[发明专利]油田污水源内燃发动机驱动压缩式热泵机组

说明书

技术领域

本发明涉及油田含油污水余热回收领域，具体地指一种油田污水源内燃发动机驱动压缩式热泵机组。

背景技术

目前我国各油田基本都采用注水开采的方式，且大部分都已进入开采的中后期，采出液的含油率仅为10％～30％，而含水率则达到70％～90％，甚至更高。合格原油允许含水率为0.5％以下，因此油田原油在外输或外运之前要求必须将水脱出，这样在油田生产过程中就产生了大量的30～60℃的低温含油污水。

一方面，据测算“十二五”期间油田采出水量约13.6×10⁸m³，按照10×10⁸m³采出水、温度平均下降10℃、回收利用效率80％计算，那么可回收利用的热能约为115万吨标准煤，但目前这些污水余热资源绝大部分都没能被回收利用。

另一方面，原油生产、外输以及站区生活供热等都需要大量的热能，目前主要的加热方式为燃油燃气水套加热炉的形式。截止2013年，仅中国石油用于油田工艺和采暖加热的锅炉就达到1800余台、加热炉12000台左右，这些加热设备每年热力消耗需要的能源超过800万吨标煤。燃油燃气水套加热炉是采用燃烧高品位一次能源获得低品位热能，能源利用效率低80％左右、运行成本高、安全问题严重，同时还产生大气污染和温室气体排放。

因此，以原油集输处理、管线伴热等生产用热和站内采暖辅助用热为实施对象，利用油田采出含油污水作为低温热源，通过热泵技术置换出高品位热源，取代常规加热设备，节约原油、天然气等常规化石燃料消耗，提高油田原油商品量，具有极大的经济效益和社会效益。

现有的技术主要存在如下不足：(1)采用电驱动热泵，油田通常地处偏远，电力容量有限，额外扩容增加输配电网投资；(2)采用吸收式热泵，其能效比一般不超过2，经济效益不高；(3)采用中间循环清水换热，这增加了换热器和循环泵，使系统变得复杂，增加系统成本和占地面积，且存在中间换热温差，降低了机组综合效率。因此充分考虑油田现有条件，采用更简洁、更经济、更高效的技术方案回收大量油田含油污水余热，是我国建设节能社会减少碳排放所急需的。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种油田污水源内燃发动机驱动压缩式热泵机组，该热泵机组利用内燃发动机直接驱动压缩机，并高效回收发动机烟气、缸套水、机油余热，构成独立分布式能源系统，高效经济的回收我国大量油田含油污水余热，极大提高一次能源利用效率。

为实现上述目的，本发明所设计的油田污水源内燃发动机驱动压缩式热泵机组，包括压缩机、变速箱、内燃发动机、烟气锅炉、第一换热器、第二换热器、冷凝器、蒸发器、油分离器、油粗过滤器、油冷却器、油泵、油精过滤器、以及油分配座；

所述内燃发动机上设置有燃料进口，所述内燃发动机的动力输出端通过变速箱与所述压缩机的动力输入端连接；所述压缩机的油气出口与所述油分离器的油气进口连接，所述油分离器的工质气出口与所述冷凝器的第一工质进口连接，所述冷凝器的第一工质出口与所述蒸发器的蒸发器工质进口连接，所述蒸发器的工质蒸气出口与所述压缩机的工质蒸气进口连接，所述蒸发器上还设置有用于供油田回注水进入的高温水进口、以及用于供热交换后的油田回注水流出的低温水出口；

所述油分离器的润滑油出口与所述油粗过滤器的油进口连接，所述油粗过滤器的油出口与所述油冷却器的高温粗滤油进口连接，所述油冷却器的低温粗滤油出口通过油泵与所述油精过滤器的油进口连接，所述油精过滤器的油出口与所述油分配座的油进口连接，所述油分配座的油出口与所述压缩机的润滑油进口连接；

所述内燃发动机的高温机油出口与所述第一换热器的高温机油进口连接，所述第一换热器的低温机油出口与内燃发动机的低温机油进口连接；所述冷凝器的第二工质出口与第一换热器的第一换热器工质进口连接，所述第一换热器的第一换热器工质出口与冷凝器的第二工质进口连接；

所述内燃发动机的高温缸套水出口与所述第二换热器的高温缸套水进口连接，所述第二换热器的低温缸套水出口与所述内燃发动机的低温缸套水进口连接；所述冷凝器的第三工质出口与所述第二换热器的第二换热器工质进口连接，所述第二换热器的第二换热器工质出口与冷凝器的第三工质进口连接；

所述冷凝器上还设置有供油田掺输水进入的热水进口，所述冷凝器的热水出口与烟气锅炉的锅炉水进口连接，所述烟气锅炉上设置有锅炉水出口；所述内燃发动机的高温烟气出口与所述烟气锅炉的高温烟气进口连接，所述烟气锅炉上还设置有低温烟气出口。