通过对联合站实地调研,测量了联合站来油温度、原料油流量及脱水温度等数据,统计了联合站全年的加热负荷情况。并且分析了联合站能源利用现状,该联合站脱水环节产生了大量30～40℃的含油污水,这部分污水外排造成了大量的能源浪费。同时,该联合站加热炉效率较低,能源利用不够充分,导致了能源极大的浪费。此外,加热炉系统燃烧化石燃料,排放了大量的有害气体,使环境恶化加剧。针对该现状,本文提出利用高温污水源热泵系统代替原加热炉系统加热原料油脱水。实测数据分析表明,常规热泵难以满足联合站原料油脱水温度的要求,需要采用高温热泵。本文建立了高温热泵各循环方式的数学模型,编程分析了各循环方式的热力性能,当循环温升小于45℃C时采用单级压缩热泵系统,循环温升大于45℃C时,应用两级压缩一次节流中间不完全冷却热泵系统。通过负荷侧换热过程火积耗散的分析,负荷侧应采用三台热泵串联加热方式,可实现能源的梯级利用,通过源侧换热过程的分析,源侧宜采用三台热泵并联取热的方式,进而确定了高温污水源热泵系统流程,明确了该系统的影响因素。在满足原料油脱水温度要求时,应适当减小原料油温升△ty和油水换热器原料油出口端差△tg,适当增大高温循环水温升△tc,同时适当减小含油污水温降△tw和污水换热器含油污水出口端差△td,适当增大低温循环水温降△te,可以取得较好的经济效益,且给出了负荷侧及源侧合理的取值。通过该系统一次能源利用率与原加热炉系统平均热效率的对比分析,说明了该系统具有一定的节能潜力。借助TRNSYS软件建立了高温污水源热泵系统的仿真模型,分别按不同负荷工况运行模拟,模拟结果验证了该系统可以达到原料油的脱水温度,满足原料油脱水热负荷。该系统满负荷运行时分别比83%热负荷、72%热负荷时多损失658～681kW、1065～1102kW的热能,多消耗电能150～167kW和246～274kW,因此,高温污水源热泵系统应具备变频功能。机组COPj和系统COPx分别在4.01～4.32和3.35～3.59之间,与原加热炉系统相比具备较大的节能优势。通过高温污水源热泵系统节能性、经济性及环保性的对比分析,该系统较原加热炉系统每年可节省标准煤786t,系统静态投资回收期为3.0年,动态投资回收期为3.74年,净现值1302.7万元,具有良好的节能性及经济性。该系统耗电量由燃煤电厂提供,则每年减排C02量为215.6吨,多排放11吨SO2和21吨NOx;若由燃气电厂提供,则每年减排3430吨CO2、19.6吨SO2和6.3吨NOx。随着清洁能源发电系统比例的逐步增多,该系统在环保性方面的优势也将越发突出。高温热泵系统能够解决油田低品位余热回收利用困难的问题,随着油田开发逐步进入中后期,低温余热将越来越多,高温热泵系统的应用前景也将越发广泛。