1、太阳能热利用概述太阳能热利用概述Part1 引引 言言n能源和环境是影响国民经济可持续发展的关键因素，能源和环境是影响国民经济可持续发展的关键因素，能源供应形势直接关系到国家的安全和社会稳定。煤能源供应形势直接关系到国家的安全和社会稳定。煤炭、石油和天然气等石化能源，资源有限，不可再生，炭、石油和天然气等石化能源，资源有限，不可再生，而且传统能源会对环境造成严重的污染。我国能源供而且传统能源会对环境造成严重的污染。我国能源供应的缺口很大，而且能源消费结构不合理，以煤为主应的缺口很大，而且能源消费结构不合理，以煤为主的能源供给造成了严重的大气污染和温室气体排放，的能源供给造成了严重的大气污染和温
2、室气体排放，我国目前的我国目前的CO2排放量居世界第二位。我国是排放量居世界第二位。我国是“京都议京都议定书定书”的签约国，目前的这种能源消费方式，已受到国的签约国，目前的这种能源消费方式，已受到国际社会的高度关注，加大了我们保护环境和改变经济际社会的高度关注，加大了我们保护环境和改变经济增长模式的压力。因此，节约能源和开发利用清洁、增长模式的压力。因此，节约能源和开发利用清洁、可再生能源的任务十分紧迫。可再生能源的任务十分紧迫。n（1）2004年国家节能中长期专项规划把再生能源技术运用年国家节能中长期专项规划把再生能源技术运用作为节能重点领域和重点工程。作为节能重点领域和重点工程。n（2）
3、2006年中国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲年中国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要中明确提出十一五期间单位国民生产总值能耗要降低要中明确提出十一五期间单位国民生产总值能耗要降低20%左右。左右。“十一五十一五”十大重点节能工程实施意见中进一步指出开十大重点节能工程实施意见中进一步指出开展再生能源技术城市级示范活动，探索推广机制和模式，包括太展再生能源技术城市级示范活动，探索推广机制和模式，包括太阳能利用、热泵技术运用、浅层地能利用和可再生能源技术集成阳能利用、热泵技术运用、浅层地能利用和可再生能源技术集成等。等。n（3）中国石油天然气集团公司在）中国石油天然气集团公司在“十一五十一
4、五”期间，通过实施期间，通过实施“十大十大节能工程节能工程”和和“十大减排工程十大减排工程”全面推进节能减排工作进程。全面推进节能减排工作进程。背背 景景Part2 太阳能利用Research on solar Utilization主要内容n太阳能利用的发展历史n太阳能资源n太阳能热利用 太阳能供热系统n太阳能太阳能+辅助辅助 太阳能有不连续性，不能稳定提供热量，太阳能有不连续性，不能稳定提供热量，所以需要采用辅助能源，其中热泵技术所以需要采用辅助能源，其中热泵技术与太阳能的辅助技术可行。与太阳能的辅助技术可行。太阳能解决工业热水实例n某厂在生产中，要用到大量的热水，以往都是采用燃煤、蒸汽加
5、热的方式，成本非常高、污染十分严重。n要求热水的温度不高，55左右，太阳能可以解决。（如果要求温度高，只能采用太阳能+高温热泵）Part3 热泵技术Heat pumpTechnology主要内容n热泵的工作原理n热泵的应用现状n热泵的节能效果n热泵的经济性n热泵供暖成本分析Part4 产品概述Product Overview华北油田 大庆油田 大港油田 结合当前能源紧缺、温室效应加剧的客观现状，各级结合当前能源紧缺、温室效应加剧的客观现状，各级政府都在建设节约型社会提上重要的议事日程，纷纷制定政府都在建设节约型社会提上重要的议事日程，纷纷制定相关节能推广应用政策。相关节能推广应用政策。推广应用
6、太阳能加热太阳能加热高温热泵加热高温热泵加热热辐射加热热辐射加热1. 1.优先充分利用太阳能加热，优先充分利用太阳能加热，其次是高温热泵辅助加热，其次是高温热泵辅助加热，太阳能严重不能满足需求的太阳能严重不能满足需求的季节启用热辐射加热装置。季节启用热辐射加热装置。2. 2.太阳能加热装置、高温热太阳能加热装置、高温热泵加热装置、热辐射加热装泵加热装置、热辐射加热装置均是串联安装。置均是串联安装。基本原理产品分类一、太阳能热利用单井油罐加温控制系统一、太阳能热利用单井油罐加温控制系统二、太阳能热利用井口加温控制系统二、太阳能热利用井口加温控制系统三、太阳能热利用采油加温控制系统三、太阳能热利用
