采用热泵技术回收油田污水余热
工业余(废)热在水源热泵中的应用
Ａ ｐ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｎ ｕ ｔ ｉ ｌｗ ａ ｔ ｅ ｔ ｔ ａ ｅ －ｏ ｒ ｅ ｈ ａ ｕ ｐ ｐｌｃ ｔｏ ｆ ｉ ｄ ｓ ｒ ａ ｓ ｅ ｈ ａ ｏ ｗ ｔ ｒｓ ｕ ｃ ｅ ｔｐ ｍ
Ｇｕ ｆｎ Ｚｈ ｉｎ ｎ ｏ Ｄｅａ ｇ ｕ Ｊａ ｊ ｕ
部分 能量 却被 直接 排 放 。而 水 源热 泵 系 统恰 好 能 够将 废水 中 的热量 提取 出来 ， 于 预 热 ， 而大 大 用 从
余热， 这些 热水 温度 一般 为 ３ ～ ６ ０ ０℃ 。为 了满 足
生产 工艺 需 要 ， 些 热 量 需 要 通 过 冷 却 塔 排 向 大 这 气 。这一 方 面造 成 能 源 的 巨 大 浪 费 ， 一 方 面 对 另
ｔｏ ｎｄ ｒ ｎ ｗ ｏｓｔｏｎ ｉ ｎ ｕ ｅ ｅ ｐ ｉｉ ．
Ｋ ＥＹ Ｏ ＲＤＳ ｗ ａ ｅ —ｏｕ ｃ ａ ｍ ｐ； ｈｅ ｔｒ ｃ ｖｅ ｙ Ｗ ｔ ｒｓ ｒ ｅ ｈｅ ｔｐｕ ａ ｅ ｏ ｒ
目前 在 我 国 的 火 力／ 发 电 、 染 、 胎 、 核 印 轮 油 田、 制药行 业领域 ， 其 生产 工 艺 过 程 中产 生 大量 在
（ ｎ ｄ ｏ Ｈａｅ ｒ ｎ ｉｉｎ ｎ ｅ ｔｉ Ｃ ．Ｌ ｄ） Ｑｉｇ ａ ｉｒＡｉ Ｃｏ ｄｔｏ ｉｇ Ｅｌｃ ｒｃ ｏ ， ｔ ．
ＡＢＳＴＲＡＣＴ Ｔ ａ ｉ ｈ ｘ ｍ ｐ ｅ ｏ ｈｅ ｖ ｐ ｒ ｃ ｋ ｎｇ ｔ ｅ ｅ ａ ｌ ｆｔ ａ ｏ ｏｍ ｐｒ ｓ ｉ ｎ ｔ ｐｅ ｗａ ｅ — ｏ ｃ ａ ｍ ｐ， ｅ ｓｏ ｙ ｔ ｒｓ ｕｒ ｅ ｈｅ ｔｐｕ ｉ ｒ ｄ ｅ ｔ ｃ ｉ ｆｅ ｒ —ａ ｉ ｎ ｐ ｉ ｔｎｇ ａ ｄ ｄ ｅ ｎｇ，ｐｏ ｅ ａ ｔ ｙ ｅ ｐ ｏｄ ｔｏｎ ｎｔ ｏ ｕｃ ｓ ｉｓａ ｔｏｎ ｏ ｎｅ ｇｙ ｓ ｖ ｎｇ ｏ ｒｎ ｉ ｎ ｙ ｉ ｗ ｒｐｌ ｎ ，ｔ ｒ ｒ ｕｃ ｉ
油田集输系统的能耗分析与节能措施_
油田集输系统的能耗分析与节能措施随着石油资源会逐渐变少，更会成为关系国家安全的战略资源，因此，必须高度重视油气的集输节能措施的落实，油气生产企业加大研发攻关，不断完善油气集输系统，确保我国油田节能工作实现快速提高。
标签：油田集输系统;能耗分析;节能措施现阶段我国的油田集输系统的能源消耗还是非常大的，但是我们针对不同的情况可以应用不同的节能技术对能源消耗进行有效地降低。
一、集输系统相应能耗现状能源消耗以及油气损耗等都未能与节能要求相契合，而其能耗原因如下：首先，集输工艺未能与现代开采相适应。
现阶段开采愈加复杂，导致开采更富难度。
而部分集输系统仍以传统集输为基准，使其性能、适应性等无法与油田开采契合，再加之集输能耗不容忽视，使其能耗愈加显著。
其次，油水处理愈加困难，开采技术推动诸如新型设备等投至油田开采，在使开采得以强化的同时，油水性质则因特殊油藏而改变，使油水处理受限。
第三，就集输设备而言，其并未与现代开采相接轨。
现阶段，诸如油田开采以及设备使用等相应时限过长，使得集输管网、设备等产生腐蚀、老化，再加之检查维修未以相应标准为导向，使其集输效率未能得以强化。
第四，油田生产需油水灌以及分离器等多类设备不断运转，不论是检修时间还是备用设施等相对缺乏，导致检修愈加困难的同时，也无法就其能耗进行高效把控。
二、强化集输节能的有效措施简述1、以热泵为基础对油污水相应余热等进行回收热泵主要以循环原理为基础，确保载热工质可对余热进行吸热，同时于高温处实现热回收。
油田集输以热泵为基础，可推动低温位热向高温进行转换，使其能源利用得以高效强化。
热泵回收应以油田实际为导向，采取诸如压缩式、吸收式等多类热泵方案对相应余热实现有效回收，确保出水温度以及节能效用等得到高效提升。
2加热炉节能技术加热炉的作用范围比较广，通过其作用可以实现油井常见的掺水、热洗、脱水、采暖伴热等环节综合为一体，是一种效能非常的机械设备。
虽然可以通过加热炉提高油气生产中的工作效率减少能源的消耗，但是不同的加热炉产生的效果是不一样的，因此，在加热炉的选择上必须严格按照油气生产企业的实际情况通盘进行考虑，从而选择质量合格、处理效率最高的加热炉，倘若选择的加热炉不合格或者效率不高，那么在實际的生产中，对节能降耗的促进作用是相当有限的，很难达到理想的效果。
热泵回收电厂循环水余热的方案研究
一、引言
随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，空调使用越来越普及。然而， 空调系统在为人们提供舒适环境的同时，也带来了巨大的能源消耗和环境污染问 题。因此，如何提高空调系统的能源利用效率，降低环境污染，成为当前研究的 热点。利用电厂余热的水源热泵空调系统作为一种新型的节能环保空调系统，具 有广阔的应用前景。
二热量，这些热量未得到充分利用，不仅 浪费了能源，还对环境造成了热污染。而水源热泵空调系统是一种利用地球水体 所储存的太阳能、地热能等低位能源，通过热泵技术实现能源转移的空调系统。 将电厂余热与水源热泵空调系统相结合，不仅可以提高能源利用效率，还可以减 少环境污染。
