【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及油田加热炉烟气余热回收，尤其是涉及一种油田加热炉烟气余热回收系统及方法。
技术介绍
1、在原油开采中，原油集输过程需要将原油、含油污水加热至工艺要求的温度，以便于进行后续的输送、沉降、分离、脱水、掺水、热洗和原油的初加工等，加热工艺主要采用加热炉系统，加热炉主要以天然气为燃料，燃料燃烧释放大量热能并产生高温烟气，高温烟气加热液态介质后由烟囱排出，这种油田加热炉在各油田采油厂均有广泛应用。
2、油田加热炉的排烟温度范围通常在100～400℃，排烟温度较高蕴含了大量热能，烟气直接排放到大气中，会造成热能的浪费，增加天然气能源的消耗量，增加采油生产成本，同时也会给环境造成一定的热污染，降低环境品质。
3、上述现象为油田领域普遍存在的问题，为了改善能源浪费的现象，油田经常会采用增加节能器的方法回收烟气余热，即为每台加热炉增加一台烟气-水换热器将烟气余热回收并加热锅炉回水的方法来回收烟气余热；此方法可回收部分烟气余热，但是烟气内大量的潜热并未回收，仍然有大量热能浪费，未能达到根本性的节能效果；另外，每台加热炉增加一台节能器，工程量很大，施工周期很长，工程成本较高；针对上述现状，本专利技术设计了一种电热泵深度综合回收油田加热炉烟气余热工艺及其控制方法，工艺设备采用分体撬装设计，便于运输和安装；功能上能够实现单套工艺设备对多台锅炉排烟余热的综合深度回收，达到根本性的节能效果；控制上可以做到智能化智慧化；也可以全部回收烟气冷凝水，避免直排影响生产环境。
技术实现思路>
1、本专利技术的目的在于提供一种油田加热炉烟气余热回收系统及方法，以解决上述技术问题。本专利技术油田加热炉烟气余热回收系统和方法通过深度综合回收余热、撬装设计、单套设备多台回收、智能化控制和全面回收冷凝水等特点，解决了传统方法中存在的能源浪费、工程复杂度高、施工周期长、成本较高等问题，为油田加热炉的能效提升和环保发展提供了一种全面而有效的解决方案。
2、本专利技术提供一种油田加热炉烟气余热回收系统，应用于至少一台加热炉，所述回收系统包括电热泵、烟气系统、冷凝水系统、控制系统、阀门仪表系统以及多台换热器，多台所述换热器均与电热泵通过管道连接，靠近加热炉的换热器通过烟气系统与加热炉连通且其底部与冷凝水系统通过管道连接，所述阀门仪表系统分布于各连接管道和烟气系统中，所述回收系统与加热炉的进液管道连接。
3、进一步，所述仪表系统包括多个温度传感器、调节阀和微压计，多台所述换热器包括烟气水换热器、第一水水换热器和第二水水换热器，烟气水换热器的烟气进口与烟气系统相连，水侧进口与电热泵相连，水侧出口与第一水水换热器的高温侧连接，出口管道上依次安装有管道出口温度传感器和第一高温进口调节阀；所述第一水水换热器的高温侧另一侧与电热泵连接且安装有第一高温出口调节阀；所述第二水水换热器的高温侧两头与电热泵的冷凝器水侧通过管道连通，且管道上设置有调节阀和温度传感器；所述第一水水换热器和第二水水换热器的低温测均与进液管连接且设置有温度传感器和调节阀。
4、进一步，所述出口管道上设置有第一旁通管道，所述第一旁通管道的一端与出口管道连通，另一端与第一水水换热器的出口连接；所述第一旁通管道上设置有第一旁通调节阀；所述第二水水换热器与电热泵之间设置有第二旁通管道，所述第二旁通管道的两端与第二水水换热器的高温测两头连接；所述第二旁通管道上设置有第二旁通调节阀。
5、进一步，所述电热泵的蒸发器水侧进口与第一水水换热器高温侧出口管道连接且管道上安装电热泵进口调节阀；蒸发器水侧出口与烟气水换热器进水口连接且管道上安装有电热泵出液温度传感器和电热泵出口调节阀；冷凝器水侧进口与第二水水换热器出口连接且管道上安装电热泵循环泵；冷凝器水侧出口与第二水水换热器进口连接且管道上安装第二高温进口温度传感器；所述电热泵安装有电热泵旁通管道，所述电热泵旁通管道上安装电热泵旁通调节阀，当电热泵故障时，电热泵旁通调节阀自动打开，水走旁路回烟气水换热器。
