油田等行业的集输站库余热回收节能技术改造案例-油田污水余热资源综合利用技术2019年

鲁胜公司采出水主要集中在集输总站和坨28分水站，日产水量分别为7500m 3/d 和4300m 3/d。

由于坨28分水站只进行分水，尚不具备热量综合利用条件，故选择具备条件的集输总站进行了采出油田采出水余热回收利用CCER 项目实践与认识申世峰（胜利油田分公司鲁胜石油开发有限责任公司）摘要：鲁胜公司集输总站每日产生45～80℃的采出水7500m 3，余热长期没法回收利用；需购买蒸汽和燃气加热集输原油到80℃才能达到沉降脱水要求，产生大量有毒烟气污染环境；人工现场巡护抄录，费时费力，效率低，安全性差。

针对上述问题，鲁胜公司采用能源管控系统和安全生产管理平台，建设油田采出水余热智慧回收利用CCER 项目系统，高温采出水采用换热器热交换技术，直接将热量交换给原油，低温采出水采用热泵技术回收其余热，将低品位热能提质，制取高温热水，再通过换热器将热量交换给原油；利用安全生产管理平台，实时在线监控监测和采集余热回收参数，全面有效利用余热，节约能源保护环境，双碳背景下，建设智慧化绿色集输总站。

关键词：智慧；采出水余热；回收利用；节能环保DOI :10.3969/j.issn.2095-1493.2023.06.011Practice and understanding of the CCER project of recovery and utilization of waste heat in oilfield produced water SHEN ShifengShengli Oilfield Company Lusheng Petroleum Development Co ．，Ltd ．Abstract：The gathering and transportation station of Lusheng Company is produced 7500m 3of pro-duced water at 45~80℃per day，and the waste heat hasn't been recovered and utilized for a long time ．What's more，the steam and gas are purchased to heat the gathering and transportation crude oil to 80℃，which is up to the requirement of sedimentation and dehydration，leading to producing a great deal of toxic fumes and polluting the environment．Additionally，the manual inspection and recording on site are time-consuming，laborious，inefficient and unsafe．In view of the above problems，the energy management and control system and safe management platform of Lusheng Company are adopt-ed to construct the CCER project for intelligent recovery and utilization of waste heat from oilfield pro-duced water．On one hand，the high-temperature produced water using the heat exchange technolo-gy of heat exchanger is exchanged directly to the crude oil，while the low-temperature produced water using heat pump technology to recover waste heat is improved the quality by the low-grade heat ener-gy，produced high-temperature hot water，and then is exchanged to the crude oil through heat ex-changer．On the other hand，by using the safe management platform，we can monitor it online in re-al time and collect the recovery parameters of waste heat，fully and effectively utilize waste heat，save energy and environmental protection，and build a smart green gathering and transportation station un-der the background of carbon peak and carbon neutrality ．Keywords：intelligent；waste heat of produced water；recovery and utilization；energy conservation and environmental protection作者简介：申世峰，2016年毕业于中国石油大学（油气开采技术专业），从事生产管理、技术监督工作，177****6183，shenshifeng.****************，胜利油田鲁胜石油开发有限责任公司QHSSE 监督中心，257077。

余热回收的应用案例有哪些？一、工业领域在工业领域，余热回收可以用于提高生产效率，降低能耗，减少环境污染。

以下是几个常见的应用案例：1. 钢铁行业：钢铁生产过程中会产生大量的高温烟气和废热，利用余热回收技术可以将这些废热用于发电或供热，从而提高能源利用效率。

2. 石化行业：石化过程中会产生大量的热能，通过余热回收系统，可以将这些热能转化为电能或用作供热，降低生产成本，减少环境污染。

3. 纸浆造纸行业：纸浆造纸过程中会产生大量的废热和废水，利用余热回收系统可以将这些废热用于供热或蒸汽发生器，实现能源的再利用，提高能源效率。

二、建筑领域在建筑领域，余热回收可以实现能源的节约和循环利用，以下是几个典型应用案例：1. 暖通空调系统：在中央空调系统中，空调冷凝器会产生大量余热，通过余热回收技术，可以将这些余热用于供暖、热水等方面，减少能源消耗。

