本发明涉及能源环保领域，尤其涉及一种回收高温污水余热及高效再利用工艺。
背景技术：
在油田生产过程中一方面需要消耗大量的能源：首先，油田在从产出到成为成品原油输出系统的过程中，原油的脱水和外输都需要加热，有向井口提供热水、对油水混合液加热、对成品原油加热等三种用热需求，可以用于生产厂矿的宿舍、值班房间、泵房等的采暖用热。目前这些用热需求基本是以天然气和原油为燃料的水套加热炉提供的,原油加热的温度范围为40～70℃，这种形式的能量利用方式实际是采用燃烧高品位能源获得低品位热能，有用能效率较低。由于石油生产系统存在大量的低温余热，同时又需要大量的温度较低的用热需求，以往的余热回收都是采用吸收式热泵余热回收技术，用于住宅小区供暖和油田生产用热，取得了良好的经济效益和社会效益，但是这种吸收式的回收系统在设备负载方面的数量众多，所以导致在能源消耗方面也是可观的，长期使用的话，会对消耗大量的水、电能源，运行成本较高。随着油田的开发进入中后期，油井的含油污水量越来越大，诸多的加热过程需要耗费大量的能量，我国油田含油污水的余热回收潜力巨大，这就需要对油田生产节能深入研究，节约原油在集输过程中的能耗，降低成本才是有待解决的问题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供了一种采用联合站现有的污水余热资源作为热源，结合热泵系统，为联合站来液原油提温；利用高温污水余热回收技术替代燃气加热炉，满足油田生产和生活活动中用热的需求，解决燃气或燃油使用量大、碳排放和烟气排放等环保问题的污水余热回收再利用系统。
本发明的技术方案为：一种一种回收高温污水余热及高效再利用工艺，其特征在于：由油井、脱水换热器、加热炉、过滤器、三相分离器、一级换热器、缓冲罐、注水装置、沉降罐、储油罐、二级换热器、超高温热泵、三级换热器和控制器组成，所述油井上还设有油井来液输出管，所述油井来液输出管位于油井的一侧，所述油井来液输出管的一端与油井为固定连接，所述油井来液输出管的另一端与脱水换热器为固定连接，所述脱水换热器位于油井来液输出管的一侧，所述脱水换热器与地面为固定连接，所述脱水换热器上还设有加热输送管，所述加热输送管位于脱水换热器的一侧，所述加热输送管的一端与脱水换热器为固定连接，所述加热输送管的另一端与加热炉为固定连接，所述加热炉位于脱水换热器的一侧，所述加热炉与地面为固定连接，所述过滤器位于加热炉和三相分离器之间，所述过滤器与地面为固定连接，所述过滤器上还设有过滤器输出管，所述过滤器输出管位于过滤器的一侧，所述过滤器输出管的一端与过滤器为固定连接，所述过滤器输出管的另一端与三相分离器为固定连接，所述三相分离器位于过滤器的一侧，所述三相分离器与地面为固定连接，所述一级换热器位于三相分离器的一侧，所述一级换热器与地面为固定连接，所述一级换热器上还设有一级换热输送管和一级换热输出管，所述一级换热输送管和一级换热输出管都位于一级换热器的一侧，所述一级换热输送管的一端与一级换热器为固定连接，所述一级换热输送管的另一端与三相分离器为固定连接，所述一级换热输出管的一端与一级换热器为固定连接，所述一级换热输出管的另一端与缓冲罐为固定连接，所述缓冲罐位于一级换热器的一侧，所述缓冲罐与地面为固定连接，所述缓冲罐上还设有总输送管，所述总输送管位于缓冲罐的一侧，所述总输送管的一端与缓冲罐为固定连接，所述总输送管的另一端与注水装置为固定连接，所述注水装置位于缓冲罐的一侧，所述注水装置与地面为固定连接，所述注水装置上还设有一级外输管，所述一级外输管位于注水装置的一侧，所述一级外输管与注水装置为固定连接，所述沉降罐位于三相分离器的一侧，所述沉降罐与地面为固定连接，所述沉降罐上