7、采油加温控制系统四、太阳能加热炉四、太阳能加热炉n（1）开发目的n（2）产品特点n（3）工作原理n（4）节能分析一、太阳能热利用单井油罐加温控制系统一、太阳能热利用单井油罐加温控制系统 针对油田原油生产过程中单井储油罐生产针对油田原油生产过程中单井储油罐生产的特性的特性 ，解决电加热带来的能源、经济浪费和，解决电加热带来的能源、经济浪费和安全隐患问题，响应油田节能减排的号召，提安全隐患问题，响应油田节能减排的号召，提高经济效益。高经济效益。（1）开发目的）开发目的1. 1.先进性先进性 省电多，热效率高，节约费用省电多，热效率高，节约费用2. 2.可靠性可靠性 设计合理，无故障设计合理，无故障
8、3. 3.安全性安全性 油电分离，多重保护油电分离，多重保护4. 4.稳定性稳定性 优质材料、设备，持久耐用优质材料、设备，持久耐用5. 5.环保性环保性 清洁能源设备，绿色环保清洁能源设备，绿色环保6. 6.舒适方便舒适方便 安装操作简便，占地面积小安装操作简便，占地面积小 （2）产品特点）产品特点油田单井油罐加温系统，由太阳能集热器及设置于油罐内部的换油田单井油罐加温系统，由太阳能集热器及设置于油罐内部的换热器构成，太阳能集热器为油罐内部换热器提供热源，其特征在热器构成，太阳能集热器为油罐内部换热器提供热源，其特征在于：太阳能集热器与冷、热水管连通于一保温换热水箱内与其进于：太阳能集热器与
9、冷、热水管连通于一保温换热水箱内与其进行循环换热；油罐内换热器的冷、热水管连通于该保温换热水箱行循环换热；油罐内换热器的冷、热水管连通于该保温换热水箱内与其进行循环换热；该保温换热水箱还连接安装有一中高温热内与其进行循环换热；该保温换热水箱还连接安装有一中高温热泵。热泵的冷、热水管连通于保温换热水箱内与其进行循环换热。泵。热泵的冷、热水管连通于保温换热水箱内与其进行循环换热。热泵并接于油罐内换热器的冷水管上，并在该热泵的冷水进口端、热泵并接于油罐内换热器的冷水管上，并在该热泵的冷水进口端、热水出口端均安装有闸阀，热泵外部的冷水管与出水管之间采用热水出口端均安装有闸阀，热泵外部的冷水管与出水管之
10、间采用连通管进行连通，并在该连通管上安装闸阀。保温水箱制有补水连通管进行连通，并在该连通管上安装闸阀。保温水箱制有补水口，该补水口通过输水管路与一保温补水箱相的出水口相连通。口，该补水口通过输水管路与一保温补水箱相的出水口相连通。保温补水箱内壁固装有热辐射管。保温补水箱内壁固装有热辐射管。（3）工作原理）工作原理太阳能热利用单井油罐加温控制系统工作原理图太阳能热利用单井油罐加温控制系统工作原理图1、各项热源热值对比、各项热源热值对比 （4）节能分析）节能分析n、以之前采用、以之前采用20KW电热棒每天工作电热棒每天工作20个小时产生的热量为个小时产生的热量为309600千千卡的热量卡的热量n耗
11、电量：耗电量：400度度/天天 电费电费:280元元/天天(平均每度电按平均每度电按0.70元计算元计算) 电电热棒耗电：热棒耗电：100800元元/年年n、太阳能配热泵晴天光照充足的情况下：、太阳能配热泵晴天光照充足的情况下：n每支太阳能管产热量为：每支太阳能管产热量为：500千卡千卡n太阳充足的情况太阳能每天可产热量为：太阳充足的情况太阳能每天可产热量为：120000千卡的热量千卡的热量n太阳充足每天利用热泵加热需消耗的电费为：太阳充足每天利用热泵加热需消耗的电费为：44元元/天天n阴雨天产热值：阴雨天产热值：40%n阴雨天太阳能产热量为阴雨天太阳能产热量为:48000千卡千卡/天天n阴雨
