申请/专利权人：中国石油化工股份有限公司;中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院

申请日：2017-06-26

公开（公告）日：2020-10-20

公开（公告）号：CN109114580B

主分类号：F24H7/04(20060101)

分类号：F24H7/04(20060101);F23J15/06(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.10.20#授权;2019.01.25#实质审查的生效;2019.01.01#公开

摘要：本发明公开一种余热回收装置，包括导热油烟气换热器、导热油泵、导热油原油换热器、导热油注入系统、汽水换热器和热泵。余热回收装置包括两级换热系统：即包括导热油烟气换热器、导热油泵、导热油原油换热器、导热油注入系统的高温烟气换热系统和包括汽水换热器和热泵的低温烟气换热系统，高温烟气换热系统实现对高温烟气的余热利用，可对低温原油进行加热，低温烟气换热系统实现对中低温烟气的余热利用，可对生产或生活废水进行加热，为平台提供生产及生活热水。通过两级换热系统，可以最大限度的吸收烟气余热资源，实现高温加热原油和提供平台生产及生活用水的目的。

主权项：1.一种余热回收装置，包括导热油烟气换热器1、导热油泵2、导热油原油换热器3、导热油注入系统4、汽水换热器5和热泵6；其中，所述导热油烟气换热器1设有第一烟气入口1a、第一烟气出口1b、第一导热油入口1c和第一导热油出口1d，所述导热油原油换热器3设有低温原油入口3a、高温原油出口3b、第二导热油入口3c和第二导热油出口3d，所述汽水换热器5设有第二烟气入口5a、第二烟气出口5b、第一介质入口5c、第一介质出口5d，所述热泵6设有蒸发器入口6a、蒸发器出口6b、冷凝器入口6c、冷凝器出口6d；所述导热油烟气换热器1的第一烟气出口1b连接至所述汽水换热器5的第二烟气入口5a，第一导热油入口1c连接至所述导热油泵2的出口，第一导热油出口1d连接至所述导热油原油换热器3的第二导热油入口3c；所述导热油原油换热器3的第二导热油出口3d连接至所述导热油泵2的入口，所述导热油注入系统4连接至所述第二导热油出口3d和所述导热油泵2的入口之间的管道，用于储存和向所述导热油泵-2注入导热油；所述汽水换热器5的第一介质入口5c连接至所述热泵6的蒸发器出口6b，第一介质出口5d连接至所述热泵6的蒸发器入口6a；所述第一烟气入口1a用于连接至燃气透平的烟气出口；所述燃气透平的烟气出口连接至所述汽水换热器5的第二烟气入口5a；所述燃气透平的烟气出口与所述汽水换热器5的第二烟气入口5a之间设有控制阀；所述热泵6的冷凝器入口6c用于连接至废水管线；所述热泵6的冷凝器出口6d用于连接至用水管线。

