一種油田儲油罐熱泵加熱裝置的制作方法

本實用新型屬于原油加熱裝置技術領域，更詳細地說涉及一種油田儲油罐熱泵加熱裝置。

背景技術：

在油田生產中，尤其是冬季生產中，儲油罐內的原油在較低的溫度下黏度增高，流動性下降，造成運輸困難，影響正常的工作。為了不影響正常工作，需要對儲油罐內存儲的原油進行加熱，降低其黏度，提高流動性，所以，儲油罐必須要安裝加熱裝置。原油儲油罐電加熱器已有很多種，基本上都是以傳統的電阻式加熱管為熱源。而常規電加熱在儲油罐環境下，制熱量小，傳熱不均勻，甚至達不到預期的溫度目標是目前的主要問題。

傳統方法是采用在儲油罐內部設置帶有絕緣套管的電加熱棒方式對單井儲油罐內原油進行加溫，此種電加熱棒加溫方式存在極大的弊端，當電加熱棒外部絕緣套管破損后其破損處暴露于儲油罐內，極易與儲油罐內的可燃性氣體相接觸引起儲油罐爆炸，不僅為油田生產帶來經濟損失并且危及工作人員的人身安全，存在極大的安全隱患。同時，采用電加熱棒為儲油罐加溫還存在電能消耗量大，成本高等問題。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于提供一種油田儲油罐熱泵加熱裝置，以解決上述背景技術中提出的常規電加熱裝置在儲油罐環境下制熱量小、傳熱不均勻，甚至達不到預期的溫度目標的缺陷。

為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案：

一種油田儲油罐熱泵加熱裝置，包括壓縮機、四通閥、冷凝器、膨脹閥、蒸發器盤管和氣液分離器，所述冷凝器設置于儲油罐內；所述冷凝器和所述蒸發器盤管之間的管路中設置有板式換熱器，所述板式換熱器和所述冷凝器之間 的管路中還設置有電磁閥和補氣膨脹閥，所述電磁閥和所述補氣膨脹閥串連；且所述壓縮機中部設置有補氣口；

所述熱泵加熱裝置的工作過程包括制熱循環和中間補氣循環，所述壓縮機的出口、所述四通閥的第一通路、所述冷凝器、所述板式換熱器、所述膨脹閥、所述蒸發器盤管、所述四通閥的第二通路、所述氣液分離器和所述壓縮機的入口依次通過管路連通構成所述制熱循環；

所述壓縮機的出口、所述四通閥的第一通路、所述冷凝器、所述電磁閥、所述補氣膨脹閥、所述板式換熱器和所述壓縮機的補氣口依次通過管路連通構成所述中間補氣循環。

所述板式換熱器一方面對所述制熱循環的回路的冷媒進行節流前過冷，增大焓差；另一方面，對所述中間補氣循環的回路中經過所述補氣膨脹閥降壓后的低壓低溫冷媒進行適當的預熱，以達到合適的中壓，由所述補氣口提供給所述壓縮機進行二次壓縮。系統從外界環境吸收熱量通過冷凝器傳遞熱量對油罐中原油進行加熱。

在儲油罐中采用冷凝器進行加熱，取代傳統的電加熱，增大了接觸面積，從而大大地提高了換熱效率，保證了儲油罐內原油的均勻加熱。冷凝器與原油直接換熱，與傳統電加熱方式相比安全性大幅度提升。

利用板式換熱器增加焓差，所述熱泵加熱裝置可以滿足較低環境溫度下空氣源熱泵的制熱正常運行，能達到較高能效，從而很好地提高了空氣源熱泵機組的氣候適應范圍。

為了給蒸發器盤管除霜，保證蒸發器盤管在較低環境溫度、較大環境濕度下能夠正常工作，所述熱泵加熱裝置的工作過程還包括除霜循環，所述壓縮機的出口、所述四通閥的第三通路、所述蒸發器盤管、所述膨脹閥、所述板式換熱器、所述冷凝器、所述四通閥的第四通路、所述氣液分離器和所述壓縮機的入口依次通過管路連通構成所述除霜循環。

