一種用于確定余熱回收裝置熱負(fù)荷的系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于確定余熱回收裝置熱負(fù)荷的系統(tǒng)及方法，其特征在于：它包括一余熱回收裝置，在余熱回收裝置上通過一熱介質(zhì)出口管線連接一熱用戶組的一端，熱用戶組的另一端通過一熱介質(zhì)入口管線與余熱回收裝置連接；在熱介質(zhì)出口管線上設(shè)置有一壓差流量計和一第一溫度測量裝置，在熱介質(zhì)入口管線上設(shè)置有一第二溫度測量裝置，在余熱回收裝置上設(shè)置有一高溫?zé)煔馊肟诠芫€和一低溫?zé)煔夥趴展芫€，在熱介質(zhì)入口管線上設(shè)置有一熱介質(zhì)循環(huán)泵。熱用戶組包括一個以上并聯(lián)連接的熱用戶，每一熱用戶均通過一第一管線支路分別與熱介質(zhì)出口管線和熱介質(zhì)入口管線連接，在每一第一管線支路上靠近熱介質(zhì)出口管線的位置設(shè)置有一液體流量計和一溫度計，在靠近熱介質(zhì)入口管線的位置設(shè)置有另一溫度計。
【專利說明】
一種用于確定余熱回收裝置熱負(fù)荷的系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于確定余熱回收裝置熱負(fù)荷的系統(tǒng)及方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]海上油氣田的開發(fā)一般需要在平臺上單獨配置透平發(fā)電機組，并且采用平臺伴生氣作為燃料氣發(fā)電，透平發(fā)電機組排放的高溫?zé)煔饪梢酝ㄟ^余熱回收裝置加熱導(dǎo)熱油，從而給平臺上各個熱用戶(比如油氣分離器前使用的加熱器)提供熱負(fù)荷。在海上油田開發(fā)設(shè)計階段，首先根據(jù)平臺主要熱用戶的熱負(fù)荷需求，然后再根據(jù)透平發(fā)電機組的數(shù)量和運行負(fù)荷率等情況合理選擇余熱回收裝置的規(guī)格和數(shù)量。其中，熱用戶熱負(fù)荷的需求計算是余熱回收裝置選型的基礎(chǔ)。
[0003]另外，在海上油田開發(fā)設(shè)計階段需要根據(jù)油氣田的配產(chǎn)、流體需要被加熱的溫升、 流體組分和流體物性等參數(shù)并通過HYSYS軟件計算熱用戶的熱負(fù)荷。但是，油氣田投產(chǎn)后由于油藏實際產(chǎn)量與預(yù)測產(chǎn)量之間存在差異，將會導(dǎo)致熱介質(zhì)系統(tǒng)中各個熱用戶的實際熱負(fù)荷需求與設(shè)計值之間產(chǎn)生較大的差異，因此及時和準(zhǔn)確掌握平臺熱介質(zhì)系統(tǒng)的熱負(fù)荷對于評估設(shè)備選型的合理性以及優(yōu)化設(shè)計階段熱負(fù)荷的計算方法都有參考價值。如果仍然按照設(shè)計階段根據(jù)配產(chǎn)和油氣物性等參數(shù)并借助HYSYS軟件進行模擬計算，該方法則比較復(fù)雜， 且不能對整個熱介質(zhì)系統(tǒng)的熱負(fù)荷進行一次性計算，更不便于現(xiàn)場操作人員及時掌握總的熱負(fù)荷或者單個熱用戶的熱負(fù)荷需求。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種準(zhǔn)確性高且簡單快捷的用于確定余熱回收裝置熱負(fù)荷的系統(tǒng)及方法。