6、进一步，所述烟气系统包括引风机、电动调节烟道阀、烟囱、三通烟道，每台加热炉的原烟囱上均安装一个烟道三通，烟道三通通过旁通烟道汇集到烟道总管上，烟道总管与引风机连接；加热炉的原烟囱管道上方加装电动调节烟道阀；所有旁通管道上均加装一个电动调节烟道阀。
7、进一步，所述冷凝系统包括冷凝水箱、液位计、冷凝水泵、冷凝水调节阀和止回阀，所述烟道总管的竖直段下方开设冷凝水孔并与冷凝系统连通；所述冷凝系统用于烟气冷凝水的回收，冷凝水经管道排至污水池或进入到加热炉清污。
8、进一步，所述控制系统包括控制柜、信号采集模块、输控模块，用于采集阀门仪表系统的数据及燃烧器运行功率，并根据采集的参数对调节阀、水泵、引风机的运行状态进行调节。
9、本专利技术还提供一种油田加热炉烟气余热回收方法，采用上述回收系统，当加热炉负荷改变时，加热炉烟气量会按比例改变，根据燃烧器的负荷改变比例调节旁通烟道上调节阀的开度，引风机电机频率也会按对应总烟气量的变化量来调整，保证引风机总的运行排烟量与总烟气产量相适配；当单台燃烧器的功率变化量超过2％时，对应旁通烟道调节阀开始调节，当所有燃烧器的总的运行负荷变化比超过4％时，引风机电机频率会开始变化调节。
10、进一步，当烟气水换热器的出口水温等于或低于加热炉进液管的温度时，第一水水换热器高温侧进口旁通管道调节阀打开，进出口管道调节阀关闭；加热炉原进液管上调节阀打开，低温侧进出口管道调节阀关闭；当烟气水换热器出口水温高于加热炉进液管的温度，且温差超过3℃时，第一水水换热器高温侧进出口管道调节阀打开，进口旁通管道调节阀关闭；低温侧进出口管道调节阀打开，加热炉原进液管上调节阀关闭；此过程保证加热炉回水处于被加热状态，而不是放热状态。
11、进一步，当电热泵冷凝器水侧出口温度等于或低于第二水水换热器低温侧进口温度时，原加热炉进液管上调节阀打开，第二水水换热器低温侧进出口调节阀关闭；高温侧循环泵不停运，高温侧进管道旁通管道的调节阀打开，高温侧进出口调节阀关闭；当电热泵冷凝器水侧出口温度高于第二水水换热器低温侧进口温度，且温差超过3℃时，高温侧进出口调节阀打开，高温侧进口管旁通管道调节阀关闭；低温侧进出口调节阀打开，原进液管上调节阀关闭；此过程保证加热炉回水处于被加热状态，而不是放热状态。
12、本专利技术提供的一种油田加热炉烟气余热回收系统及方法带来的有益效果是：
13、1、采用电热泵深度综合回收技术，不仅回收烟气中的热能，还能有效地回收潜热，实现对烟气余热的极深度回收。通过多台换热器的协同作用，系统能够在各种工况下高效运行，最大化地提取烟气中的热能，显著提高了能源利用效率。
14、2、采用了单台节能器对多台加热炉进行烟气余热回收，通过合理设计的管道连接和控制系统的智能调节，实现了对多个加热炉的集成管理，减少了设备数量，提高了系统的整体效益。
15、3、通过分体撬装设计，使工艺设备更易于运输、安装和维护。撬本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种油田加热炉烟气余热回收系统，应用于至少一台加热炉，其特征在于，所述回收系统包括电热泵、烟气系统、冷凝水系统、控制系统、阀门仪表系统以及多台换热器，多台所述换热器均与电热泵通过管道连接，靠近加热炉的换热器通过烟气系统与加热炉连通且其底部与冷凝水系统通过管道连接，所述阀门仪表系统分布于各连接管道和烟气系统中，所述回收系统与加热炉的进液管道连接。