12、天热泵消耗电费阴雨天热泵消耗电费:60.8元元/天天n按天津年阴雨天按天津年阴雨天90天计算，消耗电费天计算，消耗电费:5472元元n晴天所消耗电费晴天所消耗电费:11880元元n太阳能配热泵消耗电费太阳能配热泵消耗电费:17352元元/年年n太阳能配热泵与电热棒对比节约电费为太阳能配热泵与电热棒对比节约电费为:83448元元/年年n综上分析综上分析,太阳能配热泵比太阳能配电热棒加温每年可节约电费太阳能配热泵比太阳能配电热棒加温每年可节约电费80%以上以上,节能降耗显著。节能降耗显著。2、太阳能加热泵费用对比、太阳能加热泵费用对比 n（1）开发目的n（2）产品特点n（3）工作原理n（4）节能分
13、析二、太阳能热利用井口加温控制系二、太阳能热利用井口加温控制系 针对油田生产过程中的井口输油管线通常设置针对油田生产过程中的井口输油管线通常设置有加温装置，以保证原油具有必要的流动性。有加温装置，以保证原油具有必要的流动性。一般井口加温多以电加热为主，一般井口加温多以电加热为主， 电加热存在耗电加热存在耗电高、易停电、频繁扫管、造价高等弊端，不电高、易停电、频繁扫管、造价高等弊端，不利于油田生产和节能。利于油田生产和节能。 （1）开发目的）开发目的1. 1.先进性先进性 省电多，热效率高，节约费用省电多，热效率高，节约费用2. 2.可靠性可靠性 设计合理，无故障设计合理，无故障3. 3.安全性
14、安全性 无电加热，无安全隐患无电加热，无安全隐患4. 4.稳定性稳定性 优质材料、设备，持久耐用优质材料、设备，持久耐用5. 5.环保性环保性 清洁能源设备，绿色环保清洁能源设备，绿色环保6. 6.舒适方便舒适方便 安装操作简便，占地面积小安装操作简便，占地面积小 （2）产品特点）产品特点1、在有太阳的天气，通过超导真空管加热换热水箱，水箱的介、在有太阳的天气，通过超导真空管加热换热水箱，水箱的介质（质（10）经过超导真空管加热后介质升温到）经过超导真空管加热后介质升温到80，无太阳的天，无太阳的天气情况下用热泵热水机组将介质温度提升到气情况下用热泵热水机组将介质温度提升到70。以此温度的介。
15、以此温度的介质通过换热器把原油加热至质通过换热器把原油加热至60，晚上则通过热泵维持水温在，晚上则通过热泵维持水温在70，以便换热器正常工作。，以便换热器正常工作。2、在阴雨天时，由于太阳能系统没工作，利用热泵热水机组将、在阴雨天时，由于太阳能系统没工作，利用热泵热水机组将介质加热至介质加热至70，以此温度的介质通过换热器把原油加热至，以此温度的介质通过换热器把原油加热至60，此后则通过热泵热水机组维系此后则通过热泵热水机组维系70的介质温度，保持换热器正常的介质温度，保持换热器正常工作。工作。（3）工作原理）工作原理太阳能热利用井口加温控制系统工作原理图太阳能热利用井口加温控制系统工作原理图
16、（4）节能分析）节能分析n 按太阳能年照射为按太阳能年照射为220220天计算，太阳能每天工作天计算，太阳能每天工作8 8小时。其余小时。其余1616小时由热泵工作，太阳能循环泵小时由热泵工作，太阳能循环泵PH-101EPH-101E的功率为的功率为200W200W，电压，电压为为220V220V，则一年耗掉的电能为：循环泵耗掉的电能，则一年耗掉的电能为：循环泵耗掉的电能+ +热泵耗掉的热泵耗掉的电能电能 = =（4.2KW8h+0.2KW4.2KW8h+0.2KW8h+4.2KW8h+4.2KW16h16h）220220天天+4.2KW+4.2KW24h24h120120天天 =34624K
17、Wh =34624KWh 天津的电费计费标准为：天津的电费计费标准为：0.70.7元元/KWh/KWh，则此系统工作一年的电，则此系统工作一年的电费为：费为： 0.7 0.7元元/KWh/KWh34624KWh=24236.834624KWh=24236.8万元万元n 油田之前采用油田之前采用30KW30KW电热管直接加热原油（电热管敷设在管道电热管直接加热原油（电热管敷设在管道上），则一年耗掉的电能为：上），则一年耗掉的电能为： 30KW 30KW24h24h360360天天=259200KWh=259200KWh 一年耗掉的电费为：一年耗掉的电费为：259200KWh259200KWh0.