总之，利用电厂余热的水源热泵空调系统是一种具有较高效率和较好经济效 益的节能环保空调系统。通过进一步完善研究和推广应用，有望为解决能源短缺、 环境污染等问题做出积极贡献。
感谢观看
三、研究方法
本研究采用实验研究和数值模拟相结合的方法，以某电厂余热为研究对象， 通过实验测试和数值模拟，分析利用电厂余热的水源热泵空调系统的性能。实验 测试包括热力学性能实验、系统能耗实验等；数值模拟主要包括建立数学模型、 模拟计算等步骤。
四、研究结果
通过实验研究和数值模拟，本研究发现，利用电厂余热的水源热泵空调系统 在夏季制冷、冬季制热两种模式下，系统性能均表现出较高的效率。与传统的空 调系统相比，该系统的COP（能效比）提高了20%以上，同时系统运行稳定，适应 性强。
热泵回收循环水余热具有以下优势：（1）可以显著提高能源利用效率；（2） 减少了对环境的影响；（3）降低了电厂运行成本。然而，该方案也存在一些限 制，如：（1）对循环水的水质要求较高；（2）初投资成本相对较高；（3）需 要解决循环水系统中可能存在的腐蚀、结垢等问题。
国家发展和改革委员会公告2010年第33号－－国家重点节能技术推广目录(第三批)
国家发展和改革委员会公告2010年第33号－－国家重点节能技术推广目录(第三批)
文章属性
•【制定机关】国家发展和改革委员会
•【公布日期】2010.11.29
•【文号】国家发展和改革委员会公告2010年第33号
•【施行日期】2010.11.29
•【效力等级】部门规范性文件
•【时效性】失效
•【主题分类】节能管理
正文
国家发展和改革委员会公告
（2010年第33号）
为贯彻落实《中华人民共和国节约能源法》、《国务院关于加强节能工作的决定》和《国务院关于进一步加大工作力度确保实现“十一五”节能减排目标的通知》，加快重点节能技术的推广普及，引导用能单位采用先进的节能新工艺、新技术和新设备，提高能源利用效率，我们组织编制了《国家重点节能技术推广目录（第三批）》，现予公布。
本目录涉及煤炭、电力、钢铁、有色金属、石油石化、化工、建材、机械、纺织、建筑、交通等11个行业，共30项高效节能技术。
附件：国家重点节能技术推广目录（第三批）
中华人民共和国国家发展和改革委员会
二○一○年十一月二十九日附件：
国家重点节能技术推广目录（第三批）
国家发展和改革委员会
2010年11月
注：总投入指2011－2015年期间，推广率达到预计比例时，投入的资金总量。
（下同）
国家重点节能技术推广目录（第三批）。
城市污水热能的回收利用
第２６卷第３期甘肃科技％ｆ．２６Ｎｏ．３２０１０年２月ＧａｎｓｕＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＦｅｂ．２０１０城市污水热能的回收利用丁晓妹，李向阳（兰州大学资源环境学院，甘肃兰州７３００００）摘要：根据热泵发展的情况，通过利用污水源热泵系统回收城市污水中的低温热能以供采暖和制冷之用的节能、经济、环保的效果分析，说明应用该系统不仅可以节省煤、石油等一级能源的需求，而且可以实现能源的回收利用。
关键词：城市污水；热能；热泵系统；回收利用中图分类号：Ｘ１２４随着经济的快速增长，人口的不断膨胀和社会事业的不断进步，我国面临着能源危机和环境污染破坏难题。
今天的中国已经达到ＧＤＰ人均１０００美元的小康目标，按照预定的经济发展目标，２０２０年将全面实现小康，达到中等发达国家的水平，人均ＧＤＰＩｏｏｏｏ美元。
从其他发达国家的发展历程来看，ＧＤＰ达到１００００美元时能源消耗量是人均标准油４ｔ／ａ，折合标准煤５．６ｔ／ａ。
这样到２０２０年我国人口达到１５亿，将需要标准油６０亿ｔ，折合标准煤８４亿ｔ，这是世界目前能源生产能力的６０％，是一个无论如何也不能达到的目标【ＩＪ。
２００５年，国家主席胡锦涛强调加强可再生能源开发利用是应对日益严重的能源和环境问题的必由之路，也是人类社会实现可持续发展的必由之路。
人们在保护和利用好现有能源的基础上，正努力寻找新能源的出路。
以兰州市为例，２００９年２月２６日在甘肃省召开的市政府常务会议上明确提出兰州市今年实施节能减排类工程１０项，估算投资约为１３亿，占当年投资总额的２６％，以提高城市污水处理率和增加城市污水处理厂为提高能源利用率的主要内容，切实把国家规定落向实处。
据文献［２］，目前，供给城市的能量大部分最终都被作为废热排到大气或河海中。
这些废热中大部分是５０℃以下的低温废热，但热量很大。
在尚未有效利用的低温能源中，城市污水因一年四季温度变化小，数量稳定，具有冬暖夏凉的温度特性，而且赋存着大量热量，易于通过城市污水管道进行收集。
油田余热资源的利用第二类吸收式热泵在油田节能领域上的应用
１．引言随着人口和经济的迅速增长，加剧了矿物能源的消耗和枯竭，导致环境的污染和破坏。
因此，人们正以极大的努力去寻找能源的出路。
出路无非是两个，一是开发新能源；二是节约能量消耗。
