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油气集输过程低温余热回收模拟试验及工程应用研究

作　者: 徐卫东
导　师: 王志国；李传芹
学　校: 东北石油大学
专　业: 动力工程
关键词: 高温热泵余热回收模拟试验工程应用
分类号: TE977
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

我国石油生产企业,一方面能耗居高不下,能量利用水平有待提高;另一方面却有大量低温(40-50℃左右)余热被排放掉,造成能源浪费。仅大庆、胜利、辽河油田污水排放量就超过16.0万吨/小时,这三大油田污水排放量约占油田总排放量的70%,余热资源量可观。如能将石油生产中的污水余热资源充分利用,则可使原油生产能耗大为降低,同时又减少了热“污染”。对于40℃左右的低温余热,成熟高效利用手段不多,中高温热泵是较为可行的技术方案。在原中国石油天然气总公司科技局、技术监督局的支持下,我们开展了“热泵应用于油田生产的配套技术研究”。研究分为室内模拟试验和工程试验研究两部分。室内模拟试验进行了系统流程设计、系统热力参数选择计算、工艺单元设备的选型及计算、热源模拟单元系统设计、测量单元系统设计、主体设备选型、系统安装调试、不同制冷剂对比试验等研究。同时根据试验数据及计算结果,回归了以R142b为工质,热源温度在35℃-45℃、供热温度在60℃-85℃、压缩机耗功在2.3kW-3.7 kW之间变化时,各性能指标的经验关联式,并分析了参数变化对系统指标的影响关系。限于技术、生产等方面的因素,2004年之前,我国目前还不能生产直接用于工业余热回收的大功率热泵装置。以制冷部件组装性能又受到影响,且不能满足可靠运行要求,决定工程试验利用引进热泵装置进行。在索取了多家国外热泵生产厂商之后,最后确定引进由美国西屋公司生产,香港禧利工程有限公司经销的“佳美”牌700 kW离心式热泵机组为工程试验装置。该热泵机组具有技术先进、自动化水平高及运行可靠等优点。研究结果表明,以热泵装置回收石油生产过程中的低温余热,节能效益显著。由于我国电/气比价不合理,导致了热泵回收系统运行成本与加热炉系统相差不大,限制了热泵的推广,应引起足够的重视。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
创新点摘要  7-10
第一章绪论  10-17
  1.1 课题研究背景  10
  1.2 机械压缩式热泵研究进展  10-13
  1.3 热泵系统的研究进展  13-14
  1.4 结霜、除霜技术  14
    1.4.1 结霜特性研究  14
    1.4.2 抑制结霜的探索  14
    1.4.3 除霜研究  14
  1.5 水源（地源）热泵应用  14-15
  1.6 国外热泵新产品  15
  1.7 我国热泵研究展望  15-16
  1.8 本文主要研究内容  16-17
第二章室内模拟试验研究工艺设计及设备选型  17-29
  2.1 模拟试验装置工艺参数确定原则  17
  2.2 余热源温度的确定  17
  2.3 热泵系统组成  17-19
  2.4 模拟装置主要参数及设备的选取  19-26
    2.4.1 系统工作参数的确定  19-20
    2.4.2 制冷剂的选择  20
    2.4.3 制冷剂循环量及压缩机的选型  20-22
    2.4.4 压缩机耗用功率校核  22-23
    2.4.5 膨胀阀的选型  23
    2.4.6 冷凝器传热计算及选型  23-24
    2.4.7 蒸发器传热计算及选型  24-26
  2.5 其它附属设备的选型  26-27
  2.6 室内模拟试验研究装置  27
  2.7 本章小结  27-29
第三章室内模拟试验测试系统  29-31
  3.1 数据自动采集系统结构  29-30
  3.2 数据自动采集系统调试  30
  3.3 本章小结  30-31
第四章室内模拟试验  31-43
  4.1 评价指标及试验参数选择  31-32
    4.1.1 评价指标  31
    4.1.2 试验参数选择  31-32
  4.2 R142b 冷剂试验  32-37
    4.2.1 试验数据及结果  32
    4.2.2 试验数据处理  32-35
    4.2.3 参数变化对指标影响分析  35-37
    4.2.4 今后工作建议  37
  4.3 R12 冷剂试验  37-42
    4.3.1 以R12 为工质试验设计  38
    4.3.2 系统改造  38
    4.3.3 R12 冷剂试验结果  38-39
    4.3.4 试验数据处理  39
    4.3.5 参数变化对指标影响分析  39
    4.3.6 对比分析  39-42
  4.4 本章小结  42-43
第五章现场工程试验研究  43-49
  5.1 改造试验流程  43-45
  5.2 现场调试  45
  5.3 原生产流程测试  45
  5.4 热泵生产流程测试  45
  5.5 对比分析  45-48
    5.5.1 采用加热炉系统运行成本  45
    5.5.2 采用热泵系统运行成本  45-46
    5.5.3 对比分析  46-48
  5.6 本章小结  48-49
结论  49-50
参考文献  50-55
致谢  55-57
详细摘要  57-64

油气集输过程低温余热回收模拟试验及工程应用研究

内容摘要

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