太阳能热泵技术在油田余热回收中的应用研究

【摘要】：原油在输送过程中需要维持一定的温度,通常采用加热炉等常规加热方式来实现原油输送系统的加热。常规加热方式不仅加热效率低,而且耗费大量的一次能源,造成很大的浪费。油田含油污水中蕴含着大量的低温余热,这些低温污水一年四季温度变化较小,数量稳定,但大部分仅用于回注或直接排放,未能被充分利用;我国北方油田存在大量的可利用的太阳能资源。利用太阳能热泵技术能够回收部分低温余热,充分利用太阳能资源,且提供的热水刚好能够满足油田的用热需求,具有很大的节能潜力。本文针对石油生产企业的余热资源现状,综述了国内外太阳能联合污水源热泵系统应用于油田余热回收的研究现状;分别介绍了污水源热泵系统和太阳能联合污水源热泵系统回收油田余热的基本原理;提出利用太阳能联合污水源热泵系统替代常规加热系统,用以加热原油输送系统,探讨了不同工况下系统的流程及运行模式,并对系统中的主要设备进行计算选型;对高温热泵机组进行热经济性分析,探讨蒸发温度、冷凝温度、一次进水温度等对机组性能的影响,对太阳能联合污水源热泵系统进行节能、经济及环保性分析,并与常规加热方式等进行对比,太阳能联合污水源热泵系统的节能量比污水源热泵系统高17%,前者比后者的年总费用低5.1%,具有很好的节能、经济及环保效益;最后利用TRNSYS软件对太阳能联合污水源热泵系统和太阳能热泵系统进行模拟,得出热泵出水温度与系统COP随时间的变化趋势,结果表明太阳能联合污水源热泵系统具有较高的稳定性。 【关键词】：油田余热回收 污水源热泵 太阳能热泵 TRNSYS模拟
【学位授予单位】：西安工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X741;TU83
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 引言9-23
• 1.1 课题研究背景9-10
• 1.2 课题的提出及研究意义10-11
• 1.3 太阳能联合污水热泵系统的原理和分类11-20
• 1.3.1 污水源热泵系统的原理和分类11-17
• 1.3.2 太阳能联合污水源热泵系统的原理和分类17-20
• 1.4 太阳能联合污水源热泵系统在国内外的研究发展现状20-21
• 1.5 课题研究的主要内容和任务21-23
• 2 太阳能联合污水源热泵系统方案的选取和设计23-43
• 2.1 工程背景23-29
• 2.1.1 工程概况23
• 2.1.2 设计参数23-24
• 2.1.3 关键技术24-29
• 2.2 设计方案一：双热源式太阳能联合污水源热泵系统29-38
• 2.2.1 系统流程29
• 2.2.2 运行模式29-30
• 2.2.3 设备选型30-38
• 2.3 设计方案二：间接式污水源热泵系统38-40
• 2.3.1 系统流程38-39
• 2.3.2 运行模式39
• 2.3.3 设备选型39-40
• 2.4 本章小结40-43
• 3 系统性能分析43-55
• 3.1 高温热泵的热经济性分析43-48
• 3.1.1 蒸发温度对机组性能的影响43-44
• 3.1.2 冷凝温度对机组性能的影响44-46
• 3.1.3 一次进水温度对机组性能的影响46
• 3.1.4 供热水出水温度对机组性能的影响46-47
• 3.1.5 一次进水流量对机组性能的影响47-48
• 3.2 节能及经济性分析48-53
• 3.2.1 节能效益评价48-51
• 3.2.2 经济性分析51-53
• 3.2.3 环境效益分析53
• 3.3 本章小结53-55
• 4 TRNSYS模拟55-65
• 4.1 基本参数55-57
• 4.2 设计方案一：双热源式太阳能联合污水源热泵系统57-60
• 4.2.1 物理模型57-58
• 4.2.2 模拟结果与分析58-60
• 4.3 设计方案二：太阳能热泵系统60-62
• 4.3.1 物理模型60
• 4.3.2 模拟结果与分析60-62
• 4.4 本章小结62-65
• 5 结论65-67
• 参考文献67-71
• 攻读学位期间发表的学术论文和参与的科研项目71-73
• 致谢73

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