吸收式熱泵在遼河油田地區(qū)的應(yīng)用研究

（中油遼河工程有限公司，遼寧 盤錦 124010）

吸收式熱泵在遼河油田地區(qū)的應(yīng)用研究

趙福建

（中油遼河工程有限公司，遼寧 盤錦 124010）

本文分析吸收式熱泵機組的類型及其特點，與壓縮式熱泵機組作比較，根據(jù)遼河油田生產(chǎn)特點，分析其在油田生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用趨勢。

吸收式熱泵；油田；比較；應(yīng)用前景

1 熱泵的分類及特點

熱泵技術(shù)已經(jīng)較為成熟，常用的熱泵，根據(jù)驅(qū)動方式的不同分為機械壓縮式熱泵和吸收式熱泵兩種。

目前廣泛應(yīng)用的壓縮式熱泵裝置，主要由蒸發(fā)器﹑壓縮機﹑冷凝器和膨脹閥四部分組成，通過讓工質(zhì)不斷完成蒸發(fā)（吸取熱源（低品位熱能）中的熱量）→壓縮→冷凝（放出熱量）→節(jié)流→再蒸發(fā)的熱力循環(huán)過程，從而實現(xiàn)了能量的轉(zhuǎn)移。

吸收式熱泵可以分為第一類吸收式熱泵和第二類吸收式熱泵，常用的是 第一類吸收式熱泵。

（1）第一類吸收式熱泵

第一類吸收式熱泵是一種以高溫?zé)嵩矗ㄕ羝p高溫?zé)崴p燃油﹑燃氣）為驅(qū)動熱源，溴化鋰溶液或氨水等為吸收劑，回收利用低溫?zé)嵩矗ㄈ鐝U熱水）的熱能，制取所需要的工藝或采暖用高溫?zé)崴?，實現(xiàn)從低溫向高溫輸送熱能的設(shè)備。裝置由發(fā)生器﹑冷凝器﹑蒸發(fā)器﹑吸收器和熱交換器等主要部件及抽氣裝置，屏蔽泵等輔助部分組成。第一類吸收式熱泵利用高溫?zé)崮茯?qū)動，把低溫?zé)嵩吹臒崮芴岣叩街袦?，從而提高了熱能的利用效率。性能系?shù)大于1，一般為1.5～2.5。

（2）第二類吸收式熱泵

第二類吸收式熱泵也稱升溫型熱泵，是利用大量的中溫?zé)嵩串a(chǎn)生少量的高溫有用熱能。即利用中低溫?zé)崮茯?qū)動，用大量中溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩吹臒釀莶?，制取熱量少于但溫度高于中溫?zé)嵩吹臒崃?，將部分中低熱能轉(zhuǎn)移到更高品位，從而提高了熱源的利用品位。第二類吸收式熱泵性能系數(shù)總是小于1，一般為0.4～0.5。目前該類熱泵使用較少。

2 熱泵機組在遼河油田的應(yīng)用情況

遼河油田稠油和高凝油的產(chǎn)量約占總產(chǎn)量的70%以上，稠油和高凝油的開采都是采用熱采的方式，因此生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的含油污水，這些含油污水的溫度往往比較高，蘊含大量的能量。而且稠油和高凝油在開采﹑儲運過程中要求生產(chǎn)操作溫度高，自用燃料油﹑氣消耗大。

目前熱泵機組在遼河油田主要應(yīng)用于聯(lián)合站原油工藝加熱和站內(nèi)采暖等任務(wù)，聯(lián)合站主要承擔(dān)各采油區(qū)塊開采的進站液（油水混合物）的加熱﹑分離和外輸任務(wù)，需要加熱的部分主要包括進站液加熱﹑脫水﹑外輸﹑采暖等加熱過程，需要用熱的設(shè)施主要有：進站一段加熱﹑脫水二段加熱﹑稠油外輸加熱﹑站內(nèi)冬季采暖伴熱等，所有加熱過程一般采用燃天然氣加熱爐加熱，天然氣消耗量很大。

遼河油田目前已經(jīng)采用的熱泵形式為電驅(qū)動壓縮式熱泵，這種熱泵在遼河油田曙五聯(lián)合站﹑歡二聯(lián)合站﹑海南聯(lián)合站等聯(lián)合站內(nèi)用于原油加熱和冬季采暖等方面的應(yīng)用，通過電驅(qū)動壓縮機做功，從生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的含油污水中提取熱量，用于站內(nèi)生產(chǎn)加熱和采暖，經(jīng)過監(jiān)測中心檢測，節(jié)能效果明顯。吸收式熱泵機組在大港油田也有應(yīng)用，經(jīng)了解一直運行良好。

3 壓縮式熱泵應(yīng)用中存在的問題

采用電驅(qū)動的壓縮式熱泵運行簡便，安全穩(wěn)定，規(guī)模小，應(yīng)用廣泛，但經(jīng)過在遼河油田的應(yīng)用以來，也存在一定的問題。