直到目前为止，节能技术一方面是以热力学第一定律为基础，从量的方面着手，减少各种损失和浪费，这是目前人们较熟悉的。
另一方面是从热力学第二定律出发，从质的方面着手研究，利用低位能源（空气、土地、水、太阳能、工业废热等）代替一部分高位能源（煤、石油、电能等），以达到节约高位能源的目的。
在石油工业中，存在着大量低温位工业余热（100℃以下）。
这些余热由于不能被生产工艺过程所直接利用，大部分都被排到了环境中，这不仅造成了巨大的能源浪费，而且也造成了环境的热污染。
由于第二类吸收式热泵（也称为吸收式热变换器，Absorption heat transformer ）能将部分低温位余热（大约占整个低温位余热的50%左右）提升到较高的温位，所获得的这部分高温位热在一些场合下可以为生产工艺所利用，从而节省生产中所使用的大量加热蒸汽，其节能效果十分可观。
因此，有关第二类吸收式热泵方面的理论研究与工业开发愈来愈受到人们的关注。
２．第二类吸收式热泵2.1第二类吸收式热泵工作原理图1第二类吸收式热泵原理图A-吸收器C-冷凝器E-蒸发器G-发生器HE-热交换器P1-溶剂泵P2-溶液泵1，2，3…10物流号图2溴化锂第二类吸收式热泵循环在h －X 图上的表示第二类吸收式热泵的工作原理如图1所示。
LiBr-H 2O 溶液在发生器G 里通过工业余热加热使工质水进行汽化，工质水汽化后生成过热低压水蒸汽进入冷凝器C 中冷凝，冷凝放出热量被循环冷却水带走。
经泵P1将冷凝水送入到蒸发器E ，在蒸发器中通过工业余热加热，水再次汽化变成高压饱和水蒸汽，高压饱和水蒸汽进入吸收器A 中，被来自发生器的浓LiBr-H 2O 溶液所吸收，吸收放出的高温位热可用来产生水蒸汽或高温水供工艺使用，也可用来加热其他工艺流体。
直燃型溴化锂吸收式热泵在油田余热利用中的应用
直燃型溴化锂吸收式热泵在 油田 余热 利用中的应用
王宁辉 ，刘 汉泽 ，葛宝峰
（．中国石油天然气股份有限公司华北油田公 司质量安全监督 中心，河北 任丘 ０２ ５ ； １ ６５ ０
２ ．中国石油天然气股份有限公司华北油田公 司华苑综合服务处 ， 河北 任丘 ０２５ ） ５５２
摘 要 ：直燃 型 溴化 锂 吸收 式 热 泵机 组 以热 能 为驱 动 ，从 低 品 住 热 源吸 收 热 量 ，将 其 转
混合 物 （ 含水 率 为 ９ ． ％ ）２７ ６ｔ ３９ １ ７ ，平 均 温 度 在 ６ ６ ０～ ７℃之 间 ，暖季 （ ４月 一 ９月 ） ６ ６ 在 ３～ ７℃之
收稿 日期 ：２ １ — ８— １ ０１ ０ ０。 作者简介 ：王 宁辉 ，男 ，河北科技大学工商管理专业
本科 毕业，学士，长期 从事质量 环保 节能监 督工作 ， 工程 师。Ｅｍａ ： ｊ ｎ ＠１６ ｃｎ — ｉ ｇ ｗ ｈ ２ ．ｏ ｌ ｓ
化为高品位热源 ，满足油田生产 用热。该工艺能有效 回收利用低温热能。直燃型溴化锂吸收 式热泵机 组在 华 北油 田的应 用案 例 ，利 用油 田 回 注 污水 的低 温余 热 ，减 轻 了污 水 回 注过程 对
设备 和 工 艺流程 的腐蚀 ，年 节能 量 ７ ８ ４ ｅ ５ ． ８ｔ ，节能效 果显著 。 ｃ
Ｎ ｄ ｍ ／ ，全部 用 于加热 炉燃烧 。
收式热泵机 组是余 热 回收利用效率 最高 效 的设
备 ，它 是 以 热 能 驱 动 运 行 ，溴 化 锂 溶 液 为 吸 收 剂 ，水 为制冷 剂 ，从低 品位 热 源 吸 取热 量 ，制取
满足生产工艺用中、高温热水 ，实现余热 回收利 用 、从低 温 向高温 输送热 能 的供热 目的… 。
热泵节能技术在大港油田生产系统的应用及潜力分析
１前 言
比，维护方便
大港油 田每年需要 燃烧大量 的油气资 源为生产 系统提供热 ３ ． ２吸收 式 热 泵 原 理 简 介 能， 这不 仅增加 了生 产成本 ， 而且 油气直接燃 烧也产生 了大量 的 吸收式热泵主要 由主要是 由吸收器 、 发生器 、 冷 凝 器 和 蒸 发 有害气体 ， 影 响环境 质量 ； 同时 ， 在油 田生产过程 中又会产生大量 器 四部 分组成 的密 闭系统 ，其 内填充有一定 量的吸收剂及 制冷 ４ ０ ％～ ７ ０ ℃的含 油污水 ，这些蕴含着大量余热资源 的污水所没有 剂 ， 通常情况下多采用溴化锂溶液为吸收剂 ， 以水 为制冷剂 ， 利用 经过利用就直接用于 回注或者外排 ， 存在热能 的浪费 。如果能够 水在高真空 下蒸发 吸热达到吸收低温热 源热 能的 目的＿ 引 。原理示 将这些污水中 的热能提取 出来 ， 转化成高品位热能用于生产 系统 意 图见 图 ３ ． ２ — １ 。
相变 求实现热 量的转
移 ， 运 转 部 件 多 ，易 损 ， 维护 复杂 。
４ ～ ５ ， 但转化 为一次能
源后 ，能效 比比吸收 式低
Байду номын сангаас
关键词 ： 热泵 ； 余 热 回收 ； 节能； 舍 油 污 水
吸收 式热泉
利 用 热 能 使 媒 介 产 牛 柑 相 对 天 然 气 或 燃 油 能 山 水 温 度 叫达 ９ ０
热 能 的 污水 没有 经过 利 用就 直 接 用 于 回 注 或 者 外 排 ． 存 在