為了使原油的加熱更加均勻，所述冷凝器為豎直方向設置的蛇形盤管，且所述蛇形盤管的下端靠近所述儲油罐的底部，所述蛇形盤管的上端靠近所述儲 油罐的頂部。

更進一步地，冷媒由下至上通過所述蛇形盤管。儲油罐底部先被加熱，儲油罐底部的原油被加熱后密度變小，則底部的原油向上運動，這樣增加了儲油罐內原油的流動和混合，使加熱更均勻。

進一步地，冷媒采用制冷劑R410A。R410A是一種新型環保制冷劑，不破壞臭氧層，工作壓力為普通R22制冷劑的1.6倍左右，制冷(暖)效率高，提高熱泵性能，不破壞臭氧層。

進一步地，所述蛇形盤管為不銹鋼鋼管，不銹鋼鋼管的耐腐蝕性好，且高溫強度好，適合于原油儲油罐內惡劣環境下使用。

進一步地，所述冷凝器為水平方向設置的蛇形盤管，且所述蛇形盤管的體積與所述儲油罐的容積相適應，能夠充分均勻地加熱儲油罐內的原油。

為了方便監測儲油罐內的原油溫度，所述儲油罐內設置有溫度傳感器，所述溫度傳感器連接有控制器；所述控制器與所述壓縮機連接，用于控制所述壓縮機的啟停。

為了保溫，減少熱量損失，所述儲油罐外壁上覆有保溫層。

進一步地，所述儲油罐內壁上設置有支架，所述冷凝器通過所述支架安裝于所述儲油罐內。

本實用新型的有益效果為：

(1)熱泵加熱裝置的冷凝器設置于儲油罐內，冷凝器能充分與黏度較高的原油接觸進行熱交換，大大提高換熱效率；與傳統電加熱方式相比安全性和穩定性也得到了大幅度的提升；

(2)利用板式換熱器增加焓差，可以滿足較低環境溫度下熱泵加熱裝置的制熱正常運行，能達到較高能效，從而很好地提高了空氣源熱泵機組的氣候適應范圍；

(3)熱泵加熱裝置的工作過程還包括除霜循環，保證蒸發器盤管在較低環境溫度、較大環境濕度下能夠正常工作；

(4)冷凝器采用特有的蛇形盤管，使換熱面積達到最大化，使原油與換 熱器充分地接觸，原油受熱均勻；

(5)冷媒由下至上通過蛇形盤管，加熱更均勻；

(6)儲油罐內設置有溫度傳感器，溫度傳感器連接有控制器；控制器與壓縮機連接，便于控制壓縮機的啟停。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本實用新型的一種實施方式的結構示意圖；

圖2是冷媒由下至上通過蛇形盤管時的油田儲油罐熱泵加熱裝置的結構示意圖。

圖中1-壓縮機；2-四通閥；3-冷凝器；4-膨脹閥；5-蒸發器盤管；6-氣液分離器；7-儲油罐；8-板式換熱器；9-電磁閥；10-補氣膨脹閥；11-補氣口。

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將對本實用新型的技術方案進行詳細的描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所得到的所有其它實施方式，都屬于本實用新型所保護的范圍。

如圖1所示，給出了一種油田儲油罐7熱泵加熱裝置，包括壓縮機1、四通閥2、冷凝器3、膨脹閥4、蒸發器盤管5和氣液分離器6，所述冷凝器3設置于儲油罐7內；所述冷凝器3和所述蒸發器盤管5之間的管路中設置有板式換熱器8，所述板式換熱器8和所述冷凝器3之間的管路中還設置有電磁閥9和補氣膨脹閥10，所述電磁閥9和所述補氣膨脹閥10串連；且所述壓縮機1中部設置有補氣口11；

所述熱泵加熱裝置的工作過程包括制熱循環和中間補氣循環，所述壓縮機 1的出口、所述四通閥2的D-C通路、所述冷凝器3、所述板式換熱器8、所述膨脹閥4、所述蒸發器盤管5、所述四通閥2的E-S通路、所述氣液分離器6和所述壓縮機1的入口依次通過管路連通構成所述制熱循環；

