用于原油加热的双源热泵系统的制作方法

文档序号:14628855发布日期:2018-06-08 18:28阅读:198来源:国知局

本实用新型涉及供热设备领域,具体为一种用于原油加热的双源热泵系统。



背景技术:

现场开采的原油普遍凝点较高,粘度较大,常温下流动性差。在原油的输运过程中,需要通过加热的方式来提高其流动性,传统的加热方式一般采用燃煤、燃油、燃气的水套炉加热或直接采用电加热的方式对原油进行加热,不仅消耗掉大量的化石能源,同时能源利用率不高。此外,燃烧化石燃料的过程中还释放大量有害气体,产生严重的环境污染。目前,很多油田存在贫油或贫气状况,这就要求我们采用更环保、更先进的能源利用方式来代替燃油或燃气锅炉对原油进行加热,以此来降低原油开采过程中的能耗。近年来,太阳能、水源热泵、空气源热泵、地源热泵等技术已经成功地应用于不同地区油田原油加热输配系统中,形成了良好的节能环保效益。

太阳能是一种清洁、无污染能源,但其制热受天气影响较大,不能连续无间断供热,且安装位置受限,可作为辅助热源与其他加热系统配合使用。热泵系统主要分为空气源、水源和地源三类,其热源属于低品位热源(空气、水、土壤 ),分布广泛,来源方便,安全无污染。三种热泵系统各有优势,如何将其中两种或三种结合运用,发挥其更大优势一直是行业内研究的重要课题。



技术实现要素:

本实用新型的目的是提供一种将空气源热泵和土壤源热泵有机结合起来,应用了双源热泵机组来为原油加热。根据不同季节的气候条件,采用不同热源的运行方式,充分发挥各自系统的优势,保证了系统在全年范围内的高效运行。

实现上述目的的技术方案是:用于原油加热的双源热泵系统,其特征在于:油田原油加热管路、冷媒储罐、风冷式蒸发器、压缩机、水冷套管式冷凝器、地埋管和水冷套管式蒸发器;

风冷式蒸发器的冷媒出口、压缩机、水冷套管式冷凝器、冷媒储罐、风冷式蒸发器的冷媒进口之间依次串接形成空气源热泵,所述水冷套管式冷凝器内的换热管路与油田原油加热管路连接;

水冷套管式蒸发器的换热管路与地埋管连接,水冷套管式蒸发器、风冷式蒸发器的冷媒进口并接,水冷套管式蒸发器、风冷式蒸发器的热媒出口并接,水冷套管式蒸发器的冷媒出口与所述的压缩机、水冷套管式冷凝器、冷媒储罐、水冷套管式蒸发器的冷媒进口之间依次串接形成土壤源热泵;

所述冷媒储罐与风冷式蒸发器的冷媒进口之间连接有第一电磁阀,所述冷媒储罐与水冷套管式蒸发器的冷媒进口之间串接有第二电磁阀。

进一步地,水冷套管式蒸发器的换热管路与地埋管之间连接有水泵和膨胀水箱。

进一步地,所述压缩机与风冷式蒸发器的冷媒出口之间连接有气液分离器。

进一步地,所述冷媒储罐与第一电磁阀、第二电磁阀之间依次串接有干燥过滤器和电子膨胀阀。

通过控制第一电磁阀和第二电磁阀可以实现以空气或土壤为低位热源的空气源热泵或土壤源热泵的制热切换。当室外环境温度较高时,第一电磁阀开启,第二电磁阀关闭,系统按空气源热泵制热模式运行;当室外温度较低时,第二电磁阀开启,第一电磁阀关闭,系统按土壤源热泵制热模式运行。

土壤作为低位热源时,温度较为恒定,受外界扰动小,其初始温度约等于当地的年平均气温。因此,在夏季环境温度较高时,环境中空气的温度高于土壤的温度,此时利用空气源热泵制热,系统能效较高。而在冬季环境温度较低时,地下地埋管的出口温度明显高于冬季环境温度,土壤源热泵的制热性能明显优于空气源热泵。由此可见,双源热泵机组有效地克服了环境温度较低时,空气源热泵制热能效低、稳定性差的缺点。同时,土壤源热泵机组为间歇运行,其停止运行期间有利于土壤温度场的恢复,保证了双源热泵机组系统在长周期内的制热性能。

双源热泵有效地弥补单独使用一种热泵系统存在的缺陷,为热泵技术在油田原油加热系统中的应用开辟了新空间。双源热泵环境适应性好,可以在全年范围内正常高效工作。从实际的运行效果看,双源热泵系统在运行期间内能效比可达4.0以上。同燃油加热系统相比,双源热泵系统具有巨大地节能环保优势,为油田原油加热系统的升级改造提供了一种新选择。

附图说明

图1为本实用新型的工作原理图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图,对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示,本实用新型包括储油罐1、冷媒储罐2、风冷式蒸发器3、压缩机4、水冷套管式冷凝器5、地埋管6和水冷套管式蒸发器7,储油罐1内设置有加热管路1-1。

风冷式蒸发器3的冷媒出口、压缩机4、水冷套管式冷凝器5、冷媒储罐2、风冷式蒸发器3的冷媒进口之间依次串接形成空气源热泵,水冷套管式冷凝器5内的换热管路5-1通过热水泵14与储油罐1内的加热管路1-1连接。

水冷套管式蒸发器7内的换热管路与地埋管6连接,水冷套管式蒸发器7的换热管路与地埋管6之间连接有水泵10和膨胀水箱11。

水冷套管式蒸发器7、风冷式蒸发器3的冷媒进口并接,水冷套管式蒸发器7、风冷式蒸发器3的冷媒出口并接,水冷套管式蒸发器7的冷媒出口与所述的压缩机4、水冷套管式冷凝器5、冷媒储罐2、水冷套管式蒸发器7的冷媒进口之间依次串接形成土壤源热泵。

冷媒储罐2与风冷式蒸发器3的冷媒进口之间连接有第一电磁阀8,冷媒储罐2与水冷套管式蒸发器7的冷媒进口之间串接有第二电磁阀9。

作为本实施例的优选,压缩机4与风冷式蒸发器3的冷媒出口之间连接有气液分离器20。

作为本实施例的优选,冷媒储罐2与第一电磁阀8、第二电磁阀9之间依次串接有干燥过滤器12和电子膨胀阀13。

本实用新型的工作原理:

当室外环境温度较高时,第一电磁阀8开启,第二电磁阀10关闭,系统按空气源热泵制热模式运行。冷媒储罐2内的气体冷媒经干燥过滤器12干燥后经膨胀阀13进入风冷式蒸发器3与热空气换热后进入气液分离器20,得到的气体冷媒进入压缩机4压缩得到的高温高压冷媒气体,再进入水冷套管式冷凝器5冷凝,即高压气体散热液化,从而加热换热管路5-1内流通的介质,最终实现储油罐1内的原油加热。

当室外温度较低时,第一电磁阀8关闭,第二电磁阀9开启,系统按土壤源热泵制热模式运行。冷媒储罐2内的气体冷媒经干燥过滤器12干燥后经膨胀阀13进入水冷套管式蒸发器7与地埋管6中的热水换热后进入气液分离器20,得到的气体冷媒进入压缩机4压缩得到的高温高压冷媒气体,再进入水冷套管式冷凝器5冷凝,即高压气体散热液化,从而加热换热管路5-1内流通的介质,最终实现储油罐1内的原油加热。

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