全文数据：余热回收装置技术领域本发明涉及热能开发利用技术领域，更具体地，涉及一种余热回收装置。背景技术燃气透平作为海洋平台最常用的主电站形式，为主电站系统、油气处理系统、公用系统等提供电能。其排放的烟气成为海洋平台品味最高、余热量最大的余热资源。据调研，目前海上平台余热利用主要包括导热油系统回收燃机排气余热、溴化锂吸收式空调机组吸收烟气余热等方式。这几种技术仅对高温烟气进行初步利用，利用率较低，造成极大的资源浪费，其外排烟气中仍有较大的能源利用空间。因此，期待一种利用效率更高的海上平台余热利用系统。发明内容本发明的目的是提供一种余热回收装置，其对不同温度的烟气进行梯度利用，从而能够最大限度的吸收燃气透平的烟气余热资源。本发明采用以下解决方案：一种余热回收装置，包括导热油烟气换热器、导热油泵、导热油原油换热器、导热油注入系统、汽水换热器和热泵；其中，所述导热油烟气换热器设有第一烟气入口、第一烟气出口、第一导热油入口和第一导热油出口，所述导热油原油换热器设有低温原油入口、高温原油出口、第二导热油入口和第二导热油出口，所述汽水换热器设有第二烟气入口、第二烟气出口、第一介质入口、第一介质出口，所述热泵设有蒸发器入口、蒸发器出口、冷凝器入口、冷凝器出口；所述导热油烟气换热器的第一烟气出口连接至所述汽水换热器的第二烟气入口，第一导热油入口连接至所述导热油泵的出口，第一导热油出口连接至所述导热油原油换热器的第二导热油入口；所述导热油原油换热器的第二导热油出口连接至所述导热油泵的入口，所述导热油注入系统连接至所述第二导热油出口和所述导热油泵的入口之间的管道，用于储存和向所述导热油泵注入导热油；所述汽水换热器的第一介质入口连接至所述热泵的蒸发器出口，第一介质出口连接至所述热泵的蒸发器入口。优选地，所述第一烟气入口用于连接至燃气透平的烟气出口。优选地，所述燃气透平包括依次连接的空气压缩机、燃烧室和燃气轮机。优选地，所述燃气透平的烟气出口连接至所述汽水换热器的第二烟气入口。优选地，所述燃气透平的烟气出口与所述汽水换热器的第二烟气入口之间设有控制阀。优选地，所述导热油原油换热器的低温原油入口用于连接至低温原油管线。优选地，所述热泵的冷凝器入口用于连接至废水管线。优选地，所述热泵的冷凝器出口用于连接至用水管线。优选地，所述导热油注入系统与导热油泵的入口之间设有控制阀。与现有技术相比，本发明的有益效果在于：包括两级换热系统，高温烟气换热系统实现对高温烟气的余热利用，可对低温原油进行加热，低温烟气换热系统实现对中低温烟气的余热利用，可对生产或生活废水进行加热，为平台提供生产及生活热水。通过两级换热系统，可以最大限度的吸收烟气余热资源，实现高温加热原油和提供平台生产及生活用水的目的。本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。附图说明通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的附图标记通常代表相同部件。图1显示根据本发明实施例的余热回收装置的示意图。附图标记说明：1-导热油烟气换热器，1a-第一烟气入口，1b-第一烟气出口，1c-第一导热油入口，1d-第一导热油出口，2-导热油泵，3-导热油原油换热器，3a-低温原油入口，3b-高温原油出口，3c-第二导热油入口，3d-第二导热油出口，4-导热油注入系统，5-汽水换热器，5a-第二烟气入口，5b-第二烟气出口，5c-第一介质入口，5d-第一介质出口，6-热泵，6a-蒸发器入口、6b-蒸发器出口、6c-冷凝器入口、6d-冷凝器出口，7-空气压缩机，8-燃烧室，9-燃气轮机。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。图1显示根据本发明实施例的余热回收装置，其包括导热油烟气换热器1、导热油泵2、导热油原油换热器3、导热油注入系统4、汽水换热器5和热泵6；其中，导热油烟气换热器1设有第一烟气入口1a、第一烟气出口1b、第一导热油入口1c和第一导热油出口1d，导热油原油换热器3设有低温原油入口3a、高温原油出口3b、第二导热油入口3c和第二导热油出口3d，汽水换热器5设有第二烟气入口5a、第二烟气出口5b、第一介质入口5c、第一介质出口5d，热泵6设有蒸发器入口6a、蒸发器出口6b、冷凝器入口6c、冷凝器出口6d；导热油烟气换热器1的第一烟气出口1b连接至汽水换热器5的第二烟气入口5a，第一导热油入口1c连接至导热油泵2的出口，第一导热油出口1d连接至导热油原油换热器3的第二导热油入口3c；导热油原油换热器3的第二导热油出口3d连接至导热油泵2的入口，导热油注入系统4连接至第二导热油出口3d和导热油泵2的入口之间的管道，用于储存和向导热油泵2注入导热油；汽水换热器5的第一介质入口5c连接至热泵6的蒸发器出口6b，第一介质出口5d连接至热泵的蒸发器入口6a。