（1）需要二次換熱，降低性能系數(shù)

油田各聯(lián)合站采用的熱泵，從含油污水中提取熱量，用于站內(nèi)原油加熱，因為含油污水和原油這兩種介質(zhì)都不能夠滿足直接進熱泵換熱的要求，需要二次換熱，導(dǎo) 致加熱溫差大，性能系數(shù)降低，一般性能系數(shù)只能達到3.5～4.5，如果熱源和加熱介質(zhì)能夠直接進入熱泵，性能系數(shù)將達到4～5以上。

（2）運行穩(wěn)定性差

用于稠油加熱的熱泵都是高溫﹑超高溫?zé)岜茫瑢嚎s機的性能要求高，經(jīng)過一段時間運行后，發(fā)現(xiàn)連續(xù)的生產(chǎn)對熱泵機組的壓縮機負荷過大，容易發(fā)生超溫停運和壓縮機故障的情況。

（3）耗電量大，供電系統(tǒng)不滿足要求

遼河油田各聯(lián)合站基本上都是運行20年以上的老聯(lián)合站，附近的主變壓器富裕量都不是特別大，由此限制了熱泵系統(tǒng)總規(guī)模不能夠過大，若因此改建主變電所，投資又不允許，從而導(dǎo)致建設(shè)的熱泵系統(tǒng)只能夠滿足站內(nèi)少部分加熱需求，兩套加熱系統(tǒng)同時運行，增加了運行人員數(shù)量。

（4）經(jīng)濟性不明顯

聯(lián)合站熱泵系統(tǒng)收益主要體現(xiàn)在節(jié)省的天然氣和節(jié)能補貼上面，消耗主要包括投資折損﹑電費﹑變壓器容量費和人員費等，因為節(jié)能補貼很難落實，節(jié)省的天然氣價格低，收益不高。電費和變壓器容量費都按照工業(yè)用電取費標準高，壓縮機沒有高壓驅(qū)動，需要建設(shè)低壓變壓器，種種原因?qū)е马椖康耐顿Y回收期長。項目整體看，雖然有一定的效益，但不明顯。

4 吸收式熱泵機組的優(yōu)點

經(jīng)過在遼河油田一典型聯(lián)合站進行的可行性設(shè)計比較，我們發(fā)現(xiàn)天然氣驅(qū)動的吸收式熱泵相對采用壓縮式熱泵，具有如下優(yōu)點：

（1）耗電量小，只有燃燒器和系統(tǒng)附屬設(shè)備用電，一般的用電場所都能夠滿足用電需求，從而減少電費，不需要繳納電容量費，減少了運行成本。

（2）制熱溫度高，因為沒有壓縮機，所以穩(wěn)定性好，能夠滿足油田生產(chǎn)連續(xù)高溫加熱要求。

（3）油田各站場都有穩(wěn)定的天然氣管線，氣源充足，減少工程投資。

（4）建設(shè)規(guī)?？纱罂尚?，從不足1MW到幾十MW的熱泵機組都有，非常適合油田各聯(lián)合站改造使用。

5 研究結(jié)果和應(yīng)用前景

經(jīng)過在遼河油田各油區(qū)技術(shù)﹑經(jīng)濟﹑安全等方面比較，我們研究發(fā)現(xiàn)不論是采用壓縮式熱泵還是采用吸收式熱泵，技術(shù)方面都已經(jīng)較為成熟，安全方面也都能夠比原有加熱方式更加安全，節(jié)能效果都比較明顯，經(jīng)過經(jīng)濟比較，得出如下結(jié)論：

（1）對于站場內(nèi)供電系統(tǒng)不需要增容，且冷凝器出水溫度低于80℃，制熱量在4MW以下的項目，采用壓縮式熱泵和吸收式熱泵經(jīng)濟性差別不大，根據(jù)現(xiàn)場情況都有一定的經(jīng)濟性。

（2）對于站場內(nèi)有天然氣系統(tǒng)或蒸汽系統(tǒng)可以直接利用，且制熱量大于4MW的項目，采用吸收式熱泵的經(jīng)濟效益高于采用壓縮式熱泵，收益較高。

（3）對于要求制熱溫度高于85℃的熱泵系統(tǒng)，為保證運行的穩(wěn)定性，宜采用吸收式熱泵系統(tǒng)加熱。

中國是人口眾多﹑資源相對不足的發(fā)展中國家，要實現(xiàn)經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展，必須走節(jié)約資源的道路。隨著遼河油田地區(qū)采油區(qū)塊的開發(fā)和老舊聯(lián)合站改造工程的增多，節(jié)能減排標準的不斷提高，節(jié)能減排政策的落實，吸收式熱泵在遼河油田各采油區(qū)塊將會得以廣泛的采用。

[1]馮久鴻.吸收式熱泵用于稠油污水余熱回收的仿真和優(yōu)化[J].油氣田地面工程，2003 （09）：33.

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