３ ． １热 泵 的分 类 热 泵按 驱 动 源 的 不 同 可分 为压 缩 式 热泵 和 吸 收式 热泵 ， 压 缩
稠油热采过程中余热资源的高效回收与利用
回收电厂余热的新型吸收式热泵系统
回收电厂余热的新型吸收式热泵系统洪文鹏;何建军【摘要】火力发电厂中仍存在大量废热浪费的现象,回收该部分余热可有效提高电厂供热性能.提出一种由两级蒸发器串联耦合成的新型吸收式热泵系统以提升热泵机组性能与电厂能源利用率,新系统采用电厂锅炉排污水作为第二蒸发器的热源,同时回收循环冷却水与排污水余热,采用Aspen Plus软件进行模拟,以中国东北某200 MW火电机组典型供热系统为例与新系统进行对比分析.研究结果表明,新系统较典型系统COP提高6.21％,年节约煤资源15358.91吨,投资回收期约3.82年,新型吸收式热泵系统具有良好的社会经济效益,新系统的提出为火力发电厂能量梯级利用提供了理论支撑,对节能减排与环境保护有着重要意义.【期刊名称】《东北电力大学学报》【年(卷),期】2019(039)003【总页数】7页(P67-73)【关键词】吸收式热泵;余热利用;循环水;排污水;AspenPlus模拟【作者】洪文鹏;何建军【作者单位】东北电力大学能源与动力工程学院,吉林吉林132012;东北电力大学能源与动力工程学院,吉林吉林132012【正文语种】中文【中图分类】TK657.5能源问题是当今社会人们热议的话题之一，人类的各种生产活动离不开能源的支撑，人类社会的发展离不开优质能源的出现和先进能源技术的使用.目前我国对能源的需求不断增加，与此同时我国能源的利用率远低于发达国家，使得能源供应紧张及环境污染问题日趋严重.由于煤电在我国仍将长期占据主导地位，如何节约能耗是新时期政府和电力企业积极探索的新领域[1～3].吸收式热泵技术作为一种回收利用中低品位热源，实现从低温向高温输送热能，提高热能利用率的装置，目前已逐渐成熟并且广泛应用在石油、化工、冶金和电厂等各个领域[4～5].在相同的集中供热面积下，采用吸收式热泵技术供热将比传统供热方式在能源消耗方面节约40%左右，清洁生产与节能降耗效果显著.利用吸收式热泵回收电厂循环水余热，可三位一体实现缓解煤资源紧张、节能减排和电厂经济效益创收，为电厂变革以及新电厂建设提供了一种新思路、新措施[6～7].张学镭等[8]研究了回收循环水余热的热泵供热系统的可行性并建立了供热系统流程图，计算额定工况与变工况热泵系统性能，对系统进行了热力性能评价.刘媛媛[9]等为了充分发挥吸收式热泵在燃煤电厂供热系统中的节能性，提出一种由两级第一类溴化锂吸收式热泵串并联耦合而成的新系统.鲁敬妮[10]利用等效焓降法计算了12 MW的发电量和煤耗等指标通过净现值和动态投资回收期法对热泵余热回收系统进行经济性评价.刘刚[11]等通过建立相应的热经济性计算模型，分析了热泵投切的热负荷转折点、余热水温度以及抽汽流量、压力对机组热经济性的影响.Gogoi TK[12]等提出了一种复合式汽轮机发电循环和溴化锂蒸气吸收制冷系统的热力学分析，计算了各系统构件的功率循环、能量利用率和系统中各组分的不可逆工作效率.周振起[13]等提出了一种利用锅炉排污和汽轮机抽汽驱动吸收式热泵预热凝汽器凝结水的方案并验证了可行性.Aspen Plus作为大型通用模拟软件，在化工设计、动态模拟方面有着举足轻重的地位，刘金平[14]等应用Aspen Plus软件对自复叠式热泵进行了流程模拟，并分析了流程中各点参数.史俊杰[15]采用Aspen plus软件对热泵进行建模分析，从理论角度证明了吸收式热泵的热电联产供热方式比单独的热电联产供热方式更具有节能性.车德勇[16]等以某200 MW抽凝式机组及其供热系统为例，采用Aspen Plus软件建立单、双效溴化锂吸收式热泵模型，并进行变工况模拟对比分析.国内外学者都在不断开发研究更高效、更安全、更环保的吸收式热泵技术.对吸收式热泵热力学性能、循环优化、工程应用等方面进行了一系列研究，然而电厂中热泵机组供热量不足，所占份额不超过总供热量的一半，电厂中仍有排污水余热未利用直接排放，本文采用文献[9]对吸收式热泵的各关键部件数学建模，以Aspen Plus软件模拟系统流程，以中国东北某200 MW火电机组供热系统为例进行分析与研究，提出一种由两级蒸发器串联耦合成的新型吸收式热泵系统，并结合典型吸收式热泵系统分析新系统的热力性能、可行性与经济性.1 新型吸收式热泵系统及模拟本文以中国东北某200 MW火电机组现有的吸收式热泵系统为研究对象，电厂采用第一类增热型吸收式热泵系统，以高品位热能蒸汽(汽轮机抽汽)作为热泵机组的驱动热源，溴化锂-水作为工质对，回收电厂循环冷却水等低品位热能用于热网水升温后供热.热泵系统主要由发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、溶液热交换器、溶液泵和各种阀门组成，电厂实际运行时仍存在大量废热(如锅炉尾部烟气、排污水等)未利用，热泵系统供热量占整个供热系统约40 %，仍有很大发展空间.