根据本发明实施例的余热回收装置工作时，高温烟气通过第一烟气入口1a进入导热油烟气换热器1，导热油注入系统4向导热油泵2注入导热油，导热油经导热油泵2加压后，通过第一导热油入口1c进入导热油烟气换热器1，并在此与高温烟气进行热交换，吸收高温烟气的热量。升温后的导热油通过第一导热油出口1d流出，并通过第二导热油入口3c进入导热油原油换热器3，高温烟气经导热油烟气换热器1换热后温度降低，变为中低温烟气，中低温烟气通过第一烟气出口1b流出，并通过第二烟气入口5a进入汽水换热器5。低温原油通过导热油原油换热器3的低温原油入口3a进入导热油原油换热器3，在此与升温后的导热油进行热交换，从而实现高温烟气余热的回收利用。低温原油吸收热量之后变为高温原油，通过高温原油出口3b流出，导热油的热量被吸收之后，温度降低，通过第二导热油出口3d流出，并通过导热油泵2的入口重新回到导热油泵2，继续循环使用。中低温烟气通过第二烟气入口5a进入汽水换热器5，在此与通过第一介质入口5c进入的冷介质进行换热，热量进一步被回收。在实施例中，冷介质是水，水被直接喷到中低温烟气表面，与中低温烟气进行换热，中低温烟气的温度进一步降低，并通过第二烟气出口5b作为废气排出，作为冷介质的水升温后变为水汽，通过第一介质出口5d流出，并通过热泵6的蒸发器入口6a流入热泵6。生产或生活废水通过热泵6的冷凝器入口6c进入热泵6，在此利用水汽带来的热量而被加热，升温之后的废水通过冷凝器出口6d流出，作为生产或生活用水使用，水汽降温后通过蒸发器出口6b流出，并重新通过第一介质入口5c进入汽水换热器5。根据本发明实施例的余热回收装置包括两级换热系统：即包括导热油烟气换热器1、导热油泵2、导热油原油换热器3、导热油注入系统4的高温烟气换热系统和包括汽水换热器5和热泵6的低温烟气换热系统。高温烟气换热系统实现对高温烟气的余热利用，可对低温原油进行加热，低温烟气换热系统实现对中低温烟气的余热利用，可对生产或生活废水进行加热，为平台提供生产及生活热水。通过两级换热系统，可以最大限度的吸收烟气余热资源，实现高温加热原油和提供平台生产及生活用水的目的。在一个示例中，第一烟气入口1a用于连接至燃气透平的烟气出口。燃气透平包括依次连接的空气压缩机、燃烧室和燃气轮机，空气经空气压缩机压缩后进入燃烧室，在燃烧室内与燃料充分混合后燃烧，产生高温高压的烟气，推动燃气轮机做功。燃气轮机的烟气出口排出高温烟气，高温烟气通过第一烟气入口1a进入导热油烟气换热器1。在一个示例中，燃气透平的烟气出口连接至汽水换热器5的第二烟气入口5a，在燃气透平的烟气出口与汽水换热器5的第二烟气入口5a之间设有控制阀，从而可以控制进入汽水换热器5的高温烟气的量。通过这样的设置，在保证原油加热的同时，可将多余的高温烟气直接进入汽水换热器，从而实现烟气热量的充分利用。在一个示例中，导热油原油换热器3的低温原油入口3a用于连接至低温原油管线，从而低温原油可通过低温原油入口3a进入导热油原油换热器3。在一个示例中，热泵6的冷凝器入口6c用于连接至废水管线，从而生产或生活废水可通过冷凝器入口6c进入热泵6。在一个示例中，热泵6的冷凝器出口6d用于连接至用水管线，从而热泵6产生的热水可作为生产或生活用水供给。在一个示例中，导热油注入系统4与导热油泵2的入口之间设有控制阀，可以控制导热油的注入。实施例利用图1所示的余热回收装置对1台燃气透平发电机组排出的高温烟气进行余热回收，燃气透平发电机组的进气量为85th，高温烟气的温度为480℃。高温烟气经过导热油烟气换热器1进行换热之后，温度降低到180℃，回收的余热为Q1＝G1×C1×△t1＝85000×1.019×480-180＝2.6×107KJh。其中，G1表示进气量，C1表示烟气的比热容，△t1表示烟气的温度差。以换热器效率为95％计算，可提供的最大供热功率为2.6×107×0.95×0.95＝2.3×107KJh＝6388KW。每天所需加热的原油量为10000t，即每小时4.17×105kg，原油从48℃加热到65℃，所需热量为Q2＝G2×C2×△t2＝4.17×105×2.05×65-48＝1.45×107kJh。其中，G2表示需加热的原油量，C2表示原油的比热容，△t2表示原油的温度差。考虑到高温换热系统的效率，进入低温换热系统的余热量为1×107KJh，最大供热功率为2500KW。平台用户生产用水负荷为870KW，能够满足要求。以上已经描述了本发明的各实施方式，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施方式。在不偏离所说明的各实施方式的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施方式的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施方式。