18、70.7元元/KWh=181440/KWh=181440万元万元n 由上可知采用超导真空管太阳能配热泵加热原油的方案，可由上可知采用超导真空管太阳能配热泵加热原油的方案，可比比原有系统节省：原有系统节省： 181440 181440万元万元24236.824236.8万元万元=157203.2=157203.2万元万元n（1）开发目的n（2）产品特点n（3）工作原理n（4）节能分析三、太阳能热利用采油加温控制系统三、太阳能热利用采油加温控制系统 针对油田油井高含水量、高耗能、低产出、商针对油田油井高含水量、高耗能、低产出、商品率低的现状，以成熟的太阳能高温热泵加热品率低的现状，以成熟的太阳能高
19、温热泵加热技术替换现有的井底电加热杆系统，改变油田技术替换现有的井底电加热杆系统，改变油田油井高耗能、商品率低等问题，实现节能降耗。油井高耗能、商品率低等问题，实现节能降耗。（1）开发目的）开发目的1. 1.先进性先进性 省电多，热效率高，节约费用，油水分离省电多，热效率高，节约费用，油水分离2. 2.可靠性可靠性 设计合理，无故障设计合理，无故障3. 3.合理性合理性 不改变生产设备，生产工艺不改变生产设备，生产工艺4. 4.稳定性稳定性 优质材料、设备，持久耐用优质材料、设备，持久耐用5. 5.节能性节能性 泵出原液加热，回掺达到余热回收泵出原液加热，回掺达到余热回收6. 6.舒适方便舒适
20、方便 安装操作简便，占地面积小安装操作简便，占地面积小 （2）产品特点）产品特点在油田油井井口，通过运用太阳能高温热泵加热技术在油田油井井口，通过运用太阳能高温热泵加热技术替代目前井口使用的电加热杆，将泵出的原液加热到替代目前井口使用的电加热杆，将泵出的原液加热到75 、作初步油水分离后，将、作初步油水分离后，将75 原油通过管线输原油通过管线输送到计量站；将分离出的送到计量站；将分离出的75 污水通过套管回掺到井污水通过套管回掺到井下，利用下，利用75的污水热能将井下源液伴热。的污水热能将井下源液伴热。（3）工作原理）工作原理太阳能高温热泵替代电加热杆加热工艺流程图太阳能高温热泵替代电加热杆
21、加热工艺流程图（4）节能分析）节能分析1. 1.产品安装前油井能耗和费用产品安装前油井能耗和费用项目实施前，单井耗能：项目实施前，单井耗能：657000kwh/657000kwh/年，折合资年，折合资金：金：45.9945.99万元万元/ /年年2. 2.产品安装后油井能耗产品安装后油井能耗和费用和费用项目实施后，单井耗能：项目实施后，单井耗能：221409kwh/221409kwh/年，折合资年，折合资金：金：15.5015.50万元万元/ /年；年节约资金年；年节约资金35.0935.09万元。万元。3. 3.节能评价节能评价节能率：节能率：90%90%投资回报年限：投资回报年限：0.90
22、.9年年。n（1）开发目的n（2）产品特点n（3）工作原理n（4）节能分析四、太阳能加热炉四、太阳能加热炉 针对油田集输站的外输原油管路上通常设置有针对油田集输站的外输原油管路上通常设置有加温装置，以保证原油具有必要的流动性，替加温装置，以保证原油具有必要的流动性，替代原有真空燃烧炉。真空燃烧炉故障率高，不代原有真空燃烧炉。真空燃烧炉故障率高，不易清洗，维护成本高，能耗高，和因伴生气的易清洗，维护成本高，能耗高，和因伴生气的燃烧而造成污染环境，不利于环保节能。并且燃烧而造成污染环境，不利于环保节能。并且外输管线因冬天油温过低，经常出现冻堵现象，外输管线因冬天油温过低，经常出现冻堵现象，造成油田