2.根据权利要求1所述的一种油田加热炉烟气余热回收系统，其特征在于，所述仪表系统包括多个温度传感器、调节阀和微压计，多台所述换热器包括烟气水换热器、第一水水换热器和第二水水换热器，烟气水换热器的烟气进口与烟气系统相连，水侧进口与电热泵相连，水侧出口与第一水水换热器的高温侧连接，出口管道上依次安装有管道出口温度传感器和第一高温进口调节阀；所述第一水水换热器的高温侧另一侧与电热泵连接且安装有第一高温出口调节阀；所述第二水水换热器的高温侧两头与电热泵的冷凝器水侧通过管道连通，且管道上设置有调节阀和温度传感器；所述第一水水换热器和第二水水换热器的低温侧均与进液管连接且设置有温度传感器和调节阀。
3.根据权利要求2所述的
4.根据权利要求3所述的一种油田加热炉烟气余热回收系统，其特征在于，所述电热泵的蒸发器水侧进口与第一水水换热器高温侧出口管道连接且管道上安装电热泵进口调节阀；蒸发器水侧出口与烟气水换热器进水口连接且管道上安装有电热泵出液温度传感器和电热泵出口调节阀；冷凝器水侧进口与第二水水换热器出口连接且管道上安装电热泵循环泵；冷凝器水侧出口与第二水水换热器进口连接且管道上安装第二高温进口温度传感器；所述电热泵安装有电热泵旁通管道，所述电热泵旁通管道上安装电热泵旁通调节阀，当电热泵故障时，电热泵旁通调节阀自动打开，水走旁路回烟气水换热器。
5.根据权利要求1所述的一种油田加热炉烟气余热回收系统，其特征在于，所述烟气系统包括引风机、电动调节烟道阀、烟囱、三通烟道，每台加热炉的原烟囱上均安装一个烟道三通，烟道三通通过旁通烟道汇集到烟道总管上，烟道总管与引风机连接；加热炉的原烟囱管道上方加装电动调节烟道阀；所有旁通管道上均加装一个电动调节烟道阀。
6.根据权利要求5所述的一种油田加热炉烟气余热回收系统，其特征在于，所述冷凝系统包括冷凝水箱、液位计、冷凝水泵、冷凝水调节阀和止回阀，所述烟道总管的竖直段下方开设冷凝水孔并与冷凝系统连通；所述冷凝系统用于烟气冷凝水的回收，冷凝水经管道排至污水池或进入到加热炉清污。
7.根据权利要求1所述的一种油田加热炉烟气余热回收系统，其特征在于，所述控制系统包括控制柜、信号采集模块、输控模块，用于采集阀门仪表系统的数据及燃烧器运行功率，并根据采集的参数对调节阀、水泵、引风机的运行状态进行调节。
8.一种油田加热炉烟气余热回收方法，采用上述回收系统，其特征在于，当加热炉负荷改变时，加热炉烟气量会按比例改变，根据燃烧器的负荷改变比例调节旁通烟道上调节阀的开度，引风机电机频率也会按对应总烟气量的变化量来调整，保证引风机总的运行排烟量与总烟气产量相适配；当单台燃烧器的功率变化量超过2％时，对应旁通烟道调节阀开始调节，当所有燃烧器的总的运行负荷变化比超过4％时，引风机电机频率会开始变化调节。
9.根据权利要求8所述的一种油田加热炉烟气余热回收方法，其特征在于，当烟气水换热器的出口水温等于或低于加热炉进液管的温度时，第一水水换热器高温侧进口旁通管道调节阀打开，进出口管道调节阀关闭；加热炉原进液管上调节阀打开，低温侧进出口管道调节阀关闭；当烟气水换热器出口水温高于加热炉进液管的温度，且温差超过3℃时，第一水水换热器高温侧进出口管道调节阀打开，进口旁通管道调节阀关闭；低温侧进出口管道调节阀打开，加热炉原进液管上调节阀关闭；此过程保证加热炉回水处于被加热状态，而不是放热状态。
10.根据权利要求8所述的一种油田加热炉烟气余热回收方法，其特征在于，当电热泵冷凝器水侧出口温度等于或低于第二水水换热器低温侧进口温度时，原加热炉进液管上调节阀打开，第二水水换热器低温侧进出口调节阀关闭；高温侧循环泵不停运，高温侧进管道旁通管道的调节阀打开，高温侧进出口调节阀关闭；当电热泵冷凝器水侧出口温度高于第二水水换热器低温侧进口温度，且温差超过3℃时，高温侧进出口...
