水源熱泵技術(shù)在大慶油田站場(chǎng)的應(yīng)用

吳瑞君 大慶油田設(shè)計(jì)院

1 工藝原理及系統(tǒng)組成

熱泵的能量轉(zhuǎn)換是通過(guò)消耗一定的輔助能量（如電能），在制冷劑的作用下，由環(huán)境熱源（如水、空氣、土壤）中吸取較低溫度介質(zhì)的熱能，然后轉(zhuǎn)換為較高溫度熱能釋放至循環(huán)介質(zhì)（如水、空氣）中成為高溫?zé)嵩摧敵觥?/p>

熱泵技術(shù)是以熱泵機(jī)組為核心組件，以油田含油污水或注水電機(jī)冷卻水為低溫?zé)嵩?，以電力作為?qū)動(dòng)能源，通過(guò)優(yōu)化工藝流程達(dá)到既能供熱又能制冷的一機(jī)多用的綠色環(huán)保技術(shù)。熱泵系統(tǒng)主要由熱泵機(jī)組、換熱裝置、冷卻循環(huán)水泵、污水循環(huán)水泵及電控設(shè)施組成。

2 工程實(shí)例

此工程拆除站內(nèi)已建燃?xì)鉄崴仩t房，新建熱泵房，以注水泵電機(jī)冷卻水作為低溫?zé)嵩?，?jīng)熱泵機(jī)組提取熱量，滿足站內(nèi)采暖用熱需求；同時(shí)取代冷卻水塔，冷卻水經(jīng)熱泵機(jī)組降溫后，滿足注水泵電機(jī)冷卻要求。

注水站總采暖熱負(fù)荷約為500kW。夏季按2臺(tái)注水泵運(yùn)行考慮，注水泵電機(jī)制冷負(fù)荷為340kW。

根據(jù)采暖、制冷負(fù)荷情況，新建熱泵房?jī)?nèi)選用3臺(tái)熱泵機(jī)組，總供熱能力為585kW，制冷能力為534kW。

熱泵房工藝流程設(shè)計(jì)按冬季最冷季節(jié)，采暖初、末期及夏季三種運(yùn)行工況考慮。冬季最冷季節(jié)：當(dāng)注水電機(jī)冷卻水溫度較低，熱量不足時(shí)，利用站內(nèi)含油污水深度處理水加熱電機(jī)冷卻水來(lái)提高低溫水溫度，滿足采暖供熱要求；采暖初、末期：保證注水電機(jī)冷卻要求，熱泵機(jī)組產(chǎn)生的熱量大于采暖熱負(fù)荷，剩余熱量釋放到站內(nèi)含油污水深度處理水池中；夏季：運(yùn)行熱泵機(jī)組2臺(tái)，熱泵機(jī)組產(chǎn)生的熱量全部釋放到站內(nèi)含油污水深度處理水池中。

熱泵機(jī)組于2010年10月14日正式投用。冬季時(shí)，按負(fù)荷大小及使用情況確定3臺(tái)機(jī)組的啟運(yùn)臺(tái)數(shù)，室內(nèi)溫度能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求；夏季時(shí)，根據(jù)注水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)確定熱泵機(jī)組啟運(yùn)臺(tái)數(shù)，為注水泵電機(jī)進(jìn)行冷卻。

系統(tǒng)流程說(shuō)明如下：

（1）采暖循環(huán)水系統(tǒng)。采暖熱水系統(tǒng)為開式機(jī)械循環(huán)，系統(tǒng)回水定壓采用高架水箱補(bǔ)水。冬季運(yùn)行時(shí)，熱網(wǎng)回水（55℃）經(jīng)回水缸、除污器由循環(huán)水泵加壓送至熱泵機(jī)組，加熱至65℃的熱水進(jìn)入分水缸分配至各用戶。夏季運(yùn)行時(shí)，熱泵機(jī)組產(chǎn)生的熱水（50℃）先進(jìn)分水缸，由分水缸單獨(dú)設(shè)分支管線接至板式換熱器，與含油污水深度處理水換熱，換熱后的回水（45℃）經(jīng)回水缸、除污器由循環(huán)水泵加壓送至熱泵機(jī)組。

（2）軟化水處理系統(tǒng)。生水計(jì)量后進(jìn)入生水箱，經(jīng)生水泵加壓進(jìn)入全自動(dòng)軟化水裝置。軟化水直接進(jìn)入高架水箱，高架水箱出水管接至循環(huán)水泵入口干管。當(dāng)生水壓力大于0.25MPa時(shí)，可直接進(jìn)入軟化水裝置。

（3）電機(jī)冷卻水系統(tǒng)。冬季采暖初、末期及夏季，注水泵電機(jī)冷卻水出水直接進(jìn)入熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器，冷卻后至冷卻水箱。冬季最冷季節(jié)，注水泵電機(jī)冷卻水出水通過(guò)板式換熱器與含油污水深度處理水換熱升溫，再進(jìn)入熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器，冷卻后至冷卻水箱。

（4）含油污水深度處理水系統(tǒng)。含油污水深度處理水來(lái)水（0.2MPa）經(jīng)過(guò)濾器后進(jìn)入板式換熱器，換熱后接場(chǎng)區(qū)工藝含油污水深度處理水管線。

3 設(shè)計(jì)需要注意的問(wèn)題

（1）在考慮滿足現(xiàn)有建設(shè)規(guī)模的前提下，充分考慮未來(lái)站場(chǎng)生產(chǎn)及建設(shè)規(guī)模的變化，避免重復(fù)改造，這樣才能體現(xiàn)熱泵技術(shù)在節(jié)能、減排及經(jīng)濟(jì)效益方面的優(yōu)勢(shì)。

（2）對(duì)于改造項(xiàng)目，如采暖系統(tǒng)末端設(shè)備為散熱器采暖方式時(shí)，建議選用超高溫?zé)岜脵C(jī)組，以減低采暖系統(tǒng)末端設(shè)備改造投資。當(dāng)采暖系統(tǒng)為新建時(shí)，由于熱泵機(jī)組供、回水溫度為65℃/55℃，為保證室內(nèi)采暖設(shè)計(jì)溫度，應(yīng)加大熱網(wǎng)及采暖系統(tǒng)管徑并增大采暖末端設(shè)備換熱面積。

（3）熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮低溫?zé)嵩吹墓?yīng)條件、運(yùn)行方式、冬夏季的運(yùn)行溫度、壓力、流量及清潔度等，以完善工藝流程，使熱泵能夠正常運(yùn)行。

（4）油田含油污水具有腐蝕性，不能直接進(jìn)入熱泵機(jī)組，需要設(shè)計(jì)軟化水換熱系統(tǒng)。建議選用板式換熱器，并在含油污水進(jìn)換熱設(shè)備之前加裝過(guò)濾器。冬季最冷季節(jié)，注水泵電機(jī)冷卻水出水通過(guò)板式換熱器與含油污水深度處理水換熱升溫，再進(jìn)入熱泵機(jī)組制熱。

（5）采用熱泵系統(tǒng)時(shí)一定要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)分析。由于熱泵的初投資比鍋爐略高，而運(yùn)行費(fèi)用一般要比鍋爐低，因此應(yīng)用熱泵既要看投資費(fèi)用又要看運(yùn)行費(fèi)用，要對(duì)一定時(shí)期內(nèi)的綜合費(fèi)用進(jìn)行總體的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。