設(shè)計以加熱原油的數(shù)量按每天955.2噸/天 (質(zhì)量流量39.8噸/小時)，原油含水率80%，原油比重960千克/立方米，原油比熱0.5千卡/千克.℃計算。加熱系統(tǒng)采用兩級加熱，一級采用換熱器使原油溫度從42℃加熱到60℃；二級采用2臺SBLGR-300H高溫熱泵機組， 使原油溫度從60℃加熱到78℃。二級熱泵機組蒸發(fā)器的低溫熱源通過污水換熱器在油污廢水中提取。
（1）一級換熱器加熱負荷
一級換熱器將原油由42℃加熱到60℃，原油一級加熱量Q1：
Q1=[0.5×39.8×0.2×（60-42）+1×39.8×0.80×（60-42）]×1.163=749.9千瓦
（2）二級換熱器加熱負荷
二級換熱系統(tǒng)將原油由60℃加熱到80℃，原油二級加熱量Q2：
Q2=[0.5×39.8×0.2×（78-60）+1×39.8×0.80×（78-60）]×1.163=749.9千瓦
采用2臺SBLGR-300H高溫熱泵機組為二級換熱器提供熱量加熱原油，SBLGR-300H高溫熱泵機組制熱量為395千瓦，電機功率95千瓦。熱泵機組制冷395-95=300千瓦。
（3）高溫熱泵機組冷凝器泵
高溫熱泵機組冷凝器泵進出水溫度分別為85℃和78℃，循環(huán)泵流量：
G1=749.9×0.86/（85-78）=92.1立方米/小時，共二臺。
（4）高溫熱泵機組蒸發(fā)器
高溫熱泵機組蒸發(fā)器進出水溫度分別為57℃和50℃，高溫熱泵機組制冷量為300×2=600千瓦。蒸發(fā)器循環(huán)泵流量：
G2=600×0.86/（57-50）=73.7立方米/小時。共二臺。
（5）油污水換熱器通過的高溫污水流量
油污水換熱器換熱量為600千瓦，油污廢水進出油污換熱器的溫度為66℃和55℃。
需高溫污水流量G3=600×0.86/（66-55）=46.9立方米/小時。
（6）一級換熱器通過的高溫污水流量
一級換熱器換熱量為749.9千瓦，油污廢水進出油污換熱器的溫度為66℃和55℃。
需高溫污水流量G4=749.9×0.86/（66-55）=58.6立方米/小時。
（7）高溫污水總流量
油污廢水總流量G5=G3+G4=46.9+58.6=105.5立方米/小時。
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2.3配套工藝
2.3.1污水過濾工藝
對污水的過濾，采用日本原裝DAST自動清洗過濾器，為了解決過濾油性液體時，網(wǎng)壁上產(chǎn)生油膜而堵塞濾網(wǎng)及油污廢水中含有高分子聚合物等問題，日本制造公司在DAST的刮刀上設(shè)計了反吸器裝置。反吸器的工作原理是，在過濾器的底部再設(shè)計一個排污口，排污口與反吸器是相通并在排污口設(shè)一個電磁開關(guān)控制。當傳感器檢測到網(wǎng)孔被油污和高分子聚合物堵塞時，在啟動刮刀旋轉(zhuǎn)的同時，排污口的控制閥按設(shè)定方式執(zhí)行打開、閉合的程序啟動動作。達到自動和高效清洗過濾的目的。
2.3.2系統(tǒng)自動控制
“孤東四號聯(lián)合站余熱利用控制系統(tǒng)”是運用高科技現(xiàn)代化自動控制技術(shù)，對熱泵、換熱器等設(shè)備實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、遠程自動監(jiān)控，集參數(shù)監(jiān)測、參數(shù)優(yōu)化、自動切換、報警、記錄、報表生成、運行保護及運行設(shè)置（高級維護管理）于一體，實現(xiàn)熱泵的“高溫、高效、環(huán)保、節(jié)能”的優(yōu)點，滿足原油加熱的需求，同時大大的提高了能源利用效率，節(jié)能效果顯著。其中采集參數(shù)包括：
（1）含水原油進入系統(tǒng)前的溫度、壓力，升溫后的溫度、壓力，含水原油流量；
（2）含油污水進入系統(tǒng)前的溫度、壓力，降溫后的溫度、壓力，含油污水水泵的吸合狀態(tài)；
（3）熱泵的參數(shù)接口，采集數(shù)據(jù)
（4）變壓器側(cè)的電參數(shù)數(shù)據(jù)采集
導出參數(shù)包括：
（1）實時計算熱泵蒸發(fā)側(cè)總吸熱量；
（2）實時計算熱泵冷凝側(cè)總放熱量；
（3）計算各臺熱泵的COP；
（4）計算系統(tǒng)的總COP效率
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3現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)分析
系統(tǒng)運行后，被加熱原油溫度、流量為46℃、35.6立方米/小時，加熱后原油溫度達到了74℃。實際取用污水溫度、流量為69.96℃、85立方米/小時，換熱后污水溫度為60.94℃（12月23日3：00數(shù)據(jù)）
