[发明专利]一种基于吸收式制冷的油田余热利用系统

说明书

本发明公开了一种基于吸收式制冷的油田余热利用系统，包括吸收式制冷系统和超临界二氧化碳发电系统；其中，油田污水余热加热发生器中的制冷剂溶液，制冷剂蒸气在冷凝器中与超临界二氧化碳发电系统的超临界二氧化碳工质进行换热，工质吸热升温进入透平中膨胀做功，连接发电机发电，随后经超临界二氧化碳冷却器和超临界二氧化碳压缩机循环；制冷剂溶液经过膨胀阀后进入蒸发器中，蒸发吸热产生空调用冷水，随后在吸收器中与低浓度制冷剂溶液混合恢复高浓度制冷剂溶液状态，经溶液泵回到发生器中。本发明建立了集供冷和低温热源发电为一体的油田余热利用系统，多级利用油田废水的余热，提升了能源利用效率，且系统结构紧凑，具有重要的工程意义。

技术领域

本发明涉及一种余热利用系统，具体涉及一种基于吸收式制冷的油田余热利用系统。

背景技术

我国大多数油田经过多年开发已相继进入中后期，油田含水率非常高，几乎所有油田都有大量的污水资源，温度大约为40-70℃，油田污水余热属于浅层地热能，对这些污水资源所挟带的热量进行有效利用是实现油田循环经济发展，改善经营效率的重要手段。就目前余热的应用领域而言，污水余热主要用于两个方面，一是用于原油的生产和运输，主要用来加热原油以防止其凝结；二是用于民用采暖，服务对象主要是油田内部住宅小区或办公场所。对于采暖，近年来，随着余热利用规模的扩大和技术进展，由服务油田内部逐步转向服务油田之外的民用采暖，市场化经营程度日益提升，油田的污水余热利用已经成为油田的一项处于起步阶段的产业。然而，目前油田污水余热利用存在效率低下，应用方向单一等问题，需要进一步提升能源转化效率。

吸收式制冷机组的主要原理是通过利用水在低压下蒸发压力降低溴化锂、氨水等溶液的吸水性来实现的，水在约800Pa的压力下，蒸发温度为4℃，当水蒸发时吸收外界热量可以实现制冷。溴化锂或氨水等溶液作为吸收剂，主要利用其自身的吸水性保证机组内部维持约800Pa的压力，机组主要部件有蒸发器、吸收器、冷凝器、膨胀阀、发生器。其中，冷凝过程可以作为低温热源，其热能能够得到进一步利用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有油田污水余热利用系统的不足，提供了一种基于吸收式制冷的油田余热利用系统，应用于油田污水的余热利用，同时完成制冷和低温热源发电过程，提升余热利用效率，多级利用能量，结构紧凑，具有重要的工程意义及广阔的应用前景。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种基于吸收式制冷的油田余热利用系统，包括发生器、冷凝器、膨胀阀、蒸发器、吸收器、溶液泵和减压阀；其中，

油田余热利用系统作业时，油田污水余热加热发生器中的制冷剂溶液，将其中的大部分低沸点制冷剂蒸发，进入冷凝器中，制冷剂蒸气在冷凝器中与超临界二氧化碳发电系统的超临界二氧化碳工质进行换热，降温冷凝成制冷剂溶液，超临界二氧化碳工质随之吸热升温，随后，制冷剂溶液进入膨胀阀中，压力下降至蒸发压力，在蒸发器中，制冷剂溶液蒸发吸热产生制冷剂蒸气，这一过程中与蒸发器中的水进行换热产生空调用冷水，制冷剂蒸气在吸收器中与低浓度制冷剂溶液混合，被吸收后重新恢复高浓度制冷剂溶液状态，经溶液泵回到发生器中，发生器中剩余的稀溶液通过减压阀绝热节流后压力降低，返回吸收器中喷洒吸收蒸发的制冷剂工质，形成吸收式制冷系统循环。

本发明进一步的改进在于，超临界二氧化碳发电系统包括依次连接的超临界二氧化碳透平、超临界二氧化碳冷却器和超临界二氧化碳压缩机，形成超临界二氧化碳工质循环回路。

本发明进一步的改进在于，在超临界二氧化碳发电系统中，超临界二氧化碳工质在冷凝器中吸收制冷剂蒸气凝结放出的热量，升温后高压的超临界二氧化碳工质进入超临界二氧化碳透平中膨胀做功，并连接发电机发电，完成做功后低温低压的超临界二氧化碳工质进入超临界二氧化碳冷却器中进一步降温至超临界二氧化碳压缩机进口温度，随后进入超临界二氧化碳压缩机中增压，增压后的超临界二氧化碳工质重新进入冷凝器中吸热，形成超临界二氧化碳发电系统循环。