高温水源热泵在原油加热中的应用

为了避免含油污水对热泵系统的腐蚀，上图中的污水－水换热器必须采用特制的耐腐蚀钛管换热器。采用水作为中间介质进行换热。
根据严格推算，上述热泵系统在该种工况下的COP可以达到3.8以上，而整个系统（含水泵）COP可以达到3.5以上。
我们可以通过计算该种热泵的一次能源效率来证实其经济节能性（假设发电的效率为33%），如下图所示：

由上图可见，电动压缩式高温热泵装置，其一次能源利用效率可以达到1.16以上，大大超过燃油燃气锅炉，是一种非常高效的节能装置。

专用原油加热系统介绍：

为了使热泵的能源利用效率进一步提高，系统进一步简化，可以采用如下图所示的技术：

热泵机组的两器（蒸发器和冷凝器）采用特殊设计，蒸发器能耐腐蚀，含油污水可直接进入蒸发器，而原油可以直接进入冷凝器，取消了原来的油－水换热器和污水－水换热器，同时取消了相应的水泵及补水系统，使原油加热热泵系统大大简化。但该种系统需要特殊设计，同时需要国内外专业生产换热器的厂家配合。
在该种工况下整个热泵系统的COP可以达到5以上。
这种情况下的一次能源利用效率为：与原有的水套加热炉相比，提高了将近一倍。

四、优势分析

总而言之，电动压缩式高温热泵与现存技术相比，具有如下特点：
1. 能源利用效率高：如上所述，能源利用效率比燃油燃气锅炉效率大大提升；
2. 原油属于希缺资源，目前我国所使用的原油有一半依赖于进口，同时，国家原油战略储备的形势日益严峻，节约原油的战略意义更加凸显；
3. 运行成本低：本装置初投资方面比常规锅炉高，但在运行时减少一次性能源（原油和天然气）的消耗，运行费用大大减少，所以可以在很短的时间内通过运行费用的节约而收回初投资；
4. 环保效果显著：原油和天然气的燃烧大幅度减少，燃烧效率提高，废气的排放也大幅度降低；
5. 有利于污水回灌：在充分利用了含油污水余热的前提下，降低了含油污水的温度，为污水处理回灌创造了便利条件，同时减少了含油污水对环境的热污染，具有非常好的环保优势；
6. 动力来源便利，益于推广：该产品主要动力是电能，便于获得；
7. 安全可靠：该系统运行稳定，无任何安全隐患。
以胜利油田为例：目前胜利油田日产含油污水30万吨（12500t/h），温度50℃。如果采用高温热泵从中提取5℃的热量进行回收，则可回收的能量为：73000kW。考虑到热泵输出端的热量，可达10万kW左右。相当于10t/h原油全部燃烧的热值；如果照此核算下去，相当于每年87600t原油的产能；如果利用热泵将含油污水温度下降20℃，达到30℃排放，则每年可以节约原油35万吨，相当于整个胜利油田1%的原油产量。
一台1000kW的水套加热炉，所需要的燃油为95.69kg/h，假如胜利油田共有100台类似水套加热炉，则每小时需要消耗原油9.6吨，每年需要消耗原油8.4万吨。可见只需采用热泵将污水温度下降5℃即可满足全部胜利油田水套加热炉的需求。
        北京清源世纪科技有限公司
         2004-1-29