2. 混凝土暖房：利用太阳能或地下热能预热混凝土墙板，在夜间或阴雨天通过余热回收技术释放热能，实现冬季保温和夏季散热的双重效果。

三、交通运输领域在交通运输领域，余热回收可以提高能源利用效率，减少尾气排放，以下是几个应用案例：1. 船舶：船舶发动机产生的废热可以利用余热回收技术，转化为动力用于推进船舶，从而减少燃油消耗和减少排放。

2. 汽车：汽车发动机也会产生大量的废热，通过余热回收技术，可以将这些废热用于发电、提供车内供暖或冷却系统，实现能源的节约和减少尾气排放。

综上所述，余热回收在工业、建筑和交通运输领域都有着广泛的应用。

通过利用余热回收技术，可以实现能源的节约、环境保护和可持续发展，对于实现绿色低碳的未来具有重要意义。

我们应该进一步推广和应用这项技术，为可持续发展作出贡献。

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。

Internal Combustion Engine & Parts• 129 •油田采油回注污水余热工业化利用技术杨晨；郭新锋;刘学峰;崔宁(中国石化集团新星石油有限责任公司，北京100083)摘要：下二门联合站污水余热利用项目是由河南油田和新星石油公司按照合同能源管理模式建设的中石化首个采油余热利用示范区，该项目采用蓄能式热泵余热利用技术，提取联合站回注水10益温差的热能，全面替代七台在用天然气加热炉，承担联合站每年18.3万吨原油集输加热、100万吨掺水加热，年可节约天然气370万方、减排二氧化碳1796吨。

系统COP达到4.0以上，运行稳定、可靠，具有推广意义。

关键词：下二门；余热；蓄能；热泵1项目背景与意义中国东部老油田联合站有大量的采油污水经处理后直接回注地下，这些污水温度大都在40-60益之间，造成了热资源没有利用白白浪费。

另外，在油气生产过程中，油气水三相分离、原油脱水及外输、掺水加热及矿区供暖都需要消耗大量的热能，基本采用传统的燃油、燃煤、燃气锅炉进行供热，不仅效率低、费用高，还消耗大量的一次能源，增加了环境污染，存在着有热不用与日益增大的能源消耗之间的尖锐矛盾[1]。

能源是经济发展和社会进步的重要基础，在能源消耗不断攀升从而带来诸多社会和环境问题的现实背景下，节能减排已成为当今人类的共识[2]。

可再生能源的利用，实现对传统能源的替代或补充，是缓解能源压力和解决环境污染问题的重要措施。

随着高效换热器、高效热泵、蓄能技术等技术进步和提高，使利用油田采油低品位余热成为可能。

2蓄能式热泵余热利用系统技术路线介绍下二门联合站余热利用项目将高效热泵技术和蓄能技术相结合，利用油田采油余热，通过热泵制取70-80益的热水，满足掺水加热及原油外输要求，夜间谷电时段热泵满负荷运行，边蓄能边供热，白天尖峰和峰值电价时段，热泵机组停机，利用蓄能罐中的热量加热原油和掺水，平电时段视情况运行，达到节能减排，降本增效的目的。