冷媒在壓縮機1中吸熱升溫后通過圖1中的四通閥2的D-C通路后進入冷凝器3，與原油換熱后冷媒通過板式換熱器8，此時板式換熱器8只起通路的作用；冷媒再經膨脹閥4節流降壓后進入蒸發器盤管5，在蒸發器盤管5吸收環境熱量后經由四通閥2的E-S通路再進入氣液分離器6氣液分離后返回壓縮機1，完成一個制熱循環。

所述壓縮機1的出口、所述四通閥2的D-C通路、所述冷凝器3、所述電磁閥9、所述補氣膨脹閥10、所述板式換熱器8和所述壓縮機1的補氣口11依次通過管路連通構成所述中間補氣循環。

中間補氣循環中，從冷凝器3換熱后的冷媒經過電磁閥9補氣后經過補氣膨脹閥10降壓，再經板式換熱器8對制熱主流路進行冷卻，補氣循環回路吸熱升溫后返回壓縮機1進行二次壓縮。

所述板式換熱器8一方面對所述制熱循環的回路的冷媒進行節流前過冷，增大焓差；另一方面，對所述中間補氣循環的回路中經過所述補氣膨脹閥10降壓后的低壓低溫冷媒進行適當的預熱，以達到合適的中壓，由所述補氣口11提供給所述壓縮機1進行二次壓縮。

系統從外界環境吸收熱量通過冷凝器3傳遞熱量對油罐中原油進行加熱。在儲油罐7中采用冷凝器3，取代傳統的電加熱，增大了接觸面積，從而大大地提高了換熱效率，保證了儲油罐7內原油的均勻加熱。

利用板式換熱器8增加焓差，所述熱泵加熱裝置可以滿足較低環境溫度下空氣源熱泵的制熱正常運行，能達到較高能效，從而很好地提高了空氣源熱泵機組的氣候適應范圍。

為了給蒸發器盤管5除霜，保證蒸發器盤管5在較低環境溫度、較大環境濕度下能夠正常工作，所述熱泵加熱裝置的工作過程還包括除霜循環，所述壓縮機1的出口、所述四通閥2的D-E通路、所述蒸發器盤管5、所述膨脹閥4、 所述板式換熱器8、所述冷凝器3、所述四通閥2的C-S通路、所述氣液分離器6和所述壓縮機1的入口依次通過管路連通構成所述除霜循環。

環境溫度低、環境濕度大時蒸發器盤管5會結霜，此時需要進行除霜循環。冷媒在壓縮機1吸熱升溫后經四通閥2的D-E通路至蒸發器盤管5放熱，給蒸發器盤管5除霜。

為了使原油的加熱更加均勻，所述冷凝器3為豎直方向設置的蛇形盤管，且所述蛇形盤管的下端靠近所述儲油罐7的底部，所述蛇形盤管的上端靠近所述儲油罐7的頂部。

作為本實施方式的改進，冷媒采用制冷劑R410A。R410A是一種新型環保制冷劑，不破壞臭氧層，工作壓力為普通R22制冷劑的1.6倍左右，制冷(暖)效率高，提高熱泵性能，不破壞臭氧層。

作為本實施方式的改進，所述蛇形盤管為316不銹鋼鋼管，316不銹鋼鋼管的耐腐蝕性好，且高溫強度好，適合于原油儲油罐7內惡劣環境下使用。

為了方便監測儲油罐7內的原油溫度，所述儲油罐7內設置有溫度傳感器，所述溫度傳感器連接有控制器；所述控制器與所述壓縮機1連接，用于控制所述壓縮機1的啟停。

為了保溫，減少熱量損失，所述儲油罐7外壁上覆有保溫層。

作為本實施方式的改進，所述儲油罐7內壁上設置有支架，所述冷凝器3通過所述支架安裝于所述儲油罐7內。

如圖2所示，在另一實施方式中，冷媒由下至上通過所述蛇形盤管。儲油罐7底部先被加熱，儲油罐7底部的原油被加熱后密度變小，則底部的原油向上運動，這樣增加了儲油罐7內原油的流動和混合，使加熱更均勻。

以上所述，僅為本實用新型的具體實施方式，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。因此，本實用新型的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。