油田污水源热泵系统研究及优化分析

摘要

目前，中国一些油田正在逐步进入开采作业的中后期，采出液中含水率逐渐升高，正常生产作业过程中，污水流量大并且温度相对较高，其中蕴含极为丰富的低温热量，因此，深入研究污水源热泵系统具有重要意义。
　　本文研究目的是回收油田生产中低温污水的热量。根据第一类溴化锂吸收式热泵的工作原理，设计了油田污水源热泵系统，可取代原来的水套加热炉，对原油采出液进行加热降粘。文章介绍了油田污水源热泵系统加热原油的工作过程，建立了质量守恒和能量守恒关系下的热力学计算模型，并利用大型化工流程仿真软件Aspen Plus建立系统流程图，将传统计算得出的结果与计算机辅助设计得到的结果比较，两者吻合度较高，表明可以使用Aspen Plus软件对油田污水源热泵系统进行计算机仿真设计;同时针对系统中各设备建立了模块化数学模型，通过求解微分方程，分析系统实际运行过程中各参数的改变对整个系统性能系数COP的影响。在一定的条件下，保持其他因素不变，使用Aspen Plus软件对系统实际工况仿真分析可知，系统性能系数COP随油田污水出蒸发器温度升高而提高，随系统放气范围增大而提高，随原油入口温升升高而降低，随原油总温升的升高而降低。此外，整合了系统动态仿真分析数据，设置以系统总换热面积F总与COP为比值的优化函数，研究得出了系统最优运行工况，最终，优化后系统F总减小了4.3％，F总/COP比优化前降低了5.65％，优化后系统COP提高1.4％，数值为1.794。
　　本文通过传统的热泵系统设计计算和应用Aspen Plus软件进行计算机辅助计算相比较，误差在合理范围内。同时，选择五组影响系统性能的因素，应用Aspen Plus软件对油田污水源热泵系统进行研究分析，并得到了量化结果，对油田污水源热泵系统的设计、开发、研究等具有积极的意义。

目录

声明

摘要

1．绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 热泵技术国内外发展研究现状

1．3 论文的研究目的、内容及要解决的问题

2．油田污水源热泵系统

2．1 热泵系统介绍及分类

2．2 对原油加热的污水源热泵系统

2．3 热泵系统内工质物性参数研究

2．4 本章小结

3．油田污水源热泵系统的热力学计算

3．1 Aspen Plus软件及建模理论

3．2 油田污水源热泵系统工艺流程计算

3．3 本章小结

4．油田污水源热泵系统动性能分析及优化

4．1 油田污水源热泵系统性能分析

4．2 油田污水源热泵系统优化

4．3 本章小结

5．总结与展望

5．1 论文总结

5．2 工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文