劉麗娟(第七采油廠規(guī)劃設(shè)計(jì)研究所， 黑龍江 大慶 163517)

0 引言

空化聚能加熱技術(shù)是一項(xiàng)全新概念的產(chǎn)熱技術(shù)，其產(chǎn)熱原理為：“聚能熱能發(fā)生器”在電磁力的作用下與液體作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，液體高速流經(jīng)“發(fā)生器”時(shí)，與“發(fā)生器”內(nèi)表面產(chǎn)生高速接觸摩擦，該區(qū)域的壓力會(huì)大大降低，產(chǎn)生接近真空的負(fù)壓，在接近負(fù)壓的條件下液體產(chǎn)生沸騰現(xiàn)象，并形成大量的低壓微小氣泡，這就是空穴即空化現(xiàn)象。在高壓水流的帶動(dòng)下，受周圍液體壓力的作用，這些空穴“氣泡”互相撞擊，急劇爆裂，形成強(qiáng)大的沖擊波，沖擊能量能夠極大地提高局部液體溫度，并在空穴撞擊時(shí)釋放出巨大能量，進(jìn)而使液體加熱。

以CAN-HEAT?聚能加熱裝置為例，30kW以上型號(hào)由雙臺(tái)或多臺(tái)并聯(lián)組成，其優(yōu)勢(shì)是多臺(tái)設(shè)備的使用性靈活，實(shí)際產(chǎn)能效果突出。如120kW可由3臺(tái)40kW設(shè)備組成，在剛?cè)攵瑫r(shí)天氣較暖，運(yùn)行1～2臺(tái)40kW設(shè)備即可滿足用戶室內(nèi)溫度需要，同時(shí)白天同夜間的室外溫度相差較大，即可白天投入較少設(shè)備運(yùn)行，夜晚增加設(shè)備來達(dá)到節(jié)能最大化；裝置可以根據(jù)季節(jié)不同，室外溫度的不同，晝夜溫差的不同，用調(diào)節(jié)回水溫度和分時(shí)段來控制主機(jī)的運(yùn)行，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的；例如：白天室外溫度高，可將回水溫度定在白天50度，夜間溫度低，可定在60度，這樣設(shè)備就會(huì)自動(dòng)按著時(shí)間進(jìn)行運(yùn)行，白天不會(huì)因溫度高熱浪費(fèi)能源；夜間不會(huì)因?yàn)闇囟鹊投械嚼?。同樣，在剛?cè)攵蜷_春時(shí)，可將回水溫度調(diào)低一些，冷的時(shí)候調(diào)高一些，這樣，既保證了供暖溫度，又達(dá)到節(jié)能的效果；該裝置采用微電腦自動(dòng)溫控，只需事先在控制系統(tǒng)上設(shè)置好指定溫度或時(shí)間控制即可運(yùn)行。PLC微電腦控制將會(huì)實(shí)現(xiàn)多臺(tái)設(shè)備的逐臺(tái)啟動(dòng)，最大程度保護(hù)電網(wǎng)，可根據(jù)回水溫度控制設(shè)備的運(yùn)行數(shù)量，PLC每過15分鐘掃描一次溫度信號(hào)，如溫度達(dá)到設(shè)定參數(shù)，即停止一臺(tái)設(shè)備運(yùn)行，如溫度信號(hào)未達(dá)到設(shè)定參數(shù)，將啟動(dòng)一臺(tái)設(shè)備。系統(tǒng)還設(shè)定了保護(hù)程序，設(shè)備在2個(gè)小時(shí)沒有運(yùn)行將會(huì)自動(dòng)報(bào)警，這樣最大程度上保正了設(shè)備以及供暖管線的平穩(wěn)、安全。

圖1 裝置示意圖

1 采暖工藝對(duì)比分析

聚能加熱裝置是一種新型的供熱方式，目前在二廠、四廠、六廠已經(jīng)廣泛應(yīng)用，逐漸取代電采暖和鍋爐采暖，我廠現(xiàn)在僅有738隊(duì)點(diǎn)應(yīng)用這種裝置，目前正在建設(shè)的720、723和727隊(duì)點(diǎn)由于無轉(zhuǎn)油站依托，規(guī)劃采用聚能加熱供熱方式。

1.1 聚能加熱裝置替代加熱爐現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

喇八注水站總采暖面積為886m2，采暖熱負(fù)荷約75.2kW，原供熱設(shè)備為0.29MW水套爐。2007年10月，在該站配置90kW聚能加熱裝置，開展現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。該系統(tǒng)由微電腦控制，現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)室外溫度設(shè)定采暖系統(tǒng)的臨界回水溫度，利用此臨界溫度來控制聚能加熱裝置的啟停。自投產(chǎn)以來，系統(tǒng)運(yùn)行狀況良好，加熱設(shè)備平均每天運(yùn)行9.6小時(shí)，室內(nèi)溫度均保持在24℃左右，達(dá)到了《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50019-2003的要求。聚能加熱裝置與原鍋爐供暖系統(tǒng)效益對(duì)比見表1。

