本實(shí)用新型屬于原油加熱裝置技術(shù)領(lǐng)域，更詳細(xì)地說涉及一種油田儲(chǔ)油罐熱泵加熱裝置。

背景技術(shù)：

在油田生產(chǎn)中，尤其是冬季生產(chǎn)中，儲(chǔ)油罐內(nèi)的原油在較低的溫度下黏度增高，流動(dòng)性下降，造成運(yùn)輸困難，影響正常的工作。為了不影響正常工作，需要對(duì)儲(chǔ)油罐內(nèi)存儲(chǔ)的原油進(jìn)行加熱，降低其黏度，提高流動(dòng)性，所以，儲(chǔ)油罐必須要安裝加熱裝置。原油儲(chǔ)油罐電加熱器已有很多種，基本上都是以傳統(tǒng)的電阻式加熱管為熱源。而常規(guī)電加熱在儲(chǔ)油罐環(huán)境下，制熱量小，傳熱不均勻，甚至達(dá)不到預(yù)期的溫度目標(biāo)是目前的主要問題。

傳統(tǒng)方法是采用在儲(chǔ)油罐內(nèi)部設(shè)置帶有絕緣套管的電加熱棒方式對(duì)單井儲(chǔ)油罐內(nèi)原油進(jìn)行加溫，此種電加熱棒加溫方式存在極大的弊端，當(dāng)電加熱棒外部絕緣套管破損后其破損處暴露于儲(chǔ)油罐內(nèi)，極易與儲(chǔ)油罐內(nèi)的可燃性氣體相接觸引起儲(chǔ)油罐爆炸，不僅為油田生產(chǎn)帶來經(jīng)濟(jì)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(shí)，采用電加熱棒為儲(chǔ)油罐加溫還存在電能消耗量大，成本高等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種油田儲(chǔ)油罐熱泵加熱裝置，以解決上述背景技術(shù)中提出的常規(guī)電加熱裝置在儲(chǔ)油罐環(huán)境下制熱量小、傳熱不均勻，甚至達(dá)不到預(yù)期的溫度目標(biāo)的缺陷。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：

一種油田儲(chǔ)油罐熱泵加熱裝置，包括壓縮機(jī)、四通閥、冷凝器、膨脹閥、蒸發(fā)器盤管和氣液分離器，所述冷凝器設(shè)置于儲(chǔ)油罐內(nèi)；所述冷凝器和所述蒸發(fā)器盤管之間的管路中設(shè)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(shè)置有電磁閥和補(bǔ)氣膨脹閥，所述電磁閥和所述補(bǔ)氣膨脹閥串連；且所述壓縮機(jī)中部設(shè)置有補(bǔ)氣口；

所述熱泵加熱裝置的工作過程包括制熱循環(huán)和中間補(bǔ)氣循環(huán)，所述壓縮機(jī)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(fā)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(jī)的入口依次通過管路連通構(gòu)成所述制熱循環(huán)；

所述壓縮機(jī)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(bǔ)氣膨脹閥、所述板式換熱器和所述壓縮機(jī)的補(bǔ)氣口依次通過管路連通構(gòu)成所述中間補(bǔ)氣循環(huán)。

所述板式換熱器一方面對(duì)所述制熱循環(huán)的回路的冷媒進(jìn)行節(jié)流前過冷，增大焓差；另一方面，對(duì)所述中間補(bǔ)氣循環(huán)的回路中經(jīng)過所述補(bǔ)氣膨脹閥降壓后的低壓低溫冷媒進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱，以達(dá)到合適的中壓，由所述補(bǔ)氣口提供給所述壓縮機(jī)進(jìn)行二次壓縮。系統(tǒng)從外界環(huán)境吸收熱量通過冷凝器傳遞熱量對(duì)油罐中原油進(jìn)行加熱。

在儲(chǔ)油罐中采用冷凝器進(jìn)行加熱，取代傳統(tǒng)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(chǔ)油罐內(nèi)原油的均勻加熱。冷凝器與原油直接換熱，與傳統(tǒng)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(huán)境溫度下空氣源熱泵的制熱正常運(yùn)行，能達(dá)到較高能效，從而很好地提高了空氣源熱泵機(jī)組的氣候適應(yīng)范圍。