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（1）現(xiàn)場系統(tǒng)供熱量計算
根據(jù)現(xiàn)場記錄的參數(shù)進行供熱估算原油總吸熱功率如下（其中以水的比熱為1卡、原油比熱為0.5卡、原油含水75％計算）。
原油總吸熱功率＝（原油含水水量×比熱＋原油量×比熱）×提升溫度×轉(zhuǎn)換系數(shù)
＝（35.6×0.75×1+35.6×0.25×0.5）×（74-46）×1.163
＝1014.4千瓦
即系統(tǒng)原油總吸熱功率為1014.4千瓦。
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（2）油田技術(shù)檢測中心測試數(shù)據(jù)計算
如附表《孤東四號聯(lián)合站水源熱泵系統(tǒng)測試計算數(shù)據(jù)綜合表》可知，勝利油田技術(shù)檢測中心測試原油平均吸熱功率為1047.65千瓦，熱泵平均能效系數(shù)(二級換熱)為4.05，熱泵系統(tǒng)能源利用率94.97％。對比現(xiàn)場錄取與檢測中心測試數(shù)據(jù)，技術(shù)檢測中心測試熱泵系統(tǒng)平均吸熱功率多33.35千瓦，兩者基本相符，故不再用勝利油田技術(shù)檢測中心數(shù)據(jù)做效益分析。
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4效益分析
根據(jù)2005年12月21日至12月30日的高壓測電量計量記錄可知系統(tǒng)平均日耗電量為2500千瓦時左右，電費為1250元/天。
原油燃燒熱值35000千焦/千克，燃燒效率為0.8計算，原油實際吸熱量折算原油日燃燒量為：
1014.4/（0.8×35000）×3600×24＝3130千克
原油價格以1980元/噸計算，原油實際吸熱量折算原油日燃燒量價值為：3.13×1980＝6198元
系統(tǒng)日節(jié)約價值為：6198-1250＝4948元
系統(tǒng)以年運行350天計算，年預(yù)測效益為：4948×350＝173.18萬元。
以目前狀態(tài)運行系統(tǒng)投資回收期預(yù)測為：500：173.18＝2.89年。
以目前運行狀態(tài)計算系統(tǒng)能效系數(shù)為：1014.4：（2500/24）＝9.73。
即系統(tǒng)使用一度電可以置換出9.73千瓦時的熱量。
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5系統(tǒng)運行效果與設(shè)計目標差距的原因分析
由以上數(shù)據(jù)可知原油的總吸熱功率，無論是勝利油田技術(shù)檢測中心測試的1014.4千瓦，還是勝利油田技術(shù)檢測中心測試的1047.65千瓦都與設(shè)計的1500千瓦有較大的差距，分析原因主要有以下幾個方面：
（1）系統(tǒng)設(shè)計原油含水為80％，目前被加熱原油含水75％左右，因水的比熱比原油大，降低了原油的吸熱量。
（2）系統(tǒng)設(shè)計原油流量40 立方米/小時，因原油含氣較多，為避免氣錘效應(yīng)對系統(tǒng)的沖擊降低了原油流量5立方米/小時。
（3）系統(tǒng)處于運行初期，為確保系統(tǒng)安全運行，適當調(diào)低了熱泵回水溫度（88℃），致使被加熱原油沒有達到設(shè)計溫度78℃。
（4）系統(tǒng)設(shè)計存在一定不足，一是沒有考慮到冬季游離水常溫脫除器的氣分離效果；二是殼管式換熱器換熱容量較小，特別是一級換熱器換熱容量明顯偏低，如果將一級換熱器的換熱容量加大1/2，將原油溫度提升至62～64℃，系統(tǒng)的節(jié)能效果將會更好。
（5）由于原油過濾器經(jīng)常被污物堵塞，造成被加熱原油不能時時在線計量，原油只能走旁通，影響了系統(tǒng)的自動化系統(tǒng)的正常運行。
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6結(jié)束語
通過熱泵型原油加熱系統(tǒng)在勝利油田孤東采油廠現(xiàn)場試驗應(yīng)用證明，油田高溫污水通過兩級換熱的利用方式在技術(shù)上是可行的，經(jīng)濟效益和社會效益是可觀的，是油田伴生余熱規(guī)模開發(fā)的有效途徑。
參考文獻（略）
作者簡介：
朱益飛（1967--），男，浙江諸暨人，高級工程師，1989年畢業(yè)于華東石油學院生產(chǎn)過程自動化專業(yè)，現(xiàn)從事于油田計量與節(jié)能新技術(shù)新工藝的研究開發(fā)與推廣應(yīng)用工作。
詳細通訊地址：山東省東營市河口區(qū)仙河鎮(zhèn)勝利油田孤東采油廠技術(shù)質(zhì)量監(jiān)督站 郵編：257237 聯(lián)系電話：0546-8582979 電子郵箱：zhyf@slof.com
