線的位置設(shè)置有另一溫度計。
【專利說明】
一種用于確定余熱回收裝置熱負荷的系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于確定余熱回收裝置熱負荷的系統(tǒng)及方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]海上油氣田的開發(fā)一般需要在平臺上單獨配置透平發(fā)電機組，并且采用平臺伴生氣作為燃料氣發(fā)電，透平發(fā)電機組排放的高溫?zé)煔饪梢酝ㄟ^余熱回收裝置加熱導(dǎo)熱油，從而給平臺上各個熱用戶(比如油氣分離器前使用的加熱器)提供熱負荷。在海上油田開發(fā)設(shè)計階段，首先根據(jù)平臺主要熱用戶的熱負荷需求，然后再根據(jù)透平發(fā)電機組的數(shù)量和運行負荷率等情況合理選擇余熱回收裝置的規(guī)格和數(shù)量。其中，熱用戶熱負荷的需求計算是余熱回收裝置選型的基礎(chǔ)。
[0003]另外，在海上油田開發(fā)設(shè)計階段需要根據(jù)油氣田的配產(chǎn)、流體需要被加熱的溫升、 流體組分和流體物性等參數(shù)并通過HYSYS軟件計算熱用戶的熱負荷。但是，油氣田投產(chǎn)后由于油藏實際產(chǎn)量與預(yù)測產(chǎn)量之間存在差異，將會導(dǎo)致熱介質(zhì)系統(tǒng)中各個熱用戶的實際熱負荷需求與設(shè)計值之間產(chǎn)生較大的差異，因此及時和準確掌握平臺熱介質(zhì)系統(tǒng)的熱負荷對于評估設(shè)備選型的合理性以及優(yōu)化設(shè)計階段熱負荷的計算方法都有參考價值。如果仍然按照設(shè)計階段根據(jù)配產(chǎn)和油氣物性等參數(shù)并借助HYSYS軟件進行模擬計算，該方法則比較復(fù)雜， 且不能對整個熱介質(zhì)系統(tǒng)的熱負荷進行一次性計算，更不便于現(xiàn)場操作人員及時掌握總的熱負荷或者單個熱用戶的熱負荷需求。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種準確性高且簡單快捷的用于確定余熱回收裝置熱負荷的系統(tǒng)及方法。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:一種用于確定余熱回收裝置熱負荷的系統(tǒng)，其特征在于:它包括一余熱回收裝置，在所述余熱回收裝置上通過一熱介質(zhì)出口管線連接一熱用戶組的一端，所述熱用戶組的另一端通過一熱介質(zhì)入口管線與所述余熱回收裝置連接;在所述熱介質(zhì)出口管線上設(shè)置有一壓差流量計和一第一溫度測量裝置，在所述熱介質(zhì)入口管線上設(shè)置有一第二溫度測量裝置，在所述余熱回收裝置上設(shè)置有一高溫?zé)煔馊肟诠芫€和一低溫?zé)煔夥趴展芫€，在所述熱介質(zhì)入口管線上設(shè)置有一熱介質(zhì)循環(huán)栗。
[0006]所述熱用戶組包括一個以上并聯(lián)連接的熱用戶，每一所述熱用戶均通過一第一管線支路分別與所述熱介質(zhì)出口管線和所述熱介質(zhì)入口管線連接，在每一所述第一管線支路上靠近所述熱介質(zhì)出口管線的位置設(shè)置有一液體流量計和一溫度計，在每一所述第一管線支路上靠近所述熱介質(zhì)入口管線的位置設(shè)置有另一溫度計。
[0007]在所述熱用戶組上并聯(lián)連接一兩端與所述接熱介質(zhì)出口管線和所述熱介質(zhì)入口管線連接的第二管線支路，在所述第二管線支路上設(shè)置有一差壓控制閥，在所述差壓控制閥上并聯(lián)連接一壓差顯示變送器。
[0008]在所述高溫?zé)煔馊肟诠芫€上設(shè)置有一擋板閥，在所述高溫?zé)煔馊肟诠芫€和所述低溫?zé)煔夥趴展芫€之間設(shè)置有一與所述擋板閥相連接的煙氣旁通管線支路。