根据电厂实际需求，提出一种由两级蒸发器串联耦合成的新系统，第一蒸发器回收部分电厂冷却水余热，第二蒸发器回收锅炉排污水余热，加大余热回收力度，提高热泵机组性能.系统流程图，如图1所示.G—发生器；C—冷凝器；E1—第一蒸发器；E2—第二蒸发器；A—吸收器图1 新型吸收式热泵系统流程图1.1 评价准则吸收式热泵的热力经济性用热力系数COP表示为(1)公式中：Qh为制热量；Qg为发生器的热负荷；Qe为蒸发器的热负荷；Wp为溶液泵的耗功量，溶液泵的耗功量Wp相对于其他部件的换热量来说相对较小，通常忽略不计.节煤量：ΔA=Qr·t·λ，(2)公式中：ΔA为节煤量；Qr为系统热能节约量，即热泵余热回收量；t为时间；λ为当量热力折算标煤数，根据2008年发布的《综合能耗计算通则》，λ为0.034 12 t/GJ.1.2 Aspen Plus模拟假定热泵系统模拟时处于稳定状态和热平衡条件下运行，系统中各部件的压力损失及热损失均忽略不计，工质不存在发热和吸热不足情况，均为饱和状态，节流阀内为绝热节流.采用Aspen Plus中HeatX、Mixer、Pump、Valve和Flash2等模块进行模拟，用HeatX模拟发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器，发生器选择闪蒸管来满足水蒸汽与溶液分离要求，吸收器选择混合器满足水蒸汽与浓溶液混合要求，溶液泵的工作效率取66 %，选择适当模块按照工作原理将它们用物流连接，建立完整的模拟系统.以电厂机组实际运行为例，选用循环冷却水参数为33 ℃、0.2 MPa、3 000 t/h，热网水参数为50 ℃、0.2 MPa、2 000 t/h，以0.2 MPa、250 ℃的汽轮机抽汽作为驱动热源，对新型吸收式热泵系统进行模拟计算.模拟流程图，如图2所示.模拟中各个模块说明，如表1所示.图2 新型吸收式热泵系统Aspen Plus模拟流程图表1 模型中单元操作模块说明模块名称模拟部件模块名称模拟部件FSQ1第一发生器ZFQ1第一蒸发器FSQ2第二发生器ZFQ2第二蒸发器LNQ冷凝器XSQ1第一吸收器JLF节流阀XSQ2第二吸收器RYF溶液阀RYB溶液泵RJHQ热交换器1.3 锅炉排污水余热回收的可能性分析在汽包锅炉正常运行过程中，常常通过排出一定量被污染锅水的方式来保证锅水的品质，锅炉排污分为连续排污和定期排污.锅炉排污不仅量大，而且温度较高，直接排放会造成热浪费与热污染情况.锅炉排污水经排污扩容系统回收部分工质，饱和蒸汽引至除氧器，剩余浓缩污水经引流汇总后排至吸收式热泵蒸发器内.需要特殊说明的是，电厂实际运行时的疏放水，轴封漏气等余热均可一同回收.国内对于锅炉的排污率有着严格的控制，排污率规定凝汽器式电厂锅炉的允许排污率为2%～3%，但在实际运行当中，考虑电厂折旧，人为操作等情况，大多数锅炉的排污率都会超过允许值.排污扩容器的能量平衡方程为Gphpφ=Gqhq+Gshs，(3)排污扩容器的质量平衡方程为Gp=Gq+Gs，(4)公式中：Gp为锅炉排污量；Gq为扩容器饱和蒸汽量；Gs为扩容器疏水量；hp 为汽包压力下饱和水比焓；hq为扩容压力下饱和蒸汽比焓；hs为扩容压力下饱和水比焓；φ为扩容器热效率，一般取0.98.扩容器的疏水量为(5)该电厂有6台同类型的200 MW机组，电厂机组排污系统参数如表5所示，根据公式(3)～公式(5)计算，可知额定工况下排污水量为3.23 kg/s，假设6台机组运行工况相同，则6台机组汇总后的排污水量为19.38 kg/s.因排污水中含有钾、钠、镁的化合物以及重碳酸化合物，需在管道加设污水处理装置，第二蒸发器选用耐腐蚀材料.200 MW机组排污系统参数，如表2所示.表2 200 MW机组排污系统参数参数数值参数数值参数数值锅炉蒸发量t/h670汽包压力/MPa14.82汽包排污水温度/℃341.45扩容器压力/MPa0.71扩容疏水温度/℃165.53扩容器效率/%98锅炉排污率/%3G-发生器；C-冷凝器；E-蒸发器；A-吸收器图3 典型吸收式热泵系统流程图2 系统对比分析选用典型吸收式热泵系统对比分析新系统的优劣，典型系统流程图如图3所示，模拟流程图如图4所示.为了便于分析对比二者性能，新系统与参比系统部分参数相同：汽轮机抽汽和排汽流量与温度、循环冷却水进口流量与温度、热网水进口流量和温度.模拟得到各状态点的组分，质量流量等未知参数，计算结果如表3所示. 图4 典型吸收式热泵系统Aspen Plus模拟流程图表3 