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:一種用于確定余熱回收裝置熱負(fù)荷的系統(tǒng)，其特征在于:它包括一余熱回收裝置，在所述余熱回收裝置上通過一熱介質(zhì)出口管線連接一熱用戶組的一端，所述熱用戶組的另一端通過一熱介質(zhì)入口管線與所述余熱回收裝置連接;在所述熱介質(zhì)出口管線上設(shè)置有一壓差流量計和一第一溫度測量裝置，在所述熱介質(zhì)入口管線上設(shè)置有一第二溫度測量裝置，在所述余熱回收裝置上設(shè)置有一高溫?zé)煔馊肟诠芫€和一低溫?zé)煔夥趴展芫€，在所述熱介質(zhì)入口管線上設(shè)置有一熱介質(zhì)循環(huán)栗。
[0006]所述熱用戶組包括一個以上并聯(lián)連接的熱用戶，每一所述熱用戶均通過一第一管線支路分別與所述熱介質(zhì)出口管線和所述熱介質(zhì)入口管線連接，在每一所述第一管線支路上靠近所述熱介質(zhì)出口管線的位置設(shè)置有一液體流量計和一溫度計，在每一所述第一管線支路上靠近所述熱介質(zhì)入口管線的位置設(shè)置有另一溫度計。
[0007]在所述熱用戶組上并聯(lián)連接一兩端與所述接熱介質(zhì)出口管線和所述熱介質(zhì)入口管線連接的第二管線支路，在所述第二管線支路上設(shè)置有一差壓控制閥，在所述差壓控制閥上并聯(lián)連接一壓差顯示變送器。
[0008]在所述高溫?zé)煔馊肟诠芫€上設(shè)置有一擋板閥，在所述高溫?zé)煔馊肟诠芫€和所述低溫?zé)煔夥趴展芫€之間設(shè)置有一與所述擋板閥相連接的煙氣旁通管線支路。
[0009]所述壓差流量計為差壓式流量計，所述壓差流量計前直管段的長度為所述熱介質(zhì)出口管線直徑的10倍，所述壓差流量計后直管段的長度為所述熱介質(zhì)出口管線直徑的3倍。 [〇〇1〇]在所述余熱回收裝置內(nèi)設(shè)置有一與所述第一管線連通的爐膛，在所述爐膛內(nèi)設(shè)置有用于盛放熱介質(zhì)油的盤管。
[0011]所述熱介質(zhì)循環(huán)栗為離心栗。
[0012]所述熱用戶為換熱器或加熱器。
[0013] —種用于確定余熱回收裝置熱負(fù)荷的方法，其包括以下步驟:
[0014]1)記錄壓差流量計的壓差數(shù)值a p5、第一溫度測量裝置的溫度值T6和第二溫度測量裝置的溫度值T7,并計算兩溫度值T6和T7的平均值Tto，所依據(jù)的公式如下:
[0015]T，=(T6+T7)/2
[0016] 其中，Tflt的單位為°(:;[〇〇17] 2)查找Tto對應(yīng)溫度下熱介質(zhì)出口管線內(nèi)熱介質(zhì)的比熱C和密度P;
[0018] 3)根據(jù)余熱回收裝置設(shè)定的額定熱介質(zhì)循環(huán)量Vt旋和壓差流量計的額定壓差數(shù)值 Ap額g，計算熱介質(zhì)出口管線內(nèi)熱介質(zhì)的實際流量％?，所依據(jù)的公式如下:
[0019]A P5/ A P客旋=(V賽示/V|旋)2
[0020]其中，％?和V|旋的單位分別為m3/h;
[0021]4)計算整個余熱回收裝置的熱負(fù)荷如、，所依據(jù)的計算公式如下:
[0022]Q^=Cp%|示(T6-T7 )/3600[0〇23] 其中，C的單位為kj/kg ? °C，P的單位為kg/m3，Q^的單位為kw。
[0024]在所述步驟4)中，計算流經(jīng)每一熱用戶的熱負(fù)荷Q單，所依據(jù)的公式如下:
[0025]Q單=CpVn(Ti2-Ti3)/3600[0〇26]其中，Q單的單位為kW，Ti2為熱用戶所在第一管線支路上靠近熱介質(zhì)出口管線的溫度值，T13為熱用戶所在第一管線支路上靠近熱介質(zhì)入口管線的溫度值，Vn為流經(jīng)熱用戶的熱介質(zhì)流量，Vn單位為m3/h。
[0027]本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點:1、本發(fā)明系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置一余熱回收裝置，在余熱回收裝置上通過一熱介質(zhì)出口管線連接一熱用戶組的一端，熱用戶組的另一端通過一熱介質(zhì)入口管線與余熱回收裝置連接，在熱介質(zhì)出口管線上設(shè)置有一壓差流量計和一溫度測量裝置，在熱介質(zhì)入口管線上設(shè)置有一溫度測量裝置，在余熱回收裝置上設(shè)置有一高溫?zé)煔馊肟诠芫€和一低溫?zé)煔夥趴展芫€，在熱介質(zhì)入口管線上設(shè)置有一熱介質(zhì)循環(huán)栗，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。2、本發(fā)明在高溫?zé)煔馊肟诠芫€上設(shè)置有一擋板閥，通過控制擋板閥的開度來控制進入余熱回收裝置內(nèi)的高溫?zé)煔饬髁?，從而能夠?qū)崿F(xiàn)熱介質(zhì)出口管線內(nèi)熱介質(zhì)溫度的穩(wěn)定。3、本發(fā)明設(shè)置有一與擋板閥相連接的煙氣旁通管線支路，當(dāng)溫度測量裝置的溫度高于設(shè)定值時，多余的高溫氣體則可以通過煙氣旁通管線支路放空，從而能夠降低熱介質(zhì)出口管線內(nèi)熱介質(zhì)的溫度。4、本發(fā)明在差壓控制閥上并聯(lián)連接一壓差顯示變送器，通過壓差顯示變送器調(diào)節(jié)管線支路中的熱介質(zhì)壓力，用于平衡與每一熱用戶連接的管線支路的壓力。5、本發(fā)明方法利用直接記錄壓差式流量計的壓差數(shù)值和溫度測量裝置上的溫度值，計算熱介質(zhì)出口管線內(nèi)熱介質(zhì)的實際流量，從而能夠準(zhǔn)確和快速地確定系統(tǒng)中總的熱負(fù)荷，本發(fā)明利于現(xiàn)場工作人員的直接操作，簡潔高效。6、本發(fā)明方法利用直接記錄液體流量計的流量和溫度計的溫度，能夠準(zhǔn)確和快速地確定每一熱用戶的熱負(fù)荷?！靖綀D說明】[0〇28]圖1是本發(fā)明的流程不意圖【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。
[0030]如圖1所示，本發(fā)明提出了一種用于確定余熱回收裝置熱負(fù)荷的系統(tǒng)，它包括一余熱回收裝置1，在余熱回收裝置1上通過一熱介質(zhì)出口管線2連接一熱用戶組3的一端，熱用戶組3的另一端通過一熱介質(zhì)入口管線4與余熱回收裝置1連接。在熱介質(zhì)出口管線2上設(shè)置有一壓差流量計5和一溫度測量裝置6,分別用于測量熱介質(zhì)的流量和溫度。在熱介質(zhì)入口管線4上設(shè)置有一溫度測量裝置7。在余熱回收裝置1上設(shè)置有一高溫?zé)煔馊肟诠芫€8和一低溫?zé)煔夥趴展芫€9。在熱介質(zhì)入口管線4上設(shè)置有一熱介質(zhì)循環(huán)栗10,能夠?qū)臒嵊脩艚M3流出的熱介質(zhì)進行增壓并將其輸送至余熱回收裝置1，而后與余熱回收裝置1內(nèi)的高溫?zé)煔膺M行換熱。