权利要求：1.一种余热回收装置，包括导热油烟气换热器1、导热油泵2、导热油原油换热器3、导热油注入系统4、汽水换热器5和热泵6；其中，所述导热油烟气换热器1设有第一烟气入口1a、第一烟气出口1b、第一导热油入口1c和第一导热油出口1d，所述导热油原油换热器3设有低温原油入口3a、高温原油出口3b、第二导热油入口3c和第二导热油出口3d，所述汽水换热器5设有第二烟气入口5a、第二烟气出口5b、第一介质入口5c、第一介质出口5d，所述热泵6设有蒸发器入口6a、蒸发器出口6b、冷凝器入口6c、冷凝器出口6d；所述导热油烟气换热器1的第一烟气出口1b连接至所述汽水换热器5的第二烟气入口5a，第一导热油入口1c连接至所述导热油泵2的出口，第一导热油出口1d连接至所述导热油原油换热器3的第二导热油入口3c；所述导热油原油换热器3的第二导热油出口3d连接至所述导热油泵2的入口，所述导热油注入系统4连接至所述第二导热油出口3d和所述导热油泵4的入口之间的管道，用于储存和向所述导热油泵4注入导热油；所述汽水换热器5的第一介质入口5c连接至所述热泵6的蒸发器出口6b，第一介质出口5d连接至所述热泵6的蒸发器入口6a。2.根据权利要求1所述的余热回收装置，其中，所述第一烟气入口1a用于连接至燃气透平的烟气出口。3.根据权利要求1所述的余热回收装置，其中，所述燃气透平包括依次连接的空气压缩机7、燃烧室8和燃气轮机9。4.根据权利要求2所述的余热回收装置，其中，所述燃气透平的烟气出口连接至所述汽水换热器5的第二烟气入口5a。5.根据权利要求4所述的余热回收装置，其中，所述燃气透平的烟气出口与所述汽水换热器5的第二烟气入口5a之间设有控制阀。6.根据权利要求1所述的余热回收装置，其中，所述导热油原油换热器3的低温原油入口3a用于连接至低温原油管线。7.根据权利要求1所述的余热回收装置，其中，所述热泵6的冷凝器入口6c用于连接至废水管线。8.根据权利要求1所述的余热回收装置，其中，所述热泵6的冷凝器出口6d用于连接至用水管线。9.根据权利要求1所述的余热回收装置，其中，所述导热油注入系统4与导热油泵2的入口之间设有控制阀。

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