專利名稱：原油儲(chǔ)罐的太陽能加熱系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種原油儲(chǔ)罐的太陽能加熱系統(tǒng)，用于對(duì)原油儲(chǔ)罐內(nèi)的原油加 熱維溫。
背景技術(shù)：
近年來，國(guó)內(nèi)外不斷進(jìn)行利用太陽能對(duì)原油儲(chǔ)罐加熱技術(shù)的應(yīng)用研究。原油在環(huán)境溫度下其粘度較高，通常需加熱到5(TC，并在該溫度下儲(chǔ)存。特別是在我國(guó)部 分北方油田多數(shù)是單井原油儲(chǔ)罐，由于保溫效果差，散熱很快，原油進(jìn)入油罐后很 快降溫，氣溫較低時(shí)粘度開始增大，并逐漸凝結(jié)。傳統(tǒng)的原油儲(chǔ)罐維溫系統(tǒng)包括一 臺(tái)帶有蒸汽加熱盤管的鍋爐(或者是一臺(tái)換熱器)、罐頂和罐壁的保溫層。使用燃 燒煤、油、天然氣和電等加熱方法來實(shí)現(xiàn)原油加熱，造成大量的能源消耗和嚴(yán)重的 環(huán)境污染問題，如果利用太陽能等替代能源或余熱來加熱原油，可以減少油田能耗， 將為石油企業(yè)節(jié)省大量的能源并減少環(huán)境污染。我國(guó)的太陽能資源十分豐富，全國(guó)有90%以上的地區(qū)年太陽輻照總量大于 5000MJ/m2，除四川盆地和毗鄰地區(qū)外，絕大部分地區(qū)的太陽能資源相當(dāng)或超過國(guó) 外同緯度地區(qū)的太陽能資源，具有良好的開發(fā)條件和應(yīng)用價(jià)值。許多大型油田位于 太陽能資源較好的地區(qū)，開發(fā)禾]l用太陽能具有相當(dāng)大的潛力。若能將太陽能應(yīng)用于 原油加熱中，必將在節(jié)能降耗、綠色環(huán)保方面取到積極的示范與推廣作用。太陽能 被應(yīng)用，與傳統(tǒng)能源設(shè)備結(jié)合起來作為加熱裝置，但存在受自然氣候的影響，太陽 能系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性差，溫度無法保持相對(duì)穩(wěn)定的問題。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是提供一種原油儲(chǔ)罐的太陽能加熱系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù) 受自然氣候的影響，太陽能系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性差，溫度無法保持相對(duì)穩(wěn)定， 以及與現(xiàn)有加熱系統(tǒng)不兼容的問題。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是包括設(shè)在原油儲(chǔ)罐內(nèi)的散熱器，其特征在于還包
括太陽能集熱器、換熱器和兩個(gè)循環(huán)泵P1和P2，該太陽能集熱器的兩端與循環(huán)泵 Pl和換熱器的A介質(zhì)兩端串聯(lián)構(gòu)成熱媒回路；該換熱器的B介質(zhì)兩端與所述的散熱器兩端及另一循環(huán)泵P2串聯(lián)構(gòu)成B介質(zhì)循環(huán)回路。所述的換熱器由蓄熱箱體和設(shè)在其內(nèi)的盤管組成，盤管的兩端穿出蓄熱箱體并與所述的熱媒回路串聯(lián)，在該箱體上設(shè)有B介質(zhì)的循環(huán)接口，該循環(huán)接口與所述的 B介質(zhì)循環(huán)回路串聯(lián)。在所述的熱媒回路的最高點(diǎn)設(shè)有排氣閥并作為熱媒補(bǔ)充口；在該熱媒回路的最低處設(shè)有排出口和排出閥。還包括自動(dòng)控制裝置，該裝置包括控制器、太陽能集熱器的輸入和輸出溫度傳感器T102和T103、換熱器的散熱器A介質(zhì)的溫度傳感器T101和箱體內(nèi)B介質(zhì)的 溫度傳感器T201，原油儲(chǔ)罐內(nèi)的溫度傳感器T202，所述的各個(gè)溫度傳感器分別與 控制器的不同輸入端連接，該控制器的不同控制輸出端分別與所述的兩個(gè)循環(huán)泵 (Pl)和(P2)連接。所述的太陽能集熱器為熱管式真空管集熱器。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是采用換熱器對(duì)原油間接加熱，容易與原油泵站系統(tǒng)相兼容，利用蓄熱和換熱以及自動(dòng)控制，使太陽能加熱系統(tǒng)能充分發(fā)揮效力，對(duì)太陽能 提供的熱量和常規(guī)能源產(chǎn)生的熱量合理匹配，大大降低了自然氣候的影響，溫度保 持相對(duì)穩(wěn)定，滿足了原油儲(chǔ)罐加熱維溫的要求。


圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型配有控制系統(tǒng)的構(gòu)成示意圖。
具體實(shí)施方式
參見圖1和圖2，該實(shí)施例是一個(gè)石油管道泵站原油儲(chǔ)罐的太陽能維溫系統(tǒng)的 結(jié)構(gòu)示意圖。原油儲(chǔ)罐24為拱頂罐，采用巖棉板材保溫，外防護(hù)采用鍍鋅鐵皮， 拱頂罐內(nèi)設(shè)有加熱盤管。冬季最冷月的平均氣溫為-3t:，大氣的最低溫度為-18'C， 原油儲(chǔ)罐原有的維溫系統(tǒng)為熱水加熱系統(tǒng)，供水溫度為65 7(TC，回水溫度為5(TC。為了保持罐內(nèi)原油溫度維持在5(TC，設(shè)計(jì)一套如圖1所示的太陽能加熱系統(tǒng)對(duì) 原油儲(chǔ)罐24進(jìn)行維溫。釆用太陽能集熱系統(tǒng)間接加熱循環(huán)水來給原油換熱加熱的