[0009]所述壓差流量計為差壓式流量計，所述壓差流量計前直管段的長度為所述熱介質(zhì)出口管線直徑的10倍，所述壓差流量計后直管段的長度為所述熱介質(zhì)出口管線直徑的3倍。 [〇〇1〇]在所述余熱回收裝置內(nèi)設(shè)置有一與所述第一管線連通的爐膛，在所述爐膛內(nèi)設(shè)置有用于盛放熱介質(zhì)油的盤管。
[0011]所述熱介質(zhì)循環(huán)栗為離心栗。
[0012]所述熱用戶為換熱器或加熱器。
[0013] —種用于確定余熱回收裝置熱負荷的方法，其包括以下步驟:
[0014]1)記錄壓差流量計的壓差數(shù)值a p5、第一溫度測量裝置的溫度值T6和第二溫度測量裝置的溫度值T7,并計算兩溫度值T6和T7的平均值Tto，所依據(jù)的公式如下:
[0015]T，=(T6+T7)/2
[0016] 其中，Tflt的單位為°(:;[〇〇17] 2)查找Tto對應(yīng)溫度下熱介質(zhì)出口管線內(nèi)熱介質(zhì)的比熱C和密度P;
[0018] 3)根據(jù)余熱回收裝置設(shè)定的額定熱介質(zhì)循環(huán)量Vt旋和壓差流量計的額定壓差數(shù)值 Ap額g，計算熱介質(zhì)出口管線內(nèi)熱介質(zhì)的實際流量％?，所依據(jù)的公式如下:
[0019]A P5/ A P客旋=(V賽示/V|旋)2
[0020]其中，％?和V|旋的單位分別為m3/h;
[0021]4)計算整個余熱回收裝置的熱負荷如、，所依據(jù)的計算公式如下:
[0022]Q^=Cp%|示(T6-T7 )/3600[0〇23] 其中，C的單位為kj/kg ? °C，P的單位為kg/m3，Q^的單位為kw。
[0024]在所述步驟4)中，計算流經(jīng)每一熱用戶的熱負荷Q單，所依據(jù)的公式如下:
[0025]Q單=CpVn(Ti2-Ti3)/3600[0〇26]其中，Q單的單位為kW，Ti2為熱用戶所在第一管線支路上靠近熱介質(zhì)出口管線的溫度值，T13為熱用戶所在第一管線支路上靠近熱介質(zhì)入口管線的溫度值，Vn為流經(jīng)熱用戶的熱介質(zhì)流量，Vn單位為m3/h。
[0027]本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點:1、本發(fā)明系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置一余熱回收裝置，在余熱回收裝置上通過一熱介質(zhì)出口管線連接一熱用戶組的一端，熱用戶組的另一端通過一熱介質(zhì)入口管線與余熱回收裝置連接，在熱介質(zhì)出口管線上設(shè)置有一壓差流量計和一溫度測量裝置，在熱介質(zhì)入口管線上設(shè)置有一溫度測量裝置，在余熱回收裝置上設(shè)置有一高溫?zé)煔馊肟诠芫€和一低溫?zé)煔夥趴展芫€，在熱介質(zhì)入口管線上設(shè)置有一熱介質(zhì)循環(huán)栗，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。2、本發(fā)明在高溫?zé)煔馊肟诠芫€上設(shè)置有一擋板閥，通過控制擋板閥的開度來控制進入余熱回收裝置內(nèi)的高溫?zé)煔饬髁?，從而能夠?qū)崿F(xiàn)熱介質(zhì)出口管線內(nèi)熱介質(zhì)溫度的穩(wěn)定。3、本發(fā)明設(shè)置有一與擋板閥相連接的煙氣旁通管線支路，當(dāng)溫度測量裝置的溫度高于設(shè)定值時，多余的高溫氣體則可以通過煙氣旁通管線支路放空，從而能夠降低熱介質(zhì)出口管線內(nèi)熱介質(zhì)的溫度。4、本發(fā)明在差壓控制閥上并聯(lián)連接一壓差顯示變送器，通過壓差顯示變送器調(diào)節(jié)管線支路中的熱介質(zhì)壓力，用于平衡與每一熱用戶連接的管線支路的壓力。