[0031]上述實施例中，熱用戶組3包括一個以上并聯(lián)連接的熱用戶31，每一熱用戶31均通過管線支路分別與熱介質(zhì)出口管線2和熱介質(zhì)入口管線4連接。在每一管線支路上靠近熱介質(zhì)出口管線2的位置設(shè)置有一液體流量計11和一溫度計12,分別用于測量流入熱用戶31的熱介質(zhì)的流量和溫度。在每一管線支路上靠近熱介質(zhì)入口管線4的位置設(shè)置有一溫度計13， 用于測量流出熱用戶31的熱介質(zhì)的溫度。
[0032]上述實施例中，在熱用戶組3上并聯(lián)連接一兩端與接熱介質(zhì)出口管線2和熱介質(zhì)入口管線4連接的管線支路14,在管線支路14上設(shè)置有一差壓控制閥15。在差壓控制閥15上并聯(lián)連接一壓差顯示變送器16,通過壓差顯示變送器16調(diào)節(jié)管線支路14中的熱介質(zhì)壓力，用于平衡與每一熱用戶31連接的管線支路的壓力。
[0033]上述實施例中，在高溫?zé)煔馊肟诠芫€8上設(shè)置有一擋板閥17,通過控制擋板閥17的開度來控制進入余熱回收裝置1內(nèi)的高溫?zé)煔饬髁?，從而能夠?qū)崿F(xiàn)熱介質(zhì)出口管線2內(nèi)熱介質(zhì)溫度的穩(wěn)定。在高溫?zé)煔馊肟诠芫€8和低溫?zé)煔夥趴展芫€9之間設(shè)置有一與擋板閥17相連接的煙氣旁通管線支路18,當(dāng)溫度測量裝置6的溫度高于設(shè)定值時，多余的高溫氣體則可以通過煙氣旁通管線支路18放空，從而能夠降低熱介質(zhì)出口管線2內(nèi)熱介質(zhì)的溫度。
[0034]上述實施例中，壓差流量計5為差壓式流量計。壓差流量計5前直管段的長度為熱介質(zhì)出口管線2直徑的10倍，后直管段的長度為熱介質(zhì)出口管線2直徑的3倍。[〇〇35]上述實施例中，熱介質(zhì)循環(huán)栗10為離心栗。
[0036]上述實施例中，在余熱回收裝置1內(nèi)設(shè)置有一與高溫?zé)煔馊肟诠芫€8連通的爐膛， 在爐膛內(nèi)設(shè)置有用于盛放熱介質(zhì)油的盤管。
[0037]上述實施例中，熱用戶31為換熱器或加熱器，能夠利用熱介質(zhì)油對流經(jīng)其中的被加熱流體加熱，以達到設(shè)定的溫度。
[0038]本發(fā)明使用時，引自透平發(fā)電機組的高溫?zé)煔馔ㄟ^擋板閥17進入余熱回收裝置1 的爐膛內(nèi)，并加熱位于爐膛內(nèi)盤管里的熱介質(zhì)油，然后低溫?zé)煔馔ㄟ^低溫?zé)煔夥趴展芫€9排出。熱介質(zhì)油被加熱到一個設(shè)定的溫度值，可以通過控制擋板閥17的開度來控制進入余熱回收裝置1內(nèi)的高溫?zé)煔饬髁?，從而能夠?qū)崿F(xiàn)熱介質(zhì)出口管線2內(nèi)的熱介質(zhì)的溫度穩(wěn)定。熱介質(zhì)出口管線2內(nèi)的熱介質(zhì)流經(jīng)每一液體流量計11和溫度計12，而后流入熱用戶31進行換熱，繼而流經(jīng)溫度計13。最后，與各個熱用戶31內(nèi)的換熱流體進行換熱后的熱介質(zhì)統(tǒng)一由熱介質(zhì)循環(huán)栗10增壓后輸送至余熱回收裝置1內(nèi)，如此便完成了熱介質(zhì)系統(tǒng)的整個循環(huán)換熱過程。
