聚能加熱技術在采油七廠應用的可行性

劉麗娟(第七采油廠規劃設計研究所， 黑龍江 大慶 163517)

0 引言

空化聚能加熱技術是一項全新概念的產熱技術，其產熱原理為：“聚能熱能發生器”在電磁力的作用下與液體作相對運動，液體高速流經“發生器”時，與“發生器”內表面產生高速接觸摩擦，該區域的壓力會大大降低，產生接近真空的負壓，在接近負壓的條件下液體產生沸騰現象，并形成大量的低壓微小氣泡，這就是空穴即空化現象。在高壓水流的帶動下，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，并在空穴撞擊時釋放出巨大能量，進而使液體加熱。

以CAN-HEAT?聚能加熱裝置為例，30kW以上型號由雙臺或多臺并聯組成，其優勢是多臺設備的使用性靈活，實際產能效果突出。如120kW可由3臺40kW設備組成，在剛入冬時天氣較暖，運行1～2臺40kW設備即可滿足用戶室內溫度需要，同時白天同夜間的室外溫度相差較大，即可白天投入較少設備運行，夜晚增加設備來達到節能最大化；裝置可以根據季節不同，室外溫度的不同，晝夜溫差的不同，用調節回水溫度和分時段來控制主機的運行，從而達到節能降耗的目的；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，這樣設備就會自動按著時間進行運行，白天不會因溫度高熱浪費能源；夜間不會因為溫度低而感到冷。同樣，在剛入冬或開春時，可將回水溫度調低一些，冷的時候調高一些，這樣，既保證了供暖溫度，又達到節能的效果；該裝置采用微電腦自動溫控，只需事先在控制系統上設置好指定溫度或時間控制即可運行。PLC微電腦控制將會實現多臺設備的逐臺啟動，最大程度保護電網，可根據回水溫度控制設備的運行數量，PLC每過15分鐘掃描一次溫度信號，如溫度達到設定參數，即停止一臺設備運行，如溫度信號未達到設定參數，將啟動一臺設備。系統還設定了保護程序，設備在2個小時沒有運行將會自動報警，這樣最大程度上保正了設備以及供暖管線的平穩、安全。

圖1 裝置示意圖

1 采暖工藝對比分析

聚能加熱裝置是一種新型的供熱方式，目前在二廠、四廠、六廠已經廣泛應用，逐漸取代電采暖和鍋爐采暖，我廠現在僅有738隊點應用這種裝置，目前正在建設的720、723和727隊點由于無轉油站依托，規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場試驗

喇八注水站總采暖面積為886m2，采暖熱負荷約75.2kW，原供熱設備為0.29MW水套爐。2007年10月，在該站配置90kW聚能加熱裝置，開展現場試驗。該系統由微電腦控制，現場根據室外溫度設定采暖系統的臨界回水溫度，利用此臨界溫度來控制聚能加熱裝置的啟停。自投產以來，系統運行狀況良好，加熱設備平均每天運行9.6小時，室內溫度均保持在24℃左右，達到了《采暖通風與空氣調節設計規范》GB50019-2003的要求。聚能加熱裝置與原鍋爐供暖系統效益對比見表1。

聚能加熱裝置日均耗電718kWh ,每個采暖期耗電12.95×104kWh,節約天然氣14.5×104m3,折合標煤約為179.85噸/年。在不考慮原鍋爐折舊的情況下，每年可節約運行費用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效益對比表

1.2 聚能加熱裝置替代電采暖現場試驗

喇37#配水間采暖面積為15m2，原采暖設備為2組3000W電散熱器。2008年3月，在該配水間設置5500W聚能加熱裝置替代電散熱器。運行狀況良好，室內溫度完全能夠達到規范要求。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效益對比表

聚能加熱裝置日均耗電30kWh，若采用該系統供暖，則每個采暖期節電1.4×104kWh，折合標煤約為1.73噸。在不考慮電散熱器損壞、折舊的情況下，每年可節約運行費用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有以下優點：

(1)雖然以電為動力，但加熱物質與傳熱介質均為水，在油田常見液體中，水的比熱容最大，能存儲較大量的熱量。水加熱到設定溫度后，機器便停止運行，而且可以利用峰谷電價差進行智能化管理，大大節約了能源消耗。

(2)空化聚能的工作原理破壞了介質水的結垢環境，使得結垢物質無法粘附在加熱系統內壁，水質物化性質不易發生變化，取消了軟化水處理裝置、過濾裝置和站內的鍋爐崗，節省了設備費和運行、維護費用。

(3)采用微電腦控制，可多機組并聯運行，提高了設備運行的穩定性。安裝簡便，設備內部可設置水箱及匯水器，出水口及回水口可實現與現行采暖設備的快速連接，并且無需改動原有管線。

(4)不需要其他任何加熱元件，不會產生明火現象，最高回水溫度設定為60℃，系統工作壓力低于0.6MPa,不存在傳統加熱設備的安全隱患。與此同時，在水電分離情況下實現加熱過程，避免漏電現象帶來的安全隱患。

(5)新開發出機柜一體的靜音型聚能加熱裝置(規劃在720、723、727隊點采用)，和原產品(738隊)相比，在保持了原來設備的所有優點和功能外，使得設備體積更小，無噪音，安裝更方便，操作更簡便。

(6)體積小，安裝方便 ；微電腦自動控制，設定后自動運行，便于操作，人工費用低；投資及運行成本低、使用壽命長。根據不同應用場合以及溫度要求，可以選擇不同型號的聚能加熱裝置，從而做到供于所需，在自動控制系統的控制下實現無人監管運行。聚能加熱裝置還可以同時實現采暖與洗浴的雙重功能。

2 結語

(1)聚能加熱采暖系統相對于鍋爐采暖和電輻射器采暖具有高效節能、安全環保、經濟節約的特點，可廣泛應用于距離熱源較遠、相對獨立的中小規模建筑(采暖面積為60～4000m2)，如油田注水水質站、前線隊點等。我廠今年及以后新建小隊點中無采暖依托的隊點和注水水質站可優先考慮應用這種工藝。

(2)聚能加熱技術的特性決定其可應用于民用加熱、采暖熱源等領域，亦可進一步推廣應用于管道液體加熱、洗井設備等領域。

[1]王穎.聚能加熱裝置供熱現場試驗[J].試驗研究，2011，(7):25-29.

[2]陳振亮.注水站供熱系統的優化設計[J].油氣田地面工程, 2011,(1):32-34.