专利名称：应用油田回注水的采暖供热及制冷空调的系统和方法
技术领域：
本发明涉及一种应用油田回注水进行采暖供热及制冷空调的系统和方法，属于采暖供热及制冷空调工程技术领域。
背景技术：
目前，油田在采油过程中，从地下采集出来的原油和地下水的混合物，经过加热、稳定、分离等生产工艺过程之后，原油与含油地下水被分离开来，这种含油地下水在原油开采中所占比重及数量是比较大的，再经过加热分离之后，温度可达30-40℃以上，其中所含有的热量也是非常多的，这些剩余的热能没有得到充分回收和再利用，为保持油田地下的压力，以利于油田的长期稳定开采，通过高压注水泵又被注回地下，所以，这部分与原油一同从地下开采出来，又被注回地下的含油地下水也被称为油田回注水。
油田回注水中含有非常多的低温热能，是不应白白丢弃掉的，随着热泵技术和机械设备的开发应用，是可以被提取回收充分再利用的。
发明内容
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是采用热泵技术原理及热泵相关设备，当用户需要采暖供热时，把油田回注水当作低温热源，提取回收其中含有的低温热能，并还可以转换成高品位热能，传递输送给热用户充分再利用，当用户需要制冷空调时，又可以把油田回注水当做热泵机组的冷却水源(低温水源)，向其中释放热量，为用户制冷空调。
本发明的系统和方法是由四个工作系统和工作过程组成第一油田回注水输送、处理及换热工作系统和工作过程，是由水泵、过滤器、换热器、管道、阀门及控制仪表组成。
根据油田回注水流量、压力、管道直径、管道输送的距离选择水泵的型号规格，油田回注水经过滤器初步处理，除去油污及大颗粒杂物，防止堵塞管道、阀门和设备，进入换热器与中介水进行热量交换，过滤器应选择二台，其中的一台在进行过滤处理时，另一台则同时在进行反冲洗，过滤与反冲洗系统流程可通过控制阀门相互切换。换热器应选择耐腐蚀、不易堵塞、易清洗的设备。
第二中介水换热循环工作系统和工作过程，是由换热器、中介水循环泵、管道及阀门组成。
为防止油田回注水腐蚀和堵塞热泵机组设备的蒸发器或冷凝器，保证正常、稳定、长期高效率运转，应设有中介水循环工作系统和工作过程，中介水通过循环水泵的工作，在换热器与热泵机组的蒸发器或冷凝器之间进行循环，可使得油田回注水与热泵工质之间进行间接的热量交换工作。
当油田回注水经过处理后，水质指标允许时，可以不设中介水循环换热工作系统和工作过程，油田回注水直接进行热量交换工作，可以提高热交换效率，降低运行成本费用。
第三热泵工质制热或制冷循环工作系统和工作过程，是由热泵机组、工艺管道及控制阀门组成。
本发明的系统和方法采用的是压缩式热泵机组，通过工艺管道上的控制阀门的相互切换，可以实现热泵工质的制热循环或制冷循环工作过程。
第四采暖供热及制冷空调循环水工作系统和工作过程，是由循环水泵，管道及用户末端的采暖供热及制冷空调设备组成。
通过循环水泵、管道和切换控制阀门，可以把热泵机组的制热量或制冷量输送传递给用户，实现用户的采暖供热或制冷空调需求。
当用户仅需要冬季采暖时，其末端设备可采用散热器采暖、地板盘管辐射采暖，也可以使用风机盘管机组采暖。
当用户要求冬季采暖、夏季制冷时，其末端设备应选用风机盘管机组，可以明装，也可以暗装。
当用户要求供应热水时，应另外增设换热器、贮备水箱、热水循环泵等设备，进行换热、贮备、循环输送热水工作。
当应用本发明的系统和方法进行工程设计时，采暖供热循环给水的温度参数指标为50～60℃，最高不高于65℃；循环回水的温度为45℃。
上述温度参数指标，主要取决于目前的热泵工质的性能及热泵机组的制热效率，当有温度更高，热泵制热效率更高的热泵工质研制开发出来，并实际应用于热泵机组时，设计选用的采暖循环给水及回水温度参数指标也应随之进行调整。
在本发明的系统和方法之中，对应用油田回注水是有条件限制和要求的第一，其总的流量应能满足采暖供热及制冷空调最大负荷设计需要；第二，其流量及温度应是相对稳定可靠的，第三，其悬浮物、浊度、PH值等水质指标应能满足使用要求。
本发明的有益效果是，应用油田回注水，采用热泵技术原理及其相关设备，这样构成的采暖供热及制冷空调的系统和方法，同时可以为用户冬季采暖供热，夏季制冷空调，还可以为工艺管线伴热，满足生产需要，这样的系统和方法，不用再建锅炉房和冷却水塔，不用消耗煤炭、石油和天然气，节能环保，结构简单，可减少建设投资，降低生产成本，改善生产，生活环境条件。
下面结合附图和实施例，对本发明进一步说明。
图1是本发明的系统和方法的结构原理2是本发明的实施例的系统流程中1、油田回注水的进水管线，2、油田回注水的出水管线，3、旁通管路控制阀门，4、水泵，5、过滤器，6、换热器，7、中介水循环泵，8、热泵蒸发器，9、热泵压缩机，10、热泵冷凝器，11、热泵节流阀，12、采暖供热及制冷空调循环水泵，13、用户，14、热泵机组。
具体实施例方式