[0039]在上述系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提出了一種用于確定余熱回收裝置熱負(fù)荷的方法，其包括以下步驟:
[0040]1)記錄壓差流量計5的壓差數(shù)值A(chǔ) P5、溫度測量裝置6的溫度值T6和溫度測量裝置7 的溫度值T7,并計算兩溫度值T6和T7的平均值Tto，所依據(jù)的公式如下:[0041 ]T^=(T6+T7)/2[〇〇42]其中，T■的單位為。C。
[0043]2)查找Tflt對應(yīng)溫度下熱介質(zhì)出口管線2內(nèi)熱介質(zhì)的比熱C和密度P。
[0044]3)根據(jù)余熱回收裝置1設(shè)定的額定熱介質(zhì)循環(huán)量Vt旋和壓差流量計5的額定壓差數(shù)值A(chǔ)pt旋，計算熱介質(zhì)出口管線2內(nèi)熱介質(zhì)的實際流量％?，所依據(jù)的公式如下:[〇〇45]A P5/ A P客旋=(V賽示/V|旋)2
[0046]其中，V_#PV|旋的單位均為m3/h。
[0047]4)計算整個余熱回收裝置1的熱負(fù)荷如.，所依據(jù)的計算公式如下:
[0048]Q^=Cp%|示(T6-T7 )/3600[0〇49]其中，C的單位為kj/kg ? °C，P的單位為kg/m3，Q^的單位為kw。[〇〇5〇]上述實施例中，計算流經(jīng)每一熱用戶31的熱負(fù)荷Q單，所依據(jù)的公式如下:
[0051]Q單=CpVn(Ti2-Ti3)/3600[〇〇52]其中，Q單的單位為kW，T12為熱用戶31所在管線支路上靠近熱介質(zhì)出口管線2的溫度值，T13為熱用戶31所在管線支路上靠近熱介質(zhì)入口管線4的溫度值，Vn為流經(jīng)熱用戶31的熱介質(zhì)流量，Vn單位為m3/h。[〇〇53]上述各實施例僅用于說明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進行的等同變換和改進，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護范圍之外。
【主權(quán)項】
1.一種用于確定余熱回收裝置熱負(fù)荷的系統(tǒng)，其特征在于:它包括一余熱回收裝置，在 所述余熱回收裝置上通過一熱介質(zhì)出口管線連接一熱用戶組的一端，所述熱用戶組的另一 端通過一熱介質(zhì)入口管線與所述余熱回收裝置連接;在所述熱介質(zhì)出口管線上設(shè)置有一壓 差流量計和一第一溫度測量裝置，在所述熱介質(zhì)入口管線上設(shè)置有一第二溫度測量裝置， 在所述余熱回收裝置上設(shè)置有一高溫?zé)煔馊肟诠芫€和一低溫?zé)煔夥趴展芫€，在所述熱介質(zhì) 入口管線上設(shè)置有一熱介質(zhì)循環(huán)栗。2.如權(quán)利要求1所述的一種用于確定余熱回收裝置熱負(fù)荷的系統(tǒng)，其特征在于:所述熱 用戶組包括一個以上并聯(lián)連接的熱用戶，每一所述熱用戶均通過一第一管線支路分別與所 述熱介質(zhì)出口管線和所述熱介質(zhì)入口管線連接，在每一所述第一管線支路上靠近所述熱介 質(zhì)出口管線的位置設(shè)置有一液體流量計和一溫度計，在每一所述第一管線支路上靠近所述 熱介質(zhì)入口管線的位置設(shè)置有另一溫度計。3.