彭旭

河南油田地?zé)峁┡到y(tǒng)的工藝設(shè)計

丁自富1宋衛(wèi)娟2彭旭2

1中國石化河南石油工程設(shè)計有限公司2中國石化河南油田地?zé)嶂行?/p>

根據(jù)河南油田近5年來的室外溫度繪制了水電小區(qū)的供暖熱負荷曲線，得出了采暖期所需供水溫度并優(yōu)化了的工藝流程：在供暖初期和末期，供水溫度為28℃時即可滿足室內(nèi)采暖需求，而在室外溫度最低時熱水地面輻射采暖所需供水溫度為36℃；在整個采暖期內(nèi)有20天時間采用地?zé)崴蛽Q熱器直接換熱的方式即可滿足采暖熱負荷需求，其余100天采暖期，采用換熱器+熱泵機組梯級利用地?zé)崴姆绞焦┡?。利用地?zé)崴礋岜妹抗┡究商娲鷺?biāo)準煤969.87t，減少CO2排放2344.67t，減少粉塵排放0.66t，減少SO2排放8.24t，減少NOx排放7.18t。

地?zé)崴?；熱負荷曲線；供水溫度；熱泵；供暖；工藝流程

地?zé)崾且环N無污染，可再生的清潔能源。河南油田魏崗地區(qū)地?zé)豳Y源儲量豐富，低溫地?zé)崴Y源量達1.1×1015kJ，相當(dāng)于0.36億噸標(biāo)準煤。為了開發(fā)利用地?zé)豳Y源，開展了地?zé)峁┡难芯俊?/p>

1 供暖熱負荷的確定與計算

河南油田水電小區(qū)棚戶區(qū)新建住宅506套，新增供暖面積4.55×104㎡，室內(nèi)供暖采用熱水地面敷設(shè)方式。冬季供暖室外計算溫度-2.1℃，室內(nèi)計算溫度18℃，小區(qū)供暖設(shè)計熱負荷1843kW。

為優(yōu)化供暖運行，選取小區(qū)所在地2008～2013年共5個供暖季節(jié)的室外溫度為參考對象。

對2008～2013年共5個供暖季日最高氣溫和日最低氣溫加權(quán)平均計算得出室外日平均溫度。同時，為了便于計算，以5天為一個小區(qū)段，將120天供暖期分為24段，計算所得熱負荷及設(shè)計熱負荷曲線，見圖1。

圖1 熱負荷曲線

從圖1可以看出，供暖期內(nèi)供暖熱負荷曲線近似為一開口向下的拋物線，實際計算峰值熱負荷為1836kW。

2 地?zé)峁┡に囋O(shè)計

2.1設(shè)計思路

根據(jù)供暖期熱負荷曲線并結(jié)合室內(nèi)地面構(gòu)造相關(guān)參數(shù)，可以計算出供暖期所需的供水溫度、供回水溫差及地?zé)崴疁亟担ú捎脫Q熱器直接供熱）。供水溫度、供回水溫差及地?zé)崴疁亟档淖兓€如圖2所示。在水源井單井流量為67t/h，井口出水溫度40℃的條件下，根據(jù)地?zé)崴疁亟担ò迨綋Q熱器換熱）得出供暖期內(nèi)地?zé)崴尫诺臒崃孔兓€，見圖3。通過對地?zé)崴芴峁┑臒崃孔兓€與熱負荷曲線的比較，可以確定工藝流程[1-4]。

圖2 供水溫度、供回水溫差及地?zé)崴疁亟店P(guān)系

從圖2中可以看出，供暖期所需供水溫度為一變化的曲線：供暖初期和末期，供水溫度為28℃時即可滿足室內(nèi)要求；而在室外溫度最低時熱水地面輻射采暖所需供水溫度為36℃。供回水溫差最大為10℃，最小為5℃。同時，在水源井單井流量為67t/h、井口出水溫度40℃情況下，隨著供暖期所需要的室內(nèi)供回水溫度的不同，地?zé)崴c板式換熱器換熱時，地?zé)崴钚囟冉禐?0℃，最大溫度降為15℃。

圖3 供暖期內(nèi)地?zé)崴尫诺臒崃孔兓€

從圖3中可以看出：在整個供暖期內(nèi)大概有20天時間采用地?zé)崴蛽Q熱器直接換熱的方式即可滿足供暖熱負荷需求；其余100天供暖期，地?zé)崴ò迨綋Q熱器換熱）所能提供的熱量已經(jīng)不能滿足供暖熱負荷需求，不足部分熱量由熱泵機組提供，即采用換熱器+熱泵機組梯級利用地?zé)崴姆绞焦┡?/p>

2.2 工藝流程

地?zé)峁┡に嚵鞒桃妶D4。從圖4可以看出，供暖初期和末期的20天供暖期擬采用地?zé)崴鸵患壈迨綋Q熱器2直接換熱的方式：40℃的地?zé)崴M入換熱量為1200kW的一級板式換熱器2，將流量為162t/h的供暖回水溫度由23℃提升為29℃。其余100天供暖期則采用地?zé)崴冗M入換熱量為800 kW的一級板式換熱器1，將流量為67t/h的供暖回水由28℃加熱到38℃，30℃的地?zé)崴S后進入換熱量為1000kW的二級板式換熱器加熱熱泵蒸發(fā)器端回水，熱泵（共2臺，單臺制熱量596 kW）再將熱量傳遞給28℃的供暖回水，使其溫度上升到38℃。用戶端循環(huán)的供暖循環(huán)水均為軟化水，避免了地?zé)崴畬艿赖母g。地?zé)嵛菜捎猛瑢踊毓嗵幚怼?/p>

圖4 地?zé)峁┡に嚵鞒?/p>

熱源供水溫度為38℃時，根據(jù)埋地供暖管道熱損失計算公式及采暖熱水焓降公式，可以計算出用戶入口處溫度為37.8℃，大于所需供水溫度（36℃），所以滿足要求。同理，也可計算出熱源供水溫度為29℃時，用戶入口處溫度為28.7℃，同樣滿足供水溫度需求。

3 結(jié)語

利用地?zé)崴礋岜霉┡抗┡究梢蕴娲鷺?biāo)準煤969.87t，減少CO2排放2344.67t，減少粉塵排放0.66t，減少SO2排放8.24t，減少NOx排放7.18t。因此，地?zé)峁┡侵档么罅ν茝V的低碳減排的供熱方式。

隨著能源資源消耗不斷增長，大氣污染防治壓力持續(xù)加大，以細顆粒物（PM2.5）為特征污染物的區(qū)域性復(fù)合型大氣灰霾污染問題日益突出，使用高效清潔的能源已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急。利用地?zé)崴礋岜霉┡粌H綠色低碳、節(jié)能減排而且符合國家能源開發(fā)政策。

[1]賈佩，張珂，時光偉．地?zé)崴Y(jié)合水源熱泵供暖的工程實例[J]．煤氣與熱力，2010，30（8）：A10-A13.

[2]劉雪玲，朱家玲．水源熱泵在冬季供暖中的應(yīng)用[J]．太陽能學(xué)報，2005，26（2）：262-265.

[3]馮渝榮．某節(jié)能小區(qū)水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)冬季采暖運行的經(jīng)濟分析[J]．制冷與空調(diào)，2002，2（4）：68-72.

[4]曹風(fēng)蘭，林建旺，王連成，等．地?zé)崴苯庸峁こ虒嵗齕J]．煤氣與熱力，2008，28（5）：A17-A20.

（欄目主持 張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.10.034