【技术特征摘要】
1.一种油田加热炉烟气余热回收系统，应用于至少一台加热炉，其特征在于，所述回收系统包括电热泵、烟气系统、冷凝水系统、控制系统、阀门仪表系统以及多台换热器，多台所述换热器均与电热泵通过管道连接，靠近加热炉的换热器通过烟气系统与加热炉连通且其底部与冷凝水系统通过管道连接，所述阀门仪表系统分布于各连接管道和烟气系统中，所述回收系统与加热炉的进液管道连接。
2.根据权利要求1所述的一种油田加热炉烟气余热回收系统，其特征在于，所述仪表系统包括多个温度传感器、调节阀和微压计，多台所述换热器包括烟气水换热器、第一水水换热器和第二水水换热器，烟气水换热器的烟气进口与烟气系统相连，水侧进口与电热泵相连，水侧出口与第一水水换热器的高温侧连接，出口管道上依次安装有管道出口温度传感器和第一高温进口调节阀；所述第一水水换热器的高温侧另一侧与电热泵连接且安装有第一高温出口调节阀；所述第二水水换热器的高温侧两头与电热泵的冷凝器水侧通过管道连通，且管道上设置有调节阀和温度传感器；所述第一水水换热器和第二水水换热器的低温侧均与进液管连接且设置有温度传感器和调节阀。
3.根据权利要求2所述的一种油田加热炉烟气余热回收系统，其特征在于，所述出口管道上设置有第一旁通管道，所述第一旁通管道的一端与出口管道连通，另一端与第一水水换热器的出口连接；所述第一旁通管道上设置有第一旁通调节阀；所述第二水水换热器与电热泵之间设置有第二旁通管道，所述第二旁通管道的两端与第二水水换热器的高温侧两头连接；所述第二旁通管道上设置有第二旁通调节阀。
4.根据权利要求3所述的一种油田加热炉烟气余热回收系统，其特征在于，所述电热泵的蒸发器水侧进口与第一水水换热器高温侧出口管道连接且管道上安装电热泵进口调节阀；蒸发器水侧出口与烟气水换热器进水口连接且管道上安装有电热泵出液温度传感器和电热泵出口调节阀；冷凝器水侧进口与第二水水换热器出口连接且管道上安装电热泵循环泵；冷凝器水侧出口与第二水水换热器进口连接且管道上安装第二高温进口温度传感器；所述电热泵安装有电热泵旁通管道，所述电热泵旁通管道上安装电热泵旁通调节阀，当电热泵故障时，电热泵旁通调节阀自动打开，水走旁路回烟气水换热器。
5.根据权利要求1所述的一种油田加热炉烟气余热回收系统，其特征在于，所述烟气系统包括引风机、电动调节烟道阀、烟囱、三通烟道，每台加热炉的原烟囱上均安装一个烟道三通，烟道三通通过旁通烟...
【专利技术属性】
技术研发人员：樊鹏，宋碧诚，刘向宇，黄新，王国庆，张龙，刘永才，
申请(专利权)人：深圳市佳运通电子有限公司，
类型：发明
国别省市：
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