本期分享优秀案例美瑞环境科技（苏州）有限公司《内蒙古某油田输油管道热力调控技术绿色转型方案》，该项目在2025“节能杯”第十届热泵系统应用设计大赛中荣获“热泵工业最佳应用奖”。

内蒙古某油田原采用电加热年耗电量高达1.314×10^7kWh

项目在内蒙古二连浩特某油田，冬季极端最低气温可达-37℃，年均零下20℃以下天数超60天。主力输油管网主干线长10.5km、管径DN400，输送含蜡量18.2%、凝点29℃的原油。极寒环境下，原油黏度从常温85mPa・s激增至12000mPa・s，蜡晶沉积导致管道流通截面积减少35%，输送效率下降40%。此前采用的电加热模式年耗电量高达1.314×10^7kWh，电费成本约986万元/年，且能耗与碳排放远超行业标准。

为有效破解能效提升与环境保护面临的双重难题，该油田正式启动了复叠热泵替代电加热的改造项目。复叠热泵系统具备独特的节能优势，它能够充分利用低品位热能。通过复叠压缩制冷循环，该系统可以从环境温度低至-40℃的热源中高效吸收热量，并将热量供给至80-120℃的用热端。经实际测算，其综合制热性能系数（COP）可达2.5，相较于传统的电加热方式，节能效果显著，节能率超过60%。项目正式投产后，复叠热泵系统展现出卓越的性能。它能够精准调控油温，将管壁蜡晶的沉积速率大幅降低80%，从而有效减少了清蜡作业的频次。这一改变不仅降低了管道的维护成本达30%，还显著提升了原油输送的安全性与稳定性。同时，该项目的实施有力推动了油田的绿色低碳转型，助力油田在降本增效方面取得双重成效。

甲方要求

因二连浩特冬季极寒，原油输送受困，原有加热方式为电加热，能耗高，且存在安全隐患；另大部分采油点地处偏远地区，分散分布，能源有限，急需寻找节能加热方式替代原有电加热。根据实际情况需求，采用高温复叠热泵提供热源，热源温度最高可达98℃，完全满足现场原油加热需求。

热泵系统配置

机组设计

为进一步提升能源利用效率、降低能耗，本油田采用太阳能与高温复叠热泵耦合的加热方式。具体而言，当太阳光照充足时，系统优先启用太阳能加热模块，该模块能够提供90-200℃的高温热源，充分满足加热需求；而在夜间或遭遇雨雪天气等太阳光照不足的情况下，系统则自动切换至高温复叠热泵加热模式，制取80-95℃的高温热水，确保加热过程不间断。

通过这两种加热方式的有机耦合，形成了一套以太阳能为主、复叠热泵为辅的多能源互补绿色能源加热解决方案。该方案成功替代了原有的电加热方式来加热原油，大幅降低了能源消耗。

考虑到当地气候寒冷，且对水温要求较高，机组特别选用了同轴套管换热器。该换热器采用螺旋槽纹结构设计，不仅增大了水侧流道面积，提高了换热效率，而且具备良好的抗冻性，不易出现堵塞和结垢等问题，确保了机组在恶劣环境下的稳定运行。

工质选择

• 高温级-R515B

GWP值293（仅为R134a的20%），ODP值为0；排气温度较R134a略低10℃，更易于控制；单位容积制热量较R134a低25%；R515B涡旋压缩机蒸发温度最高达50℃，冷凝温度高达100℃，相比于R134a而言，出水或出风温度更高，应用范围更广；采用同轴套管换热器，流道大，高温防结垢性能更优 。

• 低温级-R410A

蒸发温度低至-40℃，在-35℃环境温度下仍可稳定运行；

自适应性设计

• 变频控制策略

低温级采用直流变频压缩机，30-120RPS宽频调节，有效提升低环温制热量；在-30℃环境温度下，压缩机频率自动提升至95Hz，制热量较定频机组提升35%；智能除霜控制方式，末端水温波动小；  

• 智能负荷匹配

搭载AI预测算法，根据油温、流量、环境温度三参数动态调节，负荷响应时间≤15秒，-30℃~20℃环温区间制热量波动≤20%

系统方案

该方案为复叠机组循环加热水箱，水箱经由水泵将热水输送至输油夹套层加热原油两个水路循环完成，两个循环均为闭式循环。

该方案通过工质创新、系统优化和智能控制，实现了-37℃极端环境下的高效运行，较传统电加热系统节能62%，完全满足油田输油管道的严苛要求。

实际使用效果

项目正式投入运行后，机组展现出卓越的稳定性，全年持续高效运转。这一成果成功攻克了原油在低温环境下输送的难题，有力保障了日均千吨级原油的高效、稳定输送。

经过严谨测算，与传统的加热方式相比，该项目年节省标准煤超过5000吨，减少二氧化碳排放量超过1.3万吨，在经济效益和环境效益方面均取得了显著成效。不仅如此，机组还具备故障率低、维护简便的突出优势，进一步降低了设备的运维成本。