為了給蒸發(fā)器盤管除霜，保證蒸發(fā)器盤管在較低環(huán)境溫度、較大環(huán)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(huán)，所述壓縮機(jī)的出口、所述四通閥的第三通路、所述蒸發(fā)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(jī)的入口依次通過管路連通構(gòu)成所述除霜循環(huán)。

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

更進(jìn)一步地，冷媒由下至上通過所述蛇形盤管。儲(chǔ)油罐底部先被加熱，儲(chǔ)油罐底部的原油被加熱后密度變小，則底部的原油向上運(yùn)動(dòng)，這樣增加了儲(chǔ)油罐內(nèi)原油的流動(dòng)和混合，使加熱更均勻。

進(jìn)一步地，冷媒采用制冷劑R410A。R410A是一種新型環(huán)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(jìn)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(qiáng)度好，適合于原油儲(chǔ)油罐內(nèi)惡劣環(huán)境下使用。

進(jìn)一步地，所述冷凝器為水平方向設(shè)置的蛇形盤管，且所述蛇形盤管的體積與所述儲(chǔ)油罐的容積相適應(yīng)，能夠充分均勻地加熱儲(chǔ)油罐內(nèi)的原油。

為了方便監(jiān)測(cè)儲(chǔ)油罐內(nèi)的原油溫度，所述儲(chǔ)油罐內(nèi)設(shè)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(jī)連接，用于控制所述壓縮機(jī)的啟停。

為了保溫，減少熱量損失，所述儲(chǔ)油罐外壁上覆有保溫層。

進(jìn)一步地，所述儲(chǔ)油罐內(nèi)壁上設(shè)置有支架，所述冷凝器通過所述支架安裝于所述儲(chǔ)油罐內(nèi)。

本實(shí)用新型的有益效果為：

(1)熱泵加熱裝置的冷凝器設(shè)置于儲(chǔ)油罐內(nèi)，冷凝器能充分與黏度較高的原油接觸進(jìn)行熱交換，大大提高換熱效率；與傳統(tǒng)電加熱方式相比安全性和穩(wěn)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(huán)境溫度下熱泵加熱裝置的制熱正常運(yùn)行，能達(dá)到較高能效，從而很好地提高了空氣源熱泵機(jī)組的氣候適應(yīng)范圍；

(3)熱泵加熱裝置的工作過程還包括除霜循環(huán)，保證蒸發(fā)器盤管在較低環(huán)境溫度、較大環(huán)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(dá)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(chǔ)油罐內(nèi)設(shè)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(jī)連接，便于控制壓縮機(jī)的啟停。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)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(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是冷媒由下至上通過蛇形盤管時(shí)的油田儲(chǔ)油罐熱泵加熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中1-壓縮機(jī)；2-四通閥；3-冷凝器；4-膨脹閥；5-蒸發(fā)器盤管；6-氣液分離器；7-儲(chǔ)油罐；8-板式換熱器；9-電磁閥；10-補(bǔ)氣膨脹閥；11-補(bǔ)氣口。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所得到的所有其它實(shí)施方式，都屬于本實(shí)用新型所保護(hù)的范圍。

如圖1所示，給出了一種油田儲(chǔ)油罐7熱泵加熱裝置，包括壓縮機(jī)1、四通閥2、冷凝器3、膨脹閥4、蒸發(fā)器盤管5和氣液分離器6，所述冷凝器3設(shè)置于儲(chǔ)油罐7內(nèi)；所述冷凝器3和所述蒸發(fā)器盤管5之間的管路中設(shè)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(shè)置有電磁閥9和補(bǔ)氣膨脹閥10，所述電磁閥9和所述補(bǔ)氣膨脹閥10串連；且所述壓縮機(jī)1中部設(shè)置有補(bǔ)氣口11；