还设有三相分离输出管和沉降输出管，所述三相分离输出管位于沉降罐的一侧，所述三相分离输出管的一端与沉降罐为固定连接，所述三相分离输出管的另一端与三相分离器为固定连接，所述沉降输出管位于沉降罐的另一侧，所述沉降输出管的一端与沉降罐为固定连接，所述沉降输出管的另一端与储油罐为固定连接，所述储油罐位于沉降罐的一侧，所述储油罐与地面为固定连接，所述储油罐上还设有二级换热输送管，所述二级换热输送管的一端与储油罐为固定连接，所述二级换热输送管的另一端与二级换热器为固定连接，所述二级换热器位于储油罐的一侧，所述二级换热器与地面为固定连接，所述超高温热泵位于二级换热器的一侧，所述超高温热泵与地面为固定连接，所述超高温热泵上还设有三级换热输送管，所述三级换热输送管位于超高温热泵的一侧，所述三级换热输送管的一端与超高温热泵为固定连接，所述三级换热输送管的另一端与三级换热器为固定连接，所述三级换热器位于超高温热泵的一侧，所述三级换热器与地面为固定连接，所述控制器位于厂房内，所述控制器利用线路与脱水换热器、加热炉、三相分离器、一级换热器、二级换热器和三级换热器为固定连接。
进一步，所述脱水换热器、一级换热器、二级换热器和三级换热器均为钛板板式换热器。
进一步，所述加热炉为真空热水锅炉。
进一步，所述加热炉上还设有膨胀阀和油井来液预热输送管，所述膨胀阀位于加热炉的一侧，所述膨胀阀与加热炉为固定连接，所述油井来液预热输送管位于膨胀阀的一侧，所述油井来液预热输送管的一端与膨胀阀为固定连接，所述油井来液预热输送管的另一端与过滤器为固定连接。
再进一步，所述膨胀阀为热力式膨胀阀。
进一步，所述过滤器为自动清洗过滤器。
进一步，所述二级换热器上还设有二级外输管、二级外输热泵和二级换热输出管，所述二级外输管位于二级换热器的一侧，所述二级外输管的一端与二级换热器为固定连接，所述二级外输管的另一端与二级外输热泵为固定连接，所述二级外输热泵位于二级换热器的一侧，所述二级外输热泵与地面为固定连接，所述二级换热输出管位于二级换热器的另一侧，所述二级换热输出管的一端与二级换热器为固定连接，所述二级换热输出管的另一端与超高温热泵为固定连接，所述二级外输热泵为水源高温热泵。
进一步，所述三级换热器上还设有三级外输管和三级外输热泵，所述三级外输管位于三级换热器的另一侧，所述三级外输管的一端与三级换热器为固定连接，所述三级外输管的另一端与三级外输热泵为固定连接，所述三级外输热泵位于三级换热器的另一侧，所述三级外输热泵与地面为固定连接，所述三级外输热泵均为水源高温热泵。
进一步，所述控制器为可编程序控制器。
进一步,所述控制器上还设有系统设备，所述系统设备位于控制器的一侧，所述系统设备与控制器为固定连接，所述系统设备为多机头双系统装置。
本发明的有益效果在于：该系统采用联合站现有的污水余热资源作为热源，结合热泵系统，为联合站来液原油提温；利用高温污水余热回收技术替代燃气加热炉，满足油田生产和生活活动中用热的需求，解决燃气或燃油使用量大、碳排放和烟气排放等环保问题的污水余热回收再利用系统，工作流程主要分为三大部分来完成污水余热回收再利用，即一级换热、二级换热和三级换热。一级换热是原油的进口温度大约50℃，然后经过脱水换热器以及加热炉的升温，使得原油出口温度大约60℃，再经过过滤器的过滤和三相分离器分离后的原油，接着从沉降罐分离出的温度约70℃左右污水与三相分离器分离出的较低温度约50℃左右污水混合形成60－65℃污水。其先进性在于：环境温度低时工艺采用新式燃气锅炉为油井1中的来液提供三相分离所需热量，环境温度高时工艺流程只使用新式燃气锅炉为站上生产提供热量，为整个采油厂降低运行成本；二级换热是进口温度大约60℃，再经过二级换热器，其出口温度大约75℃，二级换热采用热泵加温软化水75℃，软化水与原油换热，为日常以及生产提供所需热能；三极换热是进口温度大约75℃，利用超高温热泵加温软化水90℃，软化水与原油换热，其原油出口温度大约85－90℃，为日常以及生产提供所需热能。整个系统结构思路清晰，三个级别的换热能够提高锅炉利用效率，降低了运行成本，有效增加了机组辐射受热面积，大大降低了有毒气体的排放量，节省空间，减少占地面积，全自动控制系统，无须专人值守。