新型、典型吸收式热泵系统模拟状态点参数对比状态点位置温度/℃压力/kPa蒸汽分率浓度/%质量流量/(kg·s-1)1发生器1出口91.59/91.5958.40/58.400.07/0.0759.00/59.00267.5/267.52发生器2水蒸汽出口128.67/145.958.40/58.401.00/1.000.00/0.0016.99/16.993发生器2溶液出口128.67/145.958.40/58.400.00/0.0062.94/62.94250.76/250.764冷凝器出口85.03/85.0358.40/58.400.00/0.000.00/0.0016.99/16.995节流阀出口11.20/11.201.33/1.330.11/0.130.00/0.0016.99/16.996第一蒸发器出口11.20/11.201.33/1.331.00/1.000.00/0.0016.99/16.997第二蒸发器出口164.00/—1.33/—1.00/—0.00/—16.99—8热交换器浓溶液出口55.30/55.3058.40/58.400.00/0.0062.94/62.94250.76/250.769溶液阀出口55.36/55.361.33/1.330.00/0.0062.94/62.94250.76/250.7610吸收器1出口132.53/124.271.33/1.330.19/0.0059.0059.00267.5/267.511吸收器2出口47.23/47.231.33/1.330.00/0.0059.0059.00267.5/267.512溶液泵出口47.26/47.2658.40/58.400.00/0.0059.00/59.00267.5/267.514热交换器稀溶液出口91.52/91.5258.40/58.400.07/0.0759.00/59.00267.5/267.5CQ汽轮机抽汽250.00/250.00200.00/200.001.00/1.000.00/0.0013.03/13.03FQ汽轮机乏汽138.00/138.00200.00/200.001.00/1.000.00/0.0013.03/13.03XHS1循环水进口33.00/33.00200.00/200.000.00/0.000.00/0.00833.33/833.33XHS2循环水出口22.43/22.43200.00/200.000.00/0.000.00/0.00833.33833.33PWS1排污水进口165.53/—710.00/—0.00/—0.00/—19.38/—PWS2排污水出口165.04—/710.00/—0.88/—0.00/—19.38/—RWS1热网水进口50.00/50.00200.00/200.000.00/0.000.00/0.00555.56/555.56RWS2热网水经吸收器后70.78/68.68200.00/200.000.00/0.000.00/0.00555.56/555.56RWS3热网水经冷凝器后88.36/86.26200.00/200.000.00/0.000.00/0.00555.56/555.562.1 对比分析新系统是由两级蒸发器串联耦合而成，以典型吸收式热泵系统为参比系统，研究讨论新系统的热力性能.经Aspen Plus模拟软件模拟后，新系统与参比系统各部件热力性能如表4所示(已忽略溶液泵所做功)，可以看出：(1)在两系统相同额定工况下，新系统供热量为89.18 MW，参比系统为84.30MW，热泵机组性能整体提高5.79 %，根据公式(1)计算热力系数COP提高约为6.21 %，这是由于新系统第二级蒸发器多回收的排污水余热使热网水温度升高，以某一小区为例，居民采暖热负荷为60 W/m2，新系统新增加供热面积8.13×104 m2，加强了电厂供热能力.(2)参比系统回收的余热为36.78 MW，新系统回收余热为41.68 MW，多回收余热为4.9 MW，根据公式(2)计算电厂节约标准煤炭量，以东北为例，在一年中按3 000 h的供暖期计算，节约煤炭为15 358.91 t，参比系统节煤量为13 553.28 t，新系统较参比系统节约煤量有明显提升，约为13.32%.表4 新系统和参比系统的热力性能参数新系统参比系统参数新系统参比系统热网水回水温度/℃50.0050.00热网水供水温度/℃88.3686.26发生器部件换热量/MW47.4845.72冷凝器部件换热量/MW40.9440.94蒸发器部件换热量/MW41.6836.78吸收器部件换热量/MW48.2443.36热交换器部件换热量/MW45.3945.39COP1.881.772.2 经济性分析能源的综合梯级利用与转换问题绝不仅仅是单纯的热力学计算问题，系统的提出与改进必将有材料、研制等方面费用，本文提出新系统与参比系统相比结构复杂，因此很有必要对新系统进行经济性分析，同样选用典型吸收式热泵系统作为对比系统，以投资回收期作为指标[10]，计算公式为(6)公式中：tp为系统投资回收期；Dtot为系统总投资成本；Dr为单位热价；ty为年运行小时；Qr为余热回收量；Dt为系统设备折旧费；t1为设备使用寿命；Dw 为年运行维护费用.系统总投资成本Dtot=dAHPQAHP+Dcon，dAHP为热泵设备单位成本(以供热量计)；QAHP为热泵供热量；Dcon为系统安装成本.系统经济性分析所用原始数据，如表6所示.表6 经济性分析原始数据参数数值参数数值建设安装费Dcon/元30%Dtota热泵设备投资单位成本dAHP/(元/kW)260a热泵使用寿命t1/年20年运行时间/h3000b年运行维护费用Dw/(元/年)4%Dtota设备折旧费Dt/元5%Dtota单位热价Dr/(元/GJ)22c注：a-由电科院提供；b-根据北方地区集中供暖时常确定；c-根据北方地区燃煤热电厂平均供暖热价确定.