基于热泵技术的低温余废热综合利用技术技术适用范围适用于石化、钢铁、化工等行业的余热回收利用领域。

技术原理及工艺通过吸收式热泵技术，制出低温冷源，回收工艺装置余热；通过大温差输配，减少余热输配损失；通过吸收式换热，向用户传递热量，同时实现热量的品位匹配。

工艺流程如下：技术指标（1）一次网回水温度降至30℃；（2）供回水温差由60℃增加到110℃。

技术功能特性（1）取热方面，针对不同品位的余热废热，创造性地制定了相应的热泵、换热技术方案，采用了余热梯级回收的模式，优化了取热流程；（2）在热量输配方面，采用的大温差技术可以将一次网回水温度降至30℃左右，供回水温差由60℃增加到110℃，解决了装置换热器由于回水温度高不能充分回收热量；（3）在用热方面，加热热源（余热）的温度和热量与被加热热网温度和流量进行了合理的匹配，实现了余热的高效合理利用。

应用案例燕山星城生活区锅炉烟气余热回收项目。

技术提供单位为中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司。

（1）用户用能情况简单说明燕山地区星城锅炉房有5 台20t/h 燃气锅炉，供暖面积约为96 万m2。

锅炉各自配有烟道，安装有节能器，改造前排烟温度在70℃左右，烟气中蕴含大量可回收的显热和潜热。

改造前年天然气耗量840 万Nm3。

（2）实施内容与周期设烟气余热深度利用系统，用以进一步回收 5 台20t/h 锅炉的烟气余热。

以天然气为热源驱动该余热利用系统中的吸收式热泵，提取燃气锅炉烟气热量，使烟气释放其显热和潜热，温度降至25℃左右，再通过烟囱排至大气，烟气释放的热量和燃气燃烧所产生的热量共同用于区域集中供热。

实施周期4 个月。

油田采油污水余热综合利用技术一、技术名称：油田采油污水余热综合利用技术二、适用范围：油田、化工等行业三、与该节能技术相关生产环节的能耗现状：原油中含有约85%的污水需降温后回灌，而在生产和生活中需要的中温热水主要依靠直接燃烧油气获得，能耗大，能效低。

国内原油产量近2亿吨，如果陆上生产的原油按1.5亿吨计算，采油过程中将产生8.5亿吨温度约为50℃的采油污水。

四、技术内容：1.技术原理利用油田伴生气或者原油作为驱动热源，采用直燃式热泵技术，回收污水中的热量制取中温热水，用于外输原油加热器和油管道伴热，或者采油区的生活供暖。

2.关键技术1）系统优化设计技术；2）低温热水余热回收技术；3）高效传热传质技术；4）高真空技术；5）发生器结构技术；6）屏蔽泵变频技术；7）智能控制技术。

3.工艺流程具体工艺流程见图1。

图1 油田采油污水余热综合利用工艺流程图五、主要技术指标：采油废水余热利用率达到30%，直燃式热泵的COP=1.7。

六、技术应用情况：2010年5月通过XX省经济和信息化委员会和XX市科技局联合组织的新产品和科技成果鉴定，鉴定结论为主要性能指标达到国际先进水平。

拥有全部自主知识产权，已在华北油田采油厂成功实施，节能效果显著。

七、典型用户及投资效益：典型用户：XX油田公司第一采油厂建设规模：2×2910kW油田污水余热综合利用系统。

主要技改内容：增设采油污水余热利用系统及相关优化控制设备。

节能技改投资额800万元，建设期9个月。

每年可节约2257tce，年节能经济效益230万元，投资回收期3.5年。

八、推广前景和节能潜力：该技术节能效果明显，如果在油田开采、化工等行业广泛应用，可大幅降低能耗水平。

按照我国2009年的原油产量，采油低温污水可达到8.5亿吨，按10℃温差计算，节能总量可达10684.5GJ/a，按2015年推广至30%计算，节能量约35万tce/a。

污水余热回收利用方案污水余热回收利用是指将生活和工业中产生的污水中的热能进行收集和回收利用的一种技术。

污水中的热能可以通过一系列的热交换过程，将其传递给其他介质，用于供热或发电等用途。

以下是污水余热回收利用方案的一些具体措施：1. 热泵技术：利用热泵技术，将污水中的热能经过蒸发、压缩、冷凝等过程，提高热能的温度，然后将其应用于供暖系统或工业生产中。