5、本發(fā)明方法利用直接記錄壓差式流量計的壓差數(shù)值和溫度測量裝置上的溫度值，計算熱介質(zhì)出口管線內(nèi)熱介質(zhì)的實際流量，從而能夠準確和快速地確定系統(tǒng)中總的熱負荷，本發(fā)明利于現(xiàn)場工作人員的直接操作，簡潔高效。6、本發(fā)明方法利用直接記錄液體流量計的流量和溫度計的溫度，能夠準確和快速地確定每一熱用戶的熱負荷?！靖綀D說明】[0〇28]圖1是本發(fā)明的流程不意圖【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。
[0030]如圖1所示，本發(fā)明提出了一種用于確定余熱回收裝置熱負荷的系統(tǒng)，它包括一余熱回收裝置1，在余熱回收裝置1上通過一熱介質(zhì)出口管線2連接一熱用戶組3的一端，熱用戶組3的另一端通過一熱介質(zhì)入口管線4與余熱回收裝置1連接。在熱介質(zhì)出口管線2上設(shè)置有一壓差流量計5和一溫度測量裝置6,分別用于測量熱介質(zhì)的流量和溫度。在熱介質(zhì)入口管線4上設(shè)置有一溫度測量裝置7。在余熱回收裝置1上設(shè)置有一高溫?zé)煔馊肟诠芫€8和一低溫?zé)煔夥趴展芫€9。在熱介質(zhì)入口管線4上設(shè)置有一熱介質(zhì)循環(huán)栗10,能夠?qū)臒嵊脩艚M3流出的熱介質(zhì)進行增壓并將其輸送至余熱回收裝置1，而后與余熱回收裝置1內(nèi)的高溫?zé)煔膺M行換熱。
[0031]上述實施例中，熱用戶組3包括一個以上并聯(lián)連接的熱用戶31，每一熱用戶31均通過管線支路分別與熱介質(zhì)出口管線2和熱介質(zhì)入口管線4連接。在每一管線支路上靠近熱介質(zhì)出口管線2的位置設(shè)置有一液體流量計11和一溫度計12,分別用于測量流入熱用戶31的熱介質(zhì)的流量和溫度。在每一管線支路上靠近熱介質(zhì)入口管線4的位置設(shè)置有一溫度計13， 用于測量流出熱用戶31的熱介質(zhì)的溫度。
[0032]上述實施例中，在熱用戶組3上并聯(lián)連接一兩端與接熱介質(zhì)出口管線2和熱介質(zhì)入口管線4連接的管線支路14,在管線支路14上設(shè)置有一差壓控制閥15。在差壓控制閥15上并聯(lián)連接一壓差顯示變送器16,通過壓差顯示變送器16調(diào)節(jié)管線支路14中的熱介質(zhì)壓力，用于平衡與每一熱用戶31連接的管線支路的壓力。
[0033]上述實施例中，在高溫?zé)煔馊肟诠芫€8上設(shè)置有一擋板閥17,通過控制擋板閥17的開度來控制進入余熱回收裝置1內(nèi)的高溫?zé)煔饬髁浚瑥亩軌驅(qū)崿F(xiàn)熱介質(zhì)出口管線2內(nèi)熱介質(zhì)溫度的穩(wěn)定。在高溫?zé)煔馊肟诠芫€8和低溫?zé)煔夥趴展芫€9之間設(shè)置有一與擋板閥17相連接的煙氣旁通管線支路18,當(dāng)溫度測量裝置6的溫度高于設(shè)定值時，多余的高溫氣體則可以通過煙氣旁通管線支路18放空，從而能夠降低熱介質(zhì)出口管線2內(nèi)熱介質(zhì)的溫度。
[0034]上述實施例中，壓差流量計5為差壓式流量計。壓差流量計5前直管段的長度為熱介質(zhì)出口管線2直徑的10倍，后直管段的長度為熱介質(zhì)出口管線2直徑的3倍。[〇〇35]上述實施例中，熱介質(zhì)循環(huán)栗10為離心栗。
[0036]上述實施例中，在余熱回收裝置1內(nèi)設(shè)置有一與高溫?zé)煔馊肟诠芫€8連通的爐膛， 在爐膛內(nèi)設(shè)置有用于盛放熱介質(zhì)油的盤管。
[0037]上述實施例中，熱用戶31為換熱器或加熱器，能夠利用熱介質(zhì)油對流經(jīng)其中的被加熱流體加熱，以達到設(shè)定的溫度。