根据公式(6)计算表6新系统和参比系统的热力性能，结果如表7所示.明显看出，新系统总投资成本与维护费用均高于参比系统，但是新系统余热回收量较参比系统要多，投资回收期较参比系统要少，新系统的收益高于参比系统.回收排污水余热可增强热泵系统的供热能力并减少电厂投资回收期限.表7 新系统与参比系统投资回收期参数新系统参比系统参数新系统参比系统热泵设备投资单位成本dAHP/(元/kW)260260热泵供热量QAHP/MW89.1884.30余热回收量Qr/MW41.6836.78系统总投资成本Dtot万元33123 131.1设备折旧费Dt/万元165.62156.56年运行维护费用Dw/(万元/年)132.50125.24投资回收期tp/年3.824.143 结论本文采用Aspen Plus软件，模拟研究了东北某200 MW燃煤热电厂中的吸收式热泵系统，考虑在实际生产中电厂存在排污水的余热仍有利用空间，同时吸收式热泵系统供热能力可以继续提升，提出由双蒸发器串联耦合成的新型吸收式热泵系统，并讨论了回收排污水的可能性，计算获得排污水流量.通过对新系统与典型系统热力性能和经济性对比分析，得出以下结论：(1)热泵系统性能提高.新系统供热量为89.18 MW，参比系统为84.30 MW，热泵机组性能提高5.79 %，新系统增大了电厂供热面积，加强了电厂供热能力.(2)新系统余热回收量增加.新系统不仅回收循环水余热，还将排污水余热有效利用起来，新系统回收余热为41.68 MW，参比系统回收余热为36.78 MW，多回收余热为4.9 MW.(3)节煤量明显增加.新系统节约煤碳为15 358.91 t，参比系统节约煤碳为13 553.28 t，节煤量提高为13.32 %.(4)经济性效果显著.新系统投资回收期为3.82年，相对于参比系统投资回收期为4.14年，回收期与经济效益方面都有着明显优势.因此本文所提出的双蒸发器串联耦合回收电厂余热的新型吸收式热泵系统，同时吸收循环水与排污水余热以提升热泵机组性能，并为电厂带来了可观的经济性效益，具有一定的工程实践指导意义.参考文献【相关文献】[1] 杨勇平，杨志平，徐刚，等.中国火力发电能耗状况及展望[J].中国电机工程学报，2013，33(23)：1-11.[2] 毕夏，史长东，程竹.低碳背景下我国新能源行业利用现状及发展前景分析[J].东北电力大学学报，2012，32(5)：86-90.[3] 洪文鹏，滕达.分布式冷热电联供系统集成及应用分析[J].东北电力大学学报，2018,38(5)：54-63.[4] 戴永庆.溴化锂吸收式制冷技术及应用[M].北京：机械工业出版社，2000.[5] 陈红，谢继红.热泵技术及其应用[M].北京：化学工业出版社，2006：1-39.[6] 陈光明，石玉琦.吸收式制冷(热泵)循环流程研究进展[J].制冷学报，2017(4)：1-22.[7] 郭培军，隋军，金红光.立式升温型溴化锂吸收式热泵的设计与变工况研究[J].工程物理学报，2012，33(6)：907-912.[8] 张学镭，陈海平.回收循环水余热的热泵供热系统热力性能分析[J].中国电机工程学报，2013，33(8)：1-8.[9] 刘媛媛，隋军，刘浩.燃煤热电厂串并联耦合吸收式热泵供热系统研究[J].中国电机工程学报，2016，36(22)：6148-6155.[10] 鲁敬妮，屠珊，王红娟，等.吸收式热泵回收机组余热经济性分析[J].热力发电，2017，46(2)：136-140.[11] 刘刚.吸收式热泵在供热机组中适用性及经济性研究[J].汽轮机技术，2018，80(3)：216-220.[12] T.K.Gogoi，K.Talukdar.Exergy based parametric analysis of a combined reheat regenerative thermal power plant and water-libr vapor absorption refrigerationsystem[J].Energy Conversion & 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熟 的热 泵技 术 回收含油污水余 热 ，用于生产和生活 用热 ，是 油 田节能 的新途径 。大庆 油 田在联合站 、 注水站等成 功地采用热泵技术 回收含 油污水 ，已正
常运行多年 ，获得较好的成效。
１ 热 泵 技 术 应 用 现 状 大 庆 油 田 于 ２０ ０ ０年 开 始 应 用 热 泵 技 术 ， ２ ０ 至 ０４ 年热泵技术 已在 １ ３座站场 、 馆的生产用 热和采 暖 楼 工 程 中应 用 ，采 暖面 积 约 为 ７ ０ ７４ ０ｍ 。其 中 采用 含
２ 热 泵 技术 工作 原 理
艺伴热负荷 为 １２ Ｗ。该 站原来采 用的是锅炉采 ５ ．ｋ ７ 暖， 经过 ２ 多年 的运行 ， ０ 整个采 暖系统存在 问题较 多 ，应对采 暖系统进行 改造 。经过论证 ，决定应用 热泵技术 。利用该站 的回注含油污水做低温热源 ， 安装热泵机组 ，置换 出高品位热源 ，用于采 暖和伴
