油田油井光热复合热泵

 

太阳能光热收集原理

 

   集热过程：利用太阳能集热器收集太阳能辐射能。平板型集热器通过吸收太阳辐射，将其转化为集热器内流体的热能，使流体温度升高；真空管集热器则利用真空隔热和选择性吸收涂层，高效吸收太阳能并减少热量散失，将太阳辐射能转化为热能，加热管内的传热介质。

 

   蓄热过程：在有光照时，集热器吸收的热量传递给蓄热装置中的蓄热材料，如无机共晶物等。当蓄热材料被加热到一定温度以上时，会发生物态变化（如从固态晶体转为液态）来吸收并储存大量热量。

 

热泵工作原理

 

   蒸发吸热：热泵系统中的蒸发器内，低温低压的制冷剂液体与被加热对象（如油水分离产生的余热水或从太阳能集热系统来的低温热水）进行热交换，吸收其热量后蒸发成为低温低压的制冷剂气体。

 

   压缩升温：低温低压的制冷剂气体进入压缩机，在压缩机的作用下，被压缩成高温高压的气态制冷剂，使其温度和压力大幅升高。

 

    冷凝放热：高温高压的制冷剂气体进入冷凝器，与油井中的原油或输油管道内的原油等高温热源进行热交换，将热量传递给原油，使原油温度升高，而制冷剂自身则冷却凝结成高压液态。

 

     膨胀降压：高压液态的制冷剂通过膨胀阀，由于膨胀阀的节流作用，制冷剂的压力急剧降低，变为低温低压的气液两相混合物，然后再次进入蒸发器，开始新的循环。

 

光热与热泵协同工作原理

 

     互补供热：在光照充足时，主要由太阳能集热系统提供热量，将原油或相关介质预热到一定温度。当光照不足或太阳能提供的热量无法满足需求时，热泵启动，从低温热源（如环境空气、余热水等）中提取热量，对原油等进行补充加热，以确保原油始终处于合适的温度范围，保持良好的流动性。

 

     智能调控：通过智能控制系统，根据原油的温度需求、太阳能集热系统的输出热量、环境温度等参数，自动调节太阳能集热系统和热泵的工作状态，实现光热与热泵的优化协同，达到高效、节能、稳定的供热效果。