如權(quán)利要求1所述的一種用于確定余熱回收裝置熱負(fù)荷的系統(tǒng)，其特征在于:在所述 熱用戶組上并聯(lián)連接一兩端與所述接熱介質(zhì)出口管線和所述熱介質(zhì)入口管線連接的第二 管線支路，在所述第二管線支路上設(shè)置有一差壓控制閥，在所述差壓控制閥上并聯(lián)連接一 壓差顯示變送器。4.如權(quán)利要求1所述的一種用于確定余熱回收裝置熱負(fù)荷的系統(tǒng)，其特征在于:在所述 高溫?zé)煔馊肟诠芫€上設(shè)置有一擋板閥，在所述高溫?zé)煔馊肟诠芫€和所述低溫?zé)煔夥趴展芫€ 之間設(shè)置有一與所述擋板閥相連接的煙氣旁通管線支路。5.如權(quán)利要求1所述的一種用于確定余熱回收裝置熱負(fù)荷的系統(tǒng)，其特征在于:所述壓 差流量計為差壓式流量計，所述壓差流量計前直管段的長度為所述熱介質(zhì)出口管線直徑的 10倍，所述壓差流量計后直管段的長度為所述熱介質(zhì)出口管線直徑的3倍。6.如權(quán)利要求1所述的一種用于確定余熱回收裝置熱負(fù)荷的系統(tǒng)，其特征在于:在所述 余熱回收裝置內(nèi)設(shè)置有一與所述第一管線連通的爐膛，在所述爐膛內(nèi)設(shè)置有用于盛放熱介 質(zhì)油的盤管。7.如權(quán)利要求1所述的一種用于確定余熱回收裝置熱負(fù)荷的系統(tǒng)，其特征在于:所述熱 介質(zhì)循環(huán)栗為離心栗。8.如權(quán)利要求2所述的一種用于確定余熱回收裝置熱負(fù)荷的系統(tǒng)，其特征在于:所述熱 用戶為換熱器或加熱器。9.一種基于權(quán)利要求1?8任一項所述系統(tǒng)的用于確定余熱回收裝置熱負(fù)荷的方法，其 包括以下步驟:1)記錄壓差流量計的壓差數(shù)值A(chǔ)P5、第一溫度測量裝置的溫度值T6和第二溫度測量裝 置的溫度值T7,并計算兩溫度值T6和T7的平均值Tto，所依據(jù)的公式如下:(T6+T7)/2其中，的單位為°(:;2)查找Tto對應(yīng)溫度下熱介質(zhì)出口管線內(nèi)熱介質(zhì)的比熱C和密度P;3)根據(jù)余熱回收裝置設(shè)定的額定熱介質(zhì)循環(huán)量Vt旋和壓差流量計的額定壓差數(shù)值A(chǔ) P客旋，計算熱介質(zhì)出口管線內(nèi)熱介質(zhì)的實際流量％1 示，所依據(jù)的公式如下:AP5/APi?g=其中，示和的單位均為m3/h;4)計算整個余熱回收裝置的熱負(fù)荷如.，所依據(jù)的計算公式如下:Q^=Cp%?(T6-T7 )/3600其中，C的單位為kj/kg ? °C，P的單位為kg/m3，Q^的單位為kW。10.如權(quán)利要求9所述的一種用于確定余熱回收裝置熱負(fù)荷的方法，其特征在于:在所 述步驟4)中，計算流經(jīng)每一熱用戶的熱負(fù)荷Q單，所依據(jù)的公式如下: Q^=CpVh(Ti2-Ti3)/3600其中，Q單的單位為kW，T12為熱用戶所在第一管線支路上靠近熱介質(zhì)出口管線的溫度值， T13為熱用戶所在第一管線支路上靠近熱介質(zhì)入口管線的溫度值，Vn為流經(jīng)熱用戶的熱介 質(zhì)流量，Vii單位為m3/h。
【文檔編號】F02G5/02GK105971766SQ201610325996
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月17日
【發(fā)明人】于邦廷, 金丹, 杜佳, 安維崢, 徐海波, 王文祥, 洪毅, 徐正海
【申請人】中國海洋石油總公司, 中海油研究總院