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瓣规 划 瓣
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热 的供 热 。在应用 中，考虑 到含 油污水 中含油 ，易 阻塞热 泵内的筛 网换热器 ；而且氯 离子含量较高 ，
表 １ 热 泵 采 暖 与 锅 炉 采 暖 的 经 济 对 比
易腐 蚀 热泵 内 的筛 网换热 器 。因此 ， 流程上 （ 在 见 图 １ ，从南 七污 水站 引 出净化后 的部 分含 油污 水 ） （ 度为 ３ 温 ５～４ ℃ ）经 升 压 泵 升 压 ，先 进 入 板 式 ０ 换 热 器 与循 环 清 水 换 热 ，释 放 热 机组主要 由压缩机 、蒸 发器 、冷凝器 、电 磁阀 、膨胀 阀 、干燥过滤 器及储 液罐等部件组成 ，
｝ 苗承武 ．男 ，１４ ９０年生 ．教授级高级工程师。１６ ９０年毕业于北京石油学院油气储运专业。曾任中国石油规划总院院长。通信地址：北京市海淀区志 新西路 ３号 ９ ８ ３ 信箱 ．１０ ８ ００ ３
摘
要 大庆 油田采 用热 泵技 术回收 油田污水余 热 ，用于采 暖和 生产供 热 ，取得 了节能降耗
的明显效果 。根据现 场调研 资料介 绍 了大庆油 田在联 合站 、注水站采 用热泵回收 污水余 热代替锅
炉等常规供 热设施 的技 术路 线。热泵应 用于含 油污水余热 回收在技术和经济上都是可行的。 关 键 词 大庆 油 田 热 泵技 术 污 水 余 热 采 暖 供 热 节 能
电机改为水冷 电机 ，需对 电机进行冷却 ；同时 ，采 暖系统管道腐蚀严重 ，需进行 全面改造 。经论证 ，
以采 用热泵 回收油 田污水余 热的联 合站 、注水 站为例对热泵 的使用效果进行分析。
（ ）用于联合站 的采 暖及管道伴热 １ ２０ ０ １年 大庆 油 田在 南七联 利用 油 田含 油 污水 作为低 温热源 ，通过热泵技术取代锅炉 ，实现 了全 站 的采 暖及 工艺管道 的伴热。南七联 建于 １７ 年 ， ９８
再 回到 注水 罐 ，回 注 地 下 ；在 板 式 换 热 器 内 吸 收 热 能 的循 环 清 水 （１ ５～２ ） ０ ，被 送 至 热 泵 机 组 蒸 发
器 ，释放低 温热能后 ，流 回开式 水箱 。采 暖和伴热 水 在 热泵 机组 冷凝 器 内吸收 高 品位 热能 （ 温升 至
６ —６ ） ０ ５ ，送 至采 暖伴热 系统 释放热量 后 ，回采 暖循 环泵升压 ，循环使 用 。 原有 的设备老化 ， ０ ２ ２ ０ 年在该站 改造 中将风 冷注水
采 暖 面积 为 ３３ ０ｍ ，采 暖热 负荷 为 ４ ９４ｋ ；工 ８ ３． Ｗ
油污水和原生 污水 （ 生活污水 ） 作为热源应用 于采 暖的 ，如大庆 油 田第二采 油厂南七联 、第 五作业 区 等 ７座站场 ，部分站场还用 于站场 内集输 生产 和工 艺管道保温 ，采暖面积约为 ３ １ ８ ０ 。热泵 系统代 ５ ｍ 替 了原来供热 的锅炉 、水 套炉等设施 ，节约 了大量 燃料 。而且热泵 系统全部 自动化运行 ，操作便捷 ， 降低 了运 行成本 。
通常蕴载着大量热能 （ 含油污水一般为 ３ ～ ０Ｃ） ５ ４￣ ， 没 有 得 到 回收 和利 用 。 而油 田集 输 处 理 生 产 过 程 以 及采暖等都需要大量 的热 能 ，需要采用锅炉或热水 炉供热 ，消耗大量 的油 田气 或原油。因此 ，采用成
（ ） １ 提取低 品位 热能。机组 中的液态致冷剂在 蒸 发器中与低 品位热源进行 热交换 ，吸收热量蒸发 成气体 ，实 现致冷剂 的蒸发提取低 品位热能 。 （ 低 品位热能 向高品位热能转换 。蒸发吸热 ２） 的气体被 吸人压缩 机进行压缩 ，变成 高温 、高压的 气体进入冷凝 器 ，实现热量 由低 品位热 能向高品位 热能 的转化 。 （ ）高品位热能输 出。进入 冷凝器 的高温 、高 ３ 压气体与换热介质进行热 交换释放高品位热 能 ，并 冷凝 成液 态 。实现了高品位热 能的输 出。
目前 我 国 各 主 要 油 田均 已达 到 中 、高含 水 期 ， 机 组 内换 热 介 质 为 氟 里 昂致 冷 剂 。机 组 分 ３个 能量 变 化 阶段 进 行 工作 ：
油 田污水产 出量增加。虽然含油污水处理后 ，作为 回注水 （ 资源 ） 使用 ，节约 了清水。但是 ，含油污水
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石油规划设计 第 １ 卷第 ２ ８ 期
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苗 承 武 吴 明 利 刘 文 多
苗 承 武 等 ．采 用 热 泵 技 术 回 收 油 田 污 水 余 热 ．石 油 规 划 设 计 ， ２ ０ ， ｌ （ ０ ７ ８ ２）： ２ ～２ ２ ４