附图说明
图1为本发明的主视图。
其中：1、油井2、油井来液输出管3、脱水换热器
4、加热输送管5、加热炉6、膨胀阀
7、油井来液预热输送管8、过滤器9、过滤器输出管
10、三相分离器11、一级换热输送管12、一级换热器
13、一级换热输出管14、缓冲罐15、总输送管
16、注水装置17、一级外输管18、三相分离输出管
19、沉降罐20、沉降输出管21、储油罐
22、二级换热输送管23、二级换热器24、二级外输管
25、二级外输热泵26、二级换热输出管27、超高温热泵
28、三级换热输送管29、三级换热器30、三级外输管
31、三级外输热泵32、控制器33、系统设备
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做出简要说明。
如图1所示一种一种回收高温污水余热及高效再利用工艺，其特征在于：由油井1、脱水换热器3、加热炉5、过滤器8、三相分离器10、一级换热器12、缓冲罐14、注水装置16、沉降罐19、储油罐21、二级换热器23、超高温热泵27、三级换热器29和控制器32组成，所述油井1上还设有油井来液输出管2，所述油井来液输出管2位于油井1的一侧，所述油井来液输出管2的一端与油井1为固定连接，所述油井来液输出管2的另一端与脱水换热器3为固定连接，所述脱水换热器3位于油井来液输出管2的一侧，所述脱水换热器3与地面为固定连接，所述脱水换热器3上还设有加热输送管4，所述加热输送管4位于脱水换热器3的一侧，所述加热输送管4的一端与脱水换热器3为固定连接，所述加热输送管4的另一端与加热炉5为固定连接，所述加热炉5位于脱水换热器3的一侧，所述加热炉5与地面为固定连接，所述加热炉5上还设有膨胀阀6和油井来液预热输送管7，所述膨胀阀6位于加热炉5的一侧，所述膨胀阀6与加热炉5为固定连接，所述油井来液预热输送管7位于膨胀阀6的一侧，所述油井来液预热输送管7的一端与膨胀阀6为固定连接，所述油井来液预热输送管7的另一端与过滤器8为固定连接，所述过滤器8位于加热炉5和三相分离器10之间，所述过滤器8与地面为固定连接，所述过滤器8上还设有过滤器输出管9，所述过滤器输出管9位于过滤器8的一侧，所述过滤器输出管9的一端与过滤器8为固定连接，所述过滤器输出管9的另一端与三相分离器10为固定连接，所述三相分离器10位于过滤器8的一侧，所述三相分离器10与地面为固定连接，所述一级换热器12位于三相分离器10的一侧，所述一级换热器12与地面为固定连接，所述一级换热器12上还设有一级换热输送管11和一级换热输出管13，所述一级换热输送管11和一级换热输出管13都位于一级换热器12的一侧，所述一级换热输送管11的一端与一级换热器12为固定连接，所述一级换热输送管11的另一端与三相分离器10为固定连接，所述一级换热输出管13的一端与一级换热器12为固定连接，所述一级换热输出管13的另一端与缓冲罐14为固定连接，所述缓冲罐14位于一级换热器12的一侧，所述缓冲罐14与地面为固定连接，所述缓冲罐14上还设有总输送管15，所述总输送管15位于缓冲罐14的一侧，所述总输送管15的一端与缓冲罐14为固定连接，所述总输送管15的另