聚能加熱裝置日均耗電718kWh ,每個(gè)采暖期耗電12.95×104kWh,節(jié)約天然氣14.5×104m3,折合標(biāo)煤約為179.85噸/年。在不考慮原鍋爐折舊的情況下，每年可節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用8.44萬元,間接減少CO2排放量471噸。

表1 聚能加熱裝置與原鍋爐系統(tǒng)效益對(duì)比表

1.2 聚能加熱裝置替代電采暖現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

喇37#配水間采暖面積為15m2，原采暖設(shè)備為2組3000W電散熱器。2008年3月，在該配水間設(shè)置5500W聚能加熱裝置替代電散熱器。運(yùn)行狀況良好，室內(nèi)溫度完全能夠達(dá)到規(guī)范要求。具體情況見表2。

表2 喇37#配水間 聚能加熱裝置與原電采暖系統(tǒng)效益對(duì)比表

聚能加熱裝置日均耗電30kWh，若采用該系統(tǒng)供暖，則每個(gè)采暖期節(jié)電1.4×104kWh，折合標(biāo)煤約為1.73噸。在不考慮電散熱器損壞、折舊的情況下，每年可節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用0.8萬元，間接減少CO2排放量4.5噸。

通過與電輻射采暖和鍋爐采暖相比，可以看出聚能加熱技術(shù)有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)雖然以電為動(dòng)力，但加熱物質(zhì)與傳熱介質(zhì)均為水，在油田常見液體中，水的比熱容最大，能存儲(chǔ)較大量的熱量。水加熱到設(shè)定溫度后，機(jī)器便停止運(yùn)行，而且可以利用峰谷電價(jià)差進(jìn)行智能化管理，大大節(jié)約了能源消耗。

(2)空化聚能的工作原理破壞了介質(zhì)水的結(jié)垢環(huán)境，使得結(jié)垢物質(zhì)無法粘附在加熱系統(tǒng)內(nèi)壁，水質(zhì)物化性質(zhì)不易發(fā)生變化，取消了軟化水處理裝置、過濾裝置和站內(nèi)的鍋爐崗，節(jié)省了設(shè)備費(fèi)和運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用。

(3)采用微電腦控制，可多機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行，提高了設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。安裝簡(jiǎn)便，設(shè)備內(nèi)部可設(shè)置水箱及匯水器，出水口及回水口可實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)行采暖設(shè)備的快速連接，并且無需改動(dòng)原有管線。

(4)不需要其他任何加熱元件，不會(huì)產(chǎn)生明火現(xiàn)象，最高回水溫度設(shè)定為60℃，系統(tǒng)工作壓力低于0.6MPa,不存在傳統(tǒng)加熱設(shè)備的安全隱患。與此同時(shí)，在水電分離情況下實(shí)現(xiàn)加熱過程，避免漏電現(xiàn)象帶來的安全隱患。

(5)新開發(fā)出機(jī)柜一體的靜音型聚能加熱裝置(規(guī)劃在720、723、727隊(duì)點(diǎn)采用)，和原產(chǎn)品(738隊(duì))相比，在保持了原來設(shè)備的所有優(yōu)點(diǎn)和功能外，使得設(shè)備體積更小，無噪音，安裝更方便，操作更簡(jiǎn)便。

(6)體積小，安裝方便 ；微電腦自動(dòng)控制，設(shè)定后自動(dòng)運(yùn)行，便于操作，人工費(fèi)用低；投資及運(yùn)行成本低、使用壽命長(zhǎng)。根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)合以及溫度要求，可以選擇不同型號(hào)的聚能加熱裝置，從而做到供于所需，在自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制下實(shí)現(xiàn)無人監(jiān)管運(yùn)行。聚能加熱裝置還可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)采暖與洗浴的雙重功能。

2 結(jié)語(yǔ)

(1)聚能加熱采暖系統(tǒng)相對(duì)于鍋爐采暖和電輻射器采暖具有高效節(jié)能、安全環(huán)保、經(jīng)濟(jì)節(jié)約的特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于距離熱源較遠(yuǎn)、相對(duì)獨(dú)立的中小規(guī)模建筑(采暖面積為60～4000m2)，如油田注水水質(zhì)站、前線隊(duì)點(diǎn)等。我廠今年及以后新建小隊(duì)點(diǎn)中無采暖依托的隊(duì)點(diǎn)和注水水質(zhì)站可優(yōu)先考慮應(yīng)用這種工藝。

(2)聚能加熱技術(shù)的特性決定其可應(yīng)用于民用加熱、采暖熱源等領(lǐng)域，亦可進(jìn)一步推廣應(yīng)用于管道液體加熱、洗井設(shè)備等領(lǐng)域。

[1]王穎.聚能加熱裝置供熱現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)[J].試驗(yàn)研究，2011，(7):25-29.

[2]陳振亮.注水站供熱系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].油氣田地面工程, 2011,(1):32-34.