[0038]本發(fā)明使用時，引自透平發(fā)電機組的高溫?zé)煔馔ㄟ^擋板閥17進入余熱回收裝置1 的爐膛內(nèi)，并加熱位于爐膛內(nèi)盤管里的熱介質(zhì)油，然后低溫?zé)煔馔ㄟ^低溫?zé)煔夥趴展芫€9排出。熱介質(zhì)油被加熱到一個設(shè)定的溫度值，可以通過控制擋板閥17的開度來控制進入余熱回收裝置1內(nèi)的高溫?zé)煔饬髁?，從而能夠?qū)崿F(xiàn)熱介質(zhì)出口管線2內(nèi)的熱介質(zhì)的溫度穩(wěn)定。熱介質(zhì)出口管線2內(nèi)的熱介質(zhì)流經(jīng)每一液體流量計11和溫度計12，而后流入熱用戶31進行換熱，繼而流經(jīng)溫度計13。最后，與各個熱用戶31內(nèi)的換熱流體進行換熱后的熱介質(zhì)統(tǒng)一由熱介質(zhì)循環(huán)栗10增壓后輸送至余熱回收裝置1內(nèi)，如此便完成了熱介質(zhì)系統(tǒng)的整個循環(huán)換熱過程。
[0039]在上述系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提出了一種用于確定余熱回收裝置熱負荷的方法，其包括以下步驟:
[0040]1)記錄壓差流量計5的壓差數(shù)值A(chǔ) P5、溫度測量裝置6的溫度值T6和溫度測量裝置7 的溫度值T7,并計算兩溫度值T6和T7的平均值Tto，所依據(jù)的公式如下:[0041 ]T^=(T6+T7)/2[〇〇42]其中，T■的單位為。C。
[0043]2)查找Tflt對應(yīng)溫度下熱介質(zhì)出口管線2內(nèi)熱介質(zhì)的比熱C和密度P。
[0044]3)根據(jù)余熱回收裝置1設(shè)定的額定熱介質(zhì)循環(huán)量Vt旋和壓差流量計5的額定壓差數(shù)值A(chǔ)pt旋，計算熱介質(zhì)出口管線2內(nèi)熱介質(zhì)的實際流量％?，所依據(jù)的公式如下:[〇〇45]A P5/ A P客旋=(V賽示/V|旋)2
[0046]其中，V_#PV|旋的單位均為m3/h。
[0047]4)計算整個余熱回收裝置1的熱負荷如.，所依據(jù)的計算公式如下:
[0048]Q^=Cp%|示(T6-T7 )/3600[0〇49]其中，C的單位為kj/kg ? °C，P的單位為kg/m3，Q^的單位為kw。[〇〇5〇]上述實施例中，計算流經(jīng)每一熱用戶31的熱負荷Q單，所依據(jù)的公式如下:
[0051]Q單=CpVn(Ti2-Ti3)/3600[〇〇52]其中，Q單的單位為kW，T12為熱用戶31所在管線支路上靠近熱介質(zhì)出口管線2的溫度值，T13為熱用戶31所在管線支路上靠近熱介質(zhì)入口管線4的溫度值，Vn為流經(jīng)熱用戶31的熱介質(zhì)流量，Vn單位為m3/h。[〇〇53]上述各實施例僅用于說明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進行的等同變換和改進，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護范圍之外。
【主權(quán)項】
1.一種用于確定余熱回收裝置熱負荷的系統(tǒng)，其特征在于:它包括一余熱回收裝置，在 所述余熱回收裝置上通過一熱介質(zhì)出口管線連接一熱用戶組的一端，所述熱用戶組的另一 端通過一熱介質(zhì)入口管線與所述余熱回收裝置連接;在所述熱介質(zhì)出口管線上設(shè)置有一壓 差流量計和一第一溫度測量裝置，在所述熱介質(zhì)入口管線上設(shè)置有一第二溫度測量裝置， 在所述余熱回收裝置上設(shè)置有一高溫?zé)煔馊肟诠芫€和一低溫?zé)煔夥趴展芫€，在所述熱介質(zhì) 入口管線上設(shè)置有一熱介質(zhì)循環(huán)栗。2.