在图1中，本发明的系统和方法是由四个工作系统组成1、油田回注水输送、处理及换热工作系统是由油田回注水进水管线1，出水管线2，旁通控制阀3，水泵4，过滤器5，换热器6，管道及阀门结成。
当油田回注水进水管线1的压力比较大，能满足运行要求时，可以不用启动水泵运行，打开旁通管路控制阀门3，让油田回注水直接进入一台过滤器，进行初步过滤处理，然后进入换热器6，换热之后再进入另一台过滤器，进行反冲洗，二台过滤器的过滤和反冲洗工作过程可以通过控制阀门相互之间切换，当其中一台在过滤状态时，另一台正进行反冲洗。
2、中介水循环工作系统是由换热器6，中介水循环泵7，管道及阀门组成。
中介水循环工作系统的主要作用是第一，当现已建成的油田回注水管线距离用户比较远，又不宜将油田回注水直接引到用户附近，以免对油田注水工艺产生不利影响，可以通过中介水循环工作系统的管线，实现远距离引水问题，达到热泵工质与油田回注水之间进行热量交换的目的。第二，当油田回注水的水质比较好，对热泵机组的设备没有腐蚀、堵塞等不利影响，满足使用要求时，可以不设中介水循环工作系统，让油田回注水直接进入热泵机组，可以提高热交换效率，降低运行成本费用，当水质状态比较差时，应设有中介水循环工作系统，可保证热泵机组能长时间正常运行。
3、热泵工质循环工作系统是由热泵蒸发器8，热泵压缩机9，热泵冷凝器10，热泵节流阀门11，管道及阀门组成。
热泵工质循环工作系统的主要作用是通过热泵工质的循环工作，可以提取回收油田回注水中的低温热量，并可转化成高品位热能，传递输送给热用户再利用，又可以提取用户通过采暖供热及制冷空调循环水带出来的热量，传递输送给油田回注水带走，为用户实现制冷空调的目的。用户需要采暖供热，还是需要制冷空调的工艺流程，可以通过工艺管道上的控制阀门相互切换，就能实现，制热时，中介水应进入热泵蒸发器，采暖供热循环水应进入热泵冷凝器；制冷时，中介水应进入热泵冷凝器，而制冷空调循环水应进入热泵蒸发器。
4、采暖供热及制冷空调循环水工作系统是由采暖供热及制冷空调循环水泵12，用户13，管道及阀门组成。
其主要作用是把热泵机组的制热量或制冷量传递输送给用户。
本发明的系统和方法，通过压缩式热泵机组、换热器、循环泵、管道及阀门的不同切换和组合，可以满足用户对采暖、供热水、制冷、空调、管线及设备伴热等工艺生产的需要。
在图2实施例的系统流程图中热泵机组的主要设备热泵蒸发器8，热泵压缩机9，热泵冷凝器10，热泵节流阀11及管道、阀门、仪表和电脑自动控制系统均被组装成一个整体，安装使用很方便，需要采暖供热，还是需要制冷空调，通过工艺管道上的控制阀门相互切换，可以随时进行系统和方法的工艺流程切换，达到用户采暖供热或制冷空调的目的。
在采用本发明的系统和方法进行采暖供热及制冷空调工程设计时，其主要的方法和步骤如下1、计算建筑物采暖供热及制冷空调负荷，提供选择热泵机组的主要参数总制热量，热泵机组输入功率；热泵机组一般情况下应选择安装2台以上；2、计算油田回注水需用的流量，提供选择水泵及输送管道的主要参数；3、计算换热器的换热面积，提供选择换热器的主要参数；4、选择水处理过滤设备，一般情况下应选择压力反冲洗过滤器，应提供选择的主要参数；5、计算中介循环水流量，提供选择中介循环水泵及管道的主要参数；6、计算采暖供热及制冷空调循环水流量，提供选择循环水泵及管道的主要参数；7、进行热泵机房设备平面布置，工艺管道总平面布置；8、进行详细全面完整的施工图设计。
权利要求
1.一种应用油田回注水的采暖供热及制冷空调的系统和方法，其特征是采用热泵技术原理及热泵相关设备，当用户要求采暖供热时，把油田回注水作为低温热源，提取回收其中含有的低温热量，转换成高品位热能，传递输送给用户再利用，当用户要求制冷空调时，又可以把油田回注水作为热泵机组的低温水源(冷却水源)，向其释放热量，为用户制冷空调。该系统和方法是由四个工作系统和工作过程组成第一，油田回注水输送、处理及换热工作系统和工作过程；第二，中介水换热循环工作系统和工作过程；第三，压缩式热泵工质制热或制冷循环工作系统和工作过程；第四，采暖供热及制冷空调循环水循环工作系统和工作过程。
全文摘要
本发明涉及一种应用油田回注水的采暖供热及制冷空调的系统和方法，它是采用热泵技术原理及相关设备，由四个工作系统和工作过程组成，当用户需要采暖供热时，把油田回注水作为低温热源，提取回收其中含有的低温热能，转换成高品位热能，传递输送给用户再利用，当用户需要制冷空调时，把油田回注水作为低温冷却水源，向其释放热量，为用户制冷空调。本发明的系统和方法同时可以为用户冬季采暖供热，夏季制冷空调，工艺管线伴热及满足其它生产工艺需要，它不用建锅炉房及冷却水塔，不消耗煤炭、石油和天然气，节能环保、结构简单，可节省建设投资，降低生产成本，改善生产、生活环境。
文档编号F24F5/00GK1632424SQ20041009285
公开日2005年6月29日 申请日期2004年11月17日 优先权日2004年11月17日
发明者冯太和, 陈连祥, 冯杰 申请人:冯太和, 陈连祥, 冯杰