所述熱泵加熱裝置的工作過程包括制熱循環(huán)和中間補(bǔ)氣循環(huán)，所述壓縮機(jī) 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(fā)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(jī)1的入口依次通過管路連通構(gòu)成所述制熱循環(huán)；

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

所述壓縮機(jī)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(bǔ)氣膨脹閥10、所述板式換熱器8和所述壓縮機(jī)1的補(bǔ)氣口11依次通過管路連通構(gòu)成所述中間補(bǔ)氣循環(huán)。

中間補(bǔ)氣循環(huán)中，從冷凝器3換熱后的冷媒經(jīng)過電磁閥9補(bǔ)氣后經(jīng)過補(bǔ)氣膨脹閥10降壓，再經(jīng)板式換熱器8對(duì)制熱主流路進(jìn)行冷卻，補(bǔ)氣循環(huán)回路吸熱升溫后返回壓縮機(jī)1進(jìn)行二次壓縮。

所述板式換熱器8一方面對(duì)所述制熱循環(huán)的回路的冷媒進(jìn)行節(jié)流前過冷，增大焓差；另一方面，對(duì)所述中間補(bǔ)氣循環(huán)的回路中經(jīng)過所述補(bǔ)氣膨脹閥10降壓后的低壓低溫冷媒進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱，以達(dá)到合適的中壓，由所述補(bǔ)氣口11提供給所述壓縮機(jī)1進(jìn)行二次壓縮。

系統(tǒng)從外界環(huán)境吸收熱量通過冷凝器3傳遞熱量對(duì)油罐中原油進(jìn)行加熱。在儲(chǔ)油罐7中采用冷凝器3，取代傳統(tǒng)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(chǔ)油罐7內(nèi)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(huán)境溫度下空氣源熱泵的制熱正常運(yùn)行，能達(dá)到較高能效，從而很好地提高了空氣源熱泵機(jī)組的氣候適應(yīng)范圍。

為了給蒸發(fā)器盤管5除霜，保證蒸發(fā)器盤管5在較低環(huán)境溫度、較大環(huán)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(huán)，所述壓縮機(jī)1的出口、所述四通閥2的D-E通路、所述蒸發(fā)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(jī)1的入口依次通過管路連通構(gòu)成所述除霜循環(huán)。

環(huán)境溫度低、環(huán)境濕度大時(shí)蒸發(fā)器盤管5會(huì)結(jié)霜，此時(shí)需要進(jìn)行除霜循環(huán)。冷媒在壓縮機(jī)1吸熱升溫后經(jīng)四通閥2的D-E通路至蒸發(fā)器盤管5放熱，給蒸發(fā)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(shè)置的蛇形盤管，且所述蛇形盤管的下端靠近所述儲(chǔ)油罐7的底部，所述蛇形盤管的上端靠近所述儲(chǔ)油罐7的頂部。

作為本實(shí)施方式的改進(jìn)，冷媒采用制冷劑R410A。R410A是一種新型環(huán)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(shí)施方式的改進(jìn)，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(qiáng)度好，適合于原油儲(chǔ)油罐7內(nèi)惡劣環(huán)境下使用。

為了方便監(jiān)測(cè)儲(chǔ)油罐7內(nèi)的原油溫度，所述儲(chǔ)油罐7內(nèi)設(shè)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(jī)1連接，用于控制所述壓縮機(jī)1的啟停。

為了保溫，減少熱量損失，所述儲(chǔ)油罐7外壁上覆有保溫層。

作為本實(shí)施方式的改進(jìn)，所述儲(chǔ)油罐7內(nèi)壁上設(shè)置有支架，所述冷凝器3通過所述支架安裝于所述儲(chǔ)油罐7內(nèi)。

如圖2所示，在另一實(shí)施方式中，冷媒由下至上通過所述蛇形盤管。儲(chǔ)油罐7底部先被加熱，儲(chǔ)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(yùn)動(dòng)，這樣增加了儲(chǔ)油罐7內(nèi)原油的流動(dòng)和混合，使加熱更均勻。

以上所述，僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。