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根據(jù)油氣生產(chǎn)用電特點(diǎn)，立足自身消納，充分利用已建電網(wǎng)、變配電設(shè)施及空閑土地資源，建設(shè)分散式風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電，利用高效電加熱設(shè)備和電強(qiáng)化油氣處理技術(shù)，開(kāi)展燃油、燃?xì)饧訜釥t替代改造，構(gòu)建高效電氣化流程，提高用能效率，推動(dòng)生產(chǎn)用電清潔化程度不斷提高。其中適應(yīng)于稠油、稀油、氣田等應(yīng)用場(chǎng)景的電加熱相變爐、高壓直入電加熱爐等直熱式綠電鍋爐和蓄熱式高壓電加熱爐、光電儲(chǔ)一體化加熱爐、光熱儲(chǔ)一體化加熱爐和固體蓄熱注汽鍋爐等儲(chǔ)熱式綠電鍋爐等設(shè)備，已逐漸從“實(shí)驗(yàn)場(chǎng)”走向“應(yīng)用場(chǎng)”。

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技術(shù)原理

熔鹽做為儲(chǔ)能和傳熱工質(zhì)，具有良好的儲(chǔ)熱和傳熱性能，根據(jù)熔鹽的性質(zhì)及油田注汽生產(chǎn)特點(diǎn)，自主研發(fā)電熱熔鹽儲(chǔ)熱注汽工藝，將不連續(xù)的谷時(shí)電或不穩(wěn)定的綠電通過(guò)熔鹽電加熱器轉(zhuǎn)化為熱能儲(chǔ)存在熔鹽中，通過(guò)熔鹽加熱直流式濕飽和蒸汽發(fā)生裝置，熔鹽熱能24小時(shí)連續(xù)與油田采出水換熱生產(chǎn)適合油田注汽的濕飽和蒸汽，實(shí)現(xiàn)電能到熱能的高效儲(chǔ)能及直接轉(zhuǎn)化利用，替代現(xiàn)有燃?xì)庾⑵仩t。相比于熔鹽蒸汽發(fā)電系統(tǒng)，減少熱能向電能的二次轉(zhuǎn)化，效率提升50%左右，同時(shí)達(dá)到注汽系統(tǒng)清潔能源替代的目標(biāo)，減少天然氣消耗及二氧化碳排放。

圖1電熱熔鹽儲(chǔ)能技術(shù)原理示意圖

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技術(shù)特點(diǎn)

（1）主要特點(diǎn)

電熱熔鹽儲(chǔ)熱注汽工藝系統(tǒng)技術(shù)：根據(jù)熔鹽的性質(zhì)及油田注汽生產(chǎn)特點(diǎn)，自主研發(fā)了電熱熔鹽儲(chǔ)熱注汽工藝流程，適用于油田含硅高、礦化度高、含氯高的水質(zhì)特點(diǎn)，可產(chǎn)生適合注汽生產(chǎn)要求的濕飽和蒸汽，且具有良好的變負(fù)荷調(diào)節(jié)性能；系統(tǒng)熱效率大于90%。

熔鹽加熱直流式濕飽和蒸汽發(fā)生裝置：創(chuàng)新采用多級(jí)耦合技術(shù)及直流式換熱結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)濕蒸汽發(fā)生，屬于首臺(tái)套研制，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

蒸汽發(fā)生器干度精準(zhǔn)調(diào)控技術(shù)：通過(guò)電加熱熔鹽蒸汽發(fā)生系統(tǒng)基礎(chǔ)理論研究，結(jié)合工藝PID流程，以控制干度為目標(biāo)，研究并建立基于多輸入數(shù)學(xué)模型（模型預(yù)測(cè)控制方法）的先進(jìn)控制技術(shù)和基于機(jī)理模型的蒸汽發(fā)生系統(tǒng)實(shí)時(shí)優(yōu)化技術(shù)。創(chuàng)新采用粗、細(xì)兩級(jí)調(diào)節(jié)及聯(lián)鎖控制，實(shí)現(xiàn)蒸汽干度自動(dòng)調(diào)控，精準(zhǔn)控制誤差≤±5%。

高溫熔鹽罐罐體設(shè)計(jì)技術(shù)：通過(guò)材質(zhì)選擇，罐體結(jié)構(gòu)適應(yīng)性設(shè)計(jì)，滿足儲(chǔ)罐高溫使用要求；使用ANSYS軟件對(duì)儲(chǔ)罐強(qiáng)度、熱應(yīng)力、預(yù)熱和進(jìn)鹽系統(tǒng)流場(chǎng)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)罐體均勻升溫。

高地下水位地區(qū)外環(huán)墻式高溫儲(chǔ)罐基礎(chǔ)技術(shù)：采用ABAQUS軟件建立精細(xì)化實(shí)體仿真模型，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)罐基礎(chǔ)高溫環(huán)境下的二維穩(wěn)態(tài)分析，首次應(yīng)用外環(huán)墻式樁筏隔熱復(fù)合基礎(chǔ)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)560℃的高溫熔鹽罐基礎(chǔ)溫度≤60℃。