一端与注水装置16为固定连接，所述注水装置16位于缓冲罐14的一侧，所述注水装置16与地面为固定连接，所述注水装置16上还设有一级外输管17，所述一级外输管17位于注水装置16的一侧，所述一级外输管17与注水装置16为固定连接，所述沉降罐19位于三相分离器10的一侧，所述沉降罐19与地面为固定连接，所述沉降罐19上还设有三相分离输出管18和沉降输出管20，所述三相分离输出管18位于沉降罐19的一侧，所述三相分离输出管18的一端与沉降罐19为固定连接，所述三相分离输出管18的另一端与三相分离器10为固定连接，所述沉降输出管20位于沉降罐19的另一侧，所述沉降输出管20的一端与沉降罐19为固定连接，所述沉降输出管20的另一端与储油罐21为固定连接，所述储油罐21位于沉降罐19的一侧，所述储油罐21与地面为固定连接，所述储油罐21上还设有二级换热输送管22，所述二级换热输送管22的一端与储油罐21为固定连接，所述二级换热输送管22的另一端与二级换热器23为固定连接，所述二级换热器23位于储油罐21的一侧，所述二级换热器23与地面为固定连接，所述二级换热器23上还设有二级外输管24、二级外输热泵25和二级换热输出管26，所述二级外输管24位于二级换热器23的一侧，所述二级外输管24的一端与二级换热器23为固定连接，所述二级外输管24的另一端与二级外输热泵25为固定连接，所述二级外输热泵25位于二级换热器23的一侧，所述二级外输热泵25与地面为固定连接，所述二级换热输出管26位于二级换热器23的另一侧，所述二级换热输出管26的一端与二级换热器23为固定连接，所述二级换热输出管26的另一端与超高温热泵27为固定连接，所述超高温热泵27位于二级换热器23的一侧，所述超高温热泵27与地面为固定连接，所述超高温热泵27上还设有三级换热输送管28，所述三级换热输送管28位于超高温热泵27的一侧，所述三级换热输送管28的一端与超高温热泵27为固定连接，所述三级换热输送管28的另一端与三级换热器29为固定连接，所述三级换热器29位于超高温热泵27的一侧，所述三级换热器29与地面为固定连接，所述三级换热器29上还设有三级外输管30和三级外输热泵31，所述三级外输管30位于三级换热器29的另一侧，所述三级外输管30的一端与三级换热器29为固定连接，所述三级外输管30的另一端与三级外输热泵31为固定连接，所述三级外输热泵31位于三级换热器29的另一侧，所述三级外输热泵31与地面为固定连接，所述控制器32位于厂房内，所述控制器32利用线路与脱水换热器3、加热炉5、三相分离器10、一级换热器12、二级换热器23和三级换热器29为固定连接，所述控制器32上还设有系统设备33，所述系统设备33位于控制器32的一侧，所述系统设备33与控制器32为固定连接。所述脱水换热器3、一级换热器12、二级换热器23和三级换热器29均为钛板板式换热器。所述加热炉5为真空热水锅炉。所述膨胀阀6为热力式膨胀阀。所述过滤器8为自动清洗过滤器。所述二级外输热泵25、三级外输热泵31均为水源高温热泵。所述控制器32为可编程序控制器。所述系统设备33为多机头双系统装置。
工作方式：该系统主要是由油井1、脱水换热器3、加热炉5、过滤器8、三相分离器10、一级换热器12、缓冲罐14、注水装置16、沉降罐19、储油罐21、二级换热器23、超高温热泵27、三级换热器29和控制器32组成，其工作流程主要分为三大部分来完成污水余热回收再利用，即一级换热、二级换热和三级换热。