这种技术具有高效、节能的特点，可以有效地利用污水中的热能。

2. 管道换热器：在污水管道中设置换热器，污水中的热能可以通过换热器与新鲜水进行热交换，将热能传递给新鲜水，用于供暖或其他用途。

这种方案不仅可以回收热能，还可以减少新鲜水的热能消耗，起到节能的作用。

3. 热网系统：在城市规划和建设中，可以设置污水热网系统，将不同地区产生的污水中的热能进行集中收集和分配。

通过这样的热网系统，可以将污水中的热能有效地利用起来，为居民供热或为工业生产提供热能。

4. 生态循环利用：将污水中的热能利用于温室、养殖等农业领域，可为植物提供适宜的环境温度，促进农作物的生长；对于养殖业来说，合理利用污水中的热能可以为养殖池提供恒定的温度，提高养殖的效益。

5. 污水热能供电系统：利用污水中的热能发电是一种高效利用污水余热的方式。

通过将污水中的热能转换为蒸汽或热水，再通过汽轮机发电，可以有效地回收热能，并产生清洁能源。

污水余热回收利用方案可以减少能源消耗，提高能源利用率，对于实现低碳生活和可持续发展具有重要意义。

同时，污水余热回收利用也可以减少污水排放对环境的污染，提高水资源的利用效率。

因此，各级政府、企事业单位和个人应加大对污水余热回收利用技术的推广和应用，更好地利用污水中的热能，为碳中和和可持续发展做出贡献。

侯立泉等：大港南部油田污水余热回收利用第8卷第3期1生产现状大港油田第三采油厂集输作业区枣一联合站负责枣园油田的原油脱水和污水处理以及采油厂原油加压外输等任务。

建有原油处理系统、回注污水处理系统及注水系统。

站内加热系统建有6台加热炉，分别用于脱水、外输、掺水以及冬季采暖，燃料为天然气及原油。

冬季最高负荷为4484kW，加热所用的燃料为油田伴生气及成品原油，平均日耗天然气4500m3(标况)，年耗天然气164.3×104m3(标况)，平均日耗原油3.6t，年耗油1314t。

1）原油处理系统。

系统来液首先进入分离缓冲罐脱气，然后进入沉降罐沉降脱水，脱出的污水进入污水处理系统及掺水系统，沉降后低含水原油经加热炉加热后进行脱水，脱水原油进入原油储罐，经外输泵提压后输往孔一联合站。

枣园油田油田部分区块采用掺水方式集输，利用加热炉将污水温度从43℃提升到73℃回掺。

枣一联合站冬季对生产区值班室、辅助厂房、作业一区及作业二区办公楼等区域采用加热炉进行供暖。

2）污水处理系统。

枣一联合站污水处理系统设计处理能力为7200m3/d，目前实际处理量3840m3/d。

3）存在问题。

燃料消耗量大，运行成本高。

枣一联合站冬季热负荷共有4484kW，消耗的燃料主要为油田伴生气和原油，枣一联合站加热系统年消耗天然气164.3×104m3(标况)，耗原油1314t，耗电23×104kWh；大量回注污水的余热未经利用，存在热能浪费。

枣一联合站目前污水处理量为3840m3/d，其温度约为44～50℃。

这部分污水每降低1℃，可以释放出的186kW的热能，蕴含着大量热能的污水未经利用就直接用于回注，存在热能浪费问题。

2水源热泵原理水源热泵机组根据驱动源的不同分为吸收式水源热泵和压缩式水源热泵，其中吸收式水源热泵以蒸汽或天然气等为驱动源，压缩式水源热泵以电能驱动[1]。

吸收式水源热泵原理如下：溴化锂吸收式热泵是以溴化锂溶液为吸收剂，以水为制冷剂，利用水在高真空下蒸发吸热达到吸收低温热源热能的目的。