大功率熔鹽電加熱器功率遞減串級(jí)加熱技術(shù)：熔鹽電加熱器采用功率遞減串級(jí)加熱模式，降低高溫級(jí)的升溫速率，防止熔鹽局部高溫分解，確保熔鹽系統(tǒng)安全運(yùn)行。

蒸汽發(fā)生器緊急泄放安全保障技術(shù)：蒸發(fā)器采用直流式換熱結(jié)構(gòu)，為防止系統(tǒng)緊急停運(yùn)時(shí)，產(chǎn)生的高溫過(guò)熱蒸汽進(jìn)入油田注汽系統(tǒng)，自主研發(fā)蒸汽發(fā)生器緊急泄放流程，設(shè)置柱塞泵、泄壓閥、排氣閥聯(lián)鎖控制安全保障技術(shù)，消除緊急泄放時(shí)的安全隱患和噪聲污染，確保系統(tǒng)運(yùn)行安全。

（2）技術(shù)先進(jìn)性

適用注汽生產(chǎn)：電熱熔鹽儲(chǔ)能注汽技術(shù)適用于油田采出水含硅高、礦化度高、含氯高的水質(zhì)特點(diǎn)，可產(chǎn)生適合注汽生產(chǎn)要求的濕飽和蒸汽，且具有良好的變負(fù)荷調(diào)節(jié)性能，負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍60%~100%。

蒸汽干度精準(zhǔn)高：創(chuàng)新采用粗、細(xì)兩級(jí)調(diào)節(jié)及聯(lián)鎖控制，實(shí)現(xiàn)蒸汽干度自動(dòng)調(diào)控，精準(zhǔn)控制誤差≤±5%。

系統(tǒng)熱效率高：電熱熔鹽儲(chǔ)能注汽技術(shù)實(shí)現(xiàn)電能到熱能的高效儲(chǔ)能及直接轉(zhuǎn)化利用，系統(tǒng)熱效率大于90%，相比于熔鹽蒸汽發(fā)電系統(tǒng)，減少熱能向電能的二次轉(zhuǎn)化，效率提升50%左右，同時(shí)達(dá)到注汽系統(tǒng)清潔能源替代的目標(biāo)，減少天然氣消耗及二氧化碳排放。

（3）技術(shù)經(jīng)濟(jì)性

以6噸/小時(shí)（15兆瓦級(jí)）電熱熔鹽儲(chǔ)能注汽項(xiàng)目為例，建設(shè)投資5990萬(wàn)元，全年運(yùn)行電費(fèi)946.9萬(wàn)（含谷電），替代天然氣量313萬(wàn)立方米,節(jié)約蒸汽實(shí)際運(yùn)行成本841萬(wàn)元。

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適用范圍及推廣前景

電熱熔鹽儲(chǔ)能注汽技術(shù)在稠油注汽系統(tǒng)的推廣應(yīng)用，可替代油田SAGD及蒸汽驅(qū)等連續(xù)運(yùn)行的常規(guī)燃?xì)庾⑵荆瑑H遼河油田可替代蒸汽1600萬(wàn)噸/年，消納谷電/綠電108億度，實(shí)現(xiàn)天然氣減耗10.4億方、二氧化碳減排225萬(wàn)噸，儲(chǔ)能規(guī)模464萬(wàn)千瓦，可支撐遼寧省光伏發(fā)電裝機(jī)容量935萬(wàn)千瓦或風(fēng)電裝機(jī)容量450萬(wàn)千瓦電量全部消納。巨大的綠電消納能力和儲(chǔ)能規(guī)模，可提升電網(wǎng)靈活調(diào)節(jié)能力，促進(jìn)遼寧省能源供需平衡，實(shí)現(xiàn)風(fēng)光棄電量、棄電率雙降，熔鹽儲(chǔ)能做為稠油注汽系統(tǒng)清潔替代技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景。該技術(shù)成果，可促進(jìn)適用于稠油注汽系統(tǒng)的電熱熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)成果編制，形成系列化標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及技術(shù)手冊(cè)，可為中石油稠油油田注汽系統(tǒng)清潔替代起到示范和引領(lǐng)作用，同時(shí)熔鹽儲(chǔ)熱蒸汽發(fā)生技術(shù)可在石油、石化、鋼鐵、煉化等需要蒸汽生產(chǎn)的行業(yè)起到引領(lǐng)和示范意義。

電熱熔鹽儲(chǔ)能注汽技術(shù)為遼河油田分公司中油遼河工程有限公司自主研發(fā)的新型技術(shù)，已形成完成的工藝技術(shù)包，擁有該技術(shù)全部知識(shí)產(chǎn)權(quán)。中油遼河工程有限公司在稠油注汽領(lǐng)域建設(shè)擁有50余年的工程業(yè)績(jī)，是行業(yè)標(biāo)注《稠油注汽系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》的主編單位，具有完善的供應(yīng)鏈、先進(jìn)的技術(shù)水平和豐富工程經(jīng)驗(yàn)。未來(lái)可通過(guò)技術(shù)服務(wù)、技術(shù)許可、專利轉(zhuǎn)讓等形式開(kāi)展合作