23、无法正常生产运行。造成油田无法正常生产运行。（1）开发目的）开发目的1. 1.先进性先进性 热效率高，节约费用，完全替代燃气炉热效率高，节约费用，完全替代燃气炉2. 2.可靠性可靠性 设计合理，无故障设计合理，无故障3. 3.合理性合理性 完全与现场工况配套，效果强劲完全与现场工况配套，效果强劲 4. 4.稳定性稳定性 根本解决原油冻堵问题，根本解决原油冻堵问题，保证集输畅通保证集输畅通5. 5.节能性节能性 绿色能源设备，无污染绿色能源设备，无污染6. 6.舒适方便舒适方便 安装操作简便，占地面积小安装操作简便，占地面积小 （2）产品特点）产品特点换热器内设置有换热盘管，在换热器上制有与换热
24、盘管相连通的换热器内设置有换热盘管，在换热器上制有与换热盘管相连通的原油进口及原油出口。卧式罐体上有换热介质的第一进口、第一原油进口及原油出口。卧式罐体上有换热介质的第一进口、第一出口，该第一进口、第一出口通过循环管路与太阳能集热器的热出口，该第一进口、第一出口通过循环管路与太阳能集热器的热水管路循环连通，在与太阳能集热器相连接的循环管路上安装有水管路循环连通，在与太阳能集热器相连接的循环管路上安装有太阳能循环泵；该卧式罐体上制有换热介质的第二进口、第二出太阳能循环泵；该卧式罐体上制有换热介质的第二进口、第二出口，该第二进口、第二出口通过循环管路与热泵热水机组的热水口，该第二进口、第二出口通过
25、循环管路与热泵热水机组的热水管路循环连通，在与热泵热水机组相连接的循环管路上安装有热管路循环连通，在与热泵热水机组相连接的循环管路上安装有热泵循环泵；太阳能循环泵、热泵热水机组及热泵循环泵均与安装泵循环泵；太阳能循环泵、热泵热水机组及热泵循环泵均与安装在箱体内的控制器相连接并由控制器控制完成对换热器的持续加在箱体内的控制器相连接并由控制器控制完成对换热器的持续加温。温。（3）工作原理）工作原理太阳能加热炉工艺流程图太阳能加热炉工艺流程图（4）节能分析）节能分析太阳能与其它加热设备能耗对比表太阳能与其它加热设备能耗对比表n以每天换热300 m温升40C计算，制热量为450000大卡；n太阳能循环
26、泵按150Kw/h每天运行9小时、年运行220天计算；n热泵按3900kw/h每天运行24小时、年运行220天计算；n1.通过以上对比：n太阳能与电加热炉相比：节能率是99.54% n与燃煤炉相比:节能率是:97.61%n与燃气炉相比，节能率是：98.79%n与燃油炉相比:节能率是：99.28%n2.热泵与电加热炉相比：节能率是：88%n与燃煤炉相比：节能率是：37.7%n与燃气炉相比：节能率是：68.4%n与燃油炉相比：节能率是：81.3%n3.综合比较太阳能加热泵与传统加热设备相比，节能率也是：67.2%而且它们都是节能、环保、取之不尽，用之不竭的新能源。综合比较综合比较太阳能太阳能+高温水源热泵与燃油锅炉的投资收益分析表高温水源热泵与燃油锅炉的投资收益分析表（针对300注水加热进行比较）Part5 成功案例Success Stories 成功案例（一）成功案例（二）成功案例（三）成功案例（四）成功案例（五）精品课件精品课件！精品课件精品课件！