首先，一级换热是原油的进口温度大约50℃，然后经过脱水换热器3以及加热炉5的升温，使得原油出口温度大约60℃，并且脱水换热器3的换热管材采用耐腐蚀、高传热效率的波纹换热管，解决了结构阻塞、腐蚀问题，且效率高，然后，经过过滤器8的过滤和三相分离器10分离后的原油，接着从沉降罐19分离出的温度约70℃左右污水与三相分离器10分离出的较低温度约50℃左右污水混合形成60－65℃污水。与油井1中所产生的原油进行换热，经过一级换热器12进入到缓冲罐14中，再利用注水装置16实现污水添加，达到日常及工业所需的热能，温度控制在40℃左右，其先进性在于：环境温度低时工艺采用新式燃气锅炉为油井1中的来液提供三相分离所需热量，环境温度高时工艺流程只使用新式燃气锅炉为站上生产提供热量，原油从油井1中经过油井来液输出管2进入到脱水换热器3中，这样可以达到只用天然气和电能满足站上生产需求，并且可减少日常生产运行损耗，为整个采油厂降低运行成本。其中的加热炉5为真空热水锅炉，它能在负压状态下低温运行，安全可靠，结构更加紧凑，拥有噪音、废气排放极低等优点；膨胀阀6采用热力式膨胀阀，可根据冷水测水温及机组运行状况自动调节制冷机；过滤器8采用自动清洗过滤器，它解决了过滤油性液体时，网壁产生油膜造成阻塞网及油污废水中含有高分子聚合物等问题。
其次，二级换热是经过过滤器8的过滤和三相分离器10分离后的原油，再经过沉降罐19，最后由储油罐21输出的原油，其进口温度大约60℃，再经过二级换热器23，其出口温度大约75℃，二级换热采用热泵加温软化水75℃，软化水与原油换热，在经过二级换热器23一侧的二级外输热泵25输出出去，为日常以及生产提供所需热能。
最后，三极换热是从二级换热器23升温的原油进口温度大约75℃，利用超高温热泵27加温软化水90℃，软化水与原油换热，再经过三级换热器29，其原油出口温度大约85－90℃，经过三级换热器29一侧的三级外输热泵31输出出去，为日常以及生产提供所需热能。
除此之外，脱水换热器3、一级换热器12、二级换热器23和三级换热器29均采用钛板板式换热器，该换热器在湿氯气中的耐蚀性超过其他常用金属，这是因为氯具有强烈的氧化作用，而钛板在湿氯中能处于稳定的钝态，从而不被腐蚀，当换热器内配备氟橡胶作为密封胶垫时，由于氟橡胶与普通的三元乙丙、丁晴橡胶相比，具有卓越的耐化学药品、耐油、耐温性能，长期使用温度达250℃以上，比普通胶条高出100℃左右。从而使得换热器也能够在高温的酸碱性环境下使用。二级外输热泵25和三级外输热泵31均采用水源高温热泵，它们能够通过水源管路并联连接过冷器和油冷器，再与蒸发器串联连接，从而以水源为载冷剂，实现工质在冷凝器与蒸发器之间大温差回热，充分回收工质过冷显热与排气油冷显热，用于大幅提升水源进入蒸发器温度，提高热泵循环的蒸发温度与蒸发压力，降低热泵压缩比，同时提高压缩机的等熵效率和容积效率，实现热泵高效运行，降低压缩机排气温度，避免转子膨胀抱死，完成工质深度过冷，确保膨胀阀等液路管件的长期可靠，实现高效运行。控制器32采用可编程序控制器，具有故障自诊断、报警及保护功能，可现实运行参数，还能远程控制压缩机的上载、卸载，机组的供热量。系统设备33为多机头双系统装置，它可以根据符负荷变化自动调节压缩机的运转台数。整个系统结构思路清晰，三个级别的换热能够提高锅炉利用效率，降低了运行成本，有效增加了机组辐射受热面积，大大降低了有毒气体的排放量，节省空间，减少占地面积，全自动控制系统，无须专人值守，采用联合站现有的污水余热资源作为热源，结合热泵系统，为联合站来液原油提温；利用高温污水余热回收技术替代燃气加热炉，满足油田生产和生活活动中用热的需求，解决燃气或燃油使用量大、碳排放和烟气排放等环保问题的污水余热回收再利用系统。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。