技術(shù)方案。該太陽能集熱系統(tǒng)主要包括太陽能集熱器3、蓄熱箱(換熱器)25、控制系統(tǒng) 等。該系統(tǒng)主要包括蓄熱箱25與太陽能集熱器3之間的循環(huán)回路2 (即A介質(zhì)循環(huán) 回路)和蓄熱箱25與油罐26之間的循環(huán)回路5 (即B介質(zhì)循環(huán)回路)。兩套循環(huán)回 路獨(dú)立運(yùn)行，又相互制約，最后將太陽能傳遞給原油系統(tǒng)。循環(huán)回路2中的A介質(zhì) 采用凝固溫度較低的導(dǎo)熱油，循環(huán)回路5中的B介質(zhì)采用水。在循環(huán)回路2和5中 分別設(shè)有過濾器29和30，濾除熱媒介質(zhì)中的雜質(zhì)。其自動(dòng)控制系統(tǒng)包括控制器27、太陽能集熱器的輸入和輸出溫度傳感器T102 和T103、換熱器的散熱器A介質(zhì)的溫度傳感器T101和箱體內(nèi)B介質(zhì)的溫度傳感器 T201，原油儲(chǔ)罐內(nèi)的溫度傳感器T202，所述的各個(gè)溫度傳感器分別與控制器的不同 輸入端連接，該控制器的不同控制輸出端分別與所述的兩個(gè)循環(huán)泵Pl和P2連接。該太陽能加熱系統(tǒng)的基本原理為太陽能集熱器3加熱導(dǎo)熱油在熱媒回路2內(nèi) 循環(huán)，導(dǎo)熱油循環(huán)通過換熱器25對(duì)水循環(huán)回路5進(jìn)行換熱，換熱后循環(huán)水經(jīng)罐內(nèi) 原有加熱盤管26對(duì)原油儲(chǔ)罐24進(jìn)行維溫。為了不破壞原油儲(chǔ)罐24原有的加熱系統(tǒng)，把太陽能加熱系統(tǒng)與現(xiàn)有加熱系統(tǒng) 相互結(jié)合。在設(shè)計(jì)太陽能加熱系統(tǒng)時(shí)，考慮盡量使用原有設(shè)備，并且在基本不影響 以前維溫系統(tǒng)功能的前提下，使兩套系統(tǒng)流程可以相互切換。該實(shí)施例的主要有以下兩個(gè)循環(huán)回路構(gòu)成1) 蓄熱箱25與太陽能集熱器3之間的循環(huán)回路2:102— Pl卄103— 104— 105—太陽能集熱器3— 106— 107—蓄熱箱25— 1022) 蓄熱箱25與油罐26之間的循環(huán)回路5:203— 204— P2— 205— 206—油罐26— 207— 208—蓄熱箱25— 203 該系統(tǒng)的具體的工作過程如下1、蓄熱箱與太陽能集熱器之間集熱溫差循環(huán)當(dāng)太陽集熱器內(nèi)導(dǎo)熱油的溫度T103比蓄熱箱內(nèi)導(dǎo)熱油的溫度TIOI高8'C時(shí)， 循環(huán)泵P1啟動(dòng)，導(dǎo)熱油經(jīng)閥門102、 103、 104、 105進(jìn)入太陽能集熱器陣列3，被 太陽能加熱后經(jīng)閥門106、 107，進(jìn)入蓄熱箱25形成往復(fù)循環(huán)；當(dāng)T103-T101《。C 時(shí)，循環(huán)泵P1停止運(yùn)行。2、蓄熱箱25與油罐24之間的集熱溫差循環(huán)當(dāng)蓄熱箱25內(nèi)水的溫度TMl比油罐內(nèi)厚油的溫度T202高8。C且T202達(dá)到設(shè) 置溫度時(shí)，循環(huán)泵P2啟動(dòng)，熱水經(jīng)闊門203-204-P2-205-206進(jìn)入油罐，換熱后經(jīng)閥
門207-208-回到蓄熱箱25，形成循環(huán)過程；當(dāng)T201-T202《"時(shí)，循環(huán)泵P2停止運(yùn)行。3、 自動(dòng)補(bǔ)水當(dāng)蓄熱箱25內(nèi)水位低于設(shè)定水位時(shí)，電磁閥201打開進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)水；水滿時(shí)， 電磁閥201自動(dòng)關(guān)閉。4、 原有能源系統(tǒng)加熱在設(shè)定時(shí)間內(nèi)，當(dāng)油罐內(nèi)溫度丁202低于設(shè)定溫度且丁201- T202《"C時(shí)，循環(huán) 泵P2停止，關(guān)閉電磁閥206、 207，切換到原有加熱系統(tǒng)，采用原來的系統(tǒng)進(jìn)行油 罐維溫加熱。5、 防凍循環(huán)當(dāng)太陽集熱器內(nèi)導(dǎo)熱油的溫度T102比蓄熱箱25內(nèi)溫度T101低5'C時(shí)，循環(huán) 泵P1啟動(dòng)，利用蓄熱箱25內(nèi)的熱量加熱熱媒介質(zhì)，防止管道凍結(jié)。6、 流量設(shè)定系統(tǒng)在運(yùn)行中，測(cè)量LLIOI、 LL102、 LL201、 LL202的流量，根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的 技術(shù)要求，手動(dòng)調(diào)節(jié)閥門達(dá)到使用要