如權(quán)利要求1所述的一種用于確定余熱回收裝置熱負荷的系統(tǒng)，其特征在于:所述熱 用戶組包括一個以上并聯(lián)連接的熱用戶，每一所述熱用戶均通過一第一管線支路分別與所 述熱介質(zhì)出口管線和所述熱介質(zhì)入口管線連接，在每一所述第一管線支路上靠近所述熱介 質(zhì)出口管線的位置設(shè)置有一液體流量計和一溫度計，在每一所述第一管線支路上靠近所述 熱介質(zhì)入口管線的位置設(shè)置有另一溫度計。3.如權(quán)利要求1所述的一種用于確定余熱回收裝置熱負荷的系統(tǒng)，其特征在于:在所述 熱用戶組上并聯(lián)連接一兩端與所述接熱介質(zhì)出口管線和所述熱介質(zhì)入口管線連接的第二 管線支路，在所述第二管線支路上設(shè)置有一差壓控制閥，在所述差壓控制閥上并聯(lián)連接一 壓差顯示變送器。4.如權(quán)利要求1所述的一種用于確定余熱回收裝置熱負荷的系統(tǒng)，其特征在于:在所述 高溫?zé)煔馊肟诠芫€上設(shè)置有一擋板閥，在所述高溫?zé)煔馊肟诠芫€和所述低溫?zé)煔夥趴展芫€ 之間設(shè)置有一與所述擋板閥相連接的煙氣旁通管線支路。5.如權(quán)利要求1所述的一種用于確定余熱回收裝置熱負荷的系統(tǒng)，其特征在于:所述壓 差流量計為差壓式流量計，所述壓差流量計前直管段的長度為所述熱介質(zhì)出口管線直徑的 10倍，所述壓差流量計后直管段的長度為所述熱介質(zhì)出口管線直徑的3倍。6.如權(quán)利要求1所述的一種用于確定余熱回收裝置熱負荷的系統(tǒng)，其特征在于:在所述 余熱回收裝置內(nèi)設(shè)置有一與所述第一管線連通的爐膛，在所述爐膛內(nèi)設(shè)置有用于盛放熱介 質(zhì)油的盤管。7.如權(quán)利要求1所述的一種用于確定余熱回收裝置熱負荷的系統(tǒng)，其特征在于:所述熱 介質(zhì)循環(huán)栗為離心栗。8.如權(quán)利要求2所述的一種用于確定余熱回收裝置熱負荷的系統(tǒng)，其特征在于:所述熱 用戶為換熱器或加熱器。9.一種基于權(quán)利要求1?8任一項所述系統(tǒng)的用于確定余熱回收裝置熱負荷的方法，其 包括以下步驟:1)記錄壓差流量計的壓差數(shù)值A(chǔ)P5、第一溫度測量裝置的溫度值T6和第二溫度測量裝 置的溫度值T7,并計算兩溫度值T6和T7的平均值Tto，所依據(jù)的公式如下:(T6+T7)/2其中，的單位為°(:;2)查找Tto對應(yīng)溫度下熱介質(zhì)出口管線內(nèi)熱介質(zhì)的比熱C和密度P;3)根據(jù)余熱回收裝置設(shè)定的額定熱介質(zhì)循環(huán)量Vt旋和壓差流量計的額定壓差數(shù)值A(chǔ) P客旋，計算熱介質(zhì)出口管線內(nèi)熱介質(zhì)的實際流量％1 示，所依據(jù)的公式如下:AP5/APi?g=其中，示和的單位均為m3/h;4)計算整個余熱回收裝置的熱負荷如.，所依據(jù)的計算公式如下:Q^=Cp%?(T6-T7 )/3600其中，C的單位為kj/kg ? °C，P的單位為kg/m3，Q^的單位為kW。10.如權(quán)利要求9所述的一種用于確定余熱回收裝置熱負荷的方法，其特征在于:在所 述步驟4)中，計算流經(jīng)每一熱用戶的熱負荷Q單，所依據(jù)的公式如下: Q^=CpVh(Ti2-Ti3)/3600其中，Q單的單位為kW，T12為熱用戶所在第一管線支路上靠近熱介質(zhì)出口管線的溫度值， T13為熱用戶所在第一管線支路上靠近熱介質(zhì)入口管線的溫度值，Vn為流經(jīng)熱用戶的熱介 質(zhì)流量，Vii單位為m3/h。
【文檔編號】F02G5/02GK105971766SQ201610325996
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月17日
【發(fā)明人】于邦廷, 金丹, 杜佳, 安維崢, 徐海波, 王文祥, 洪毅, 徐正海
【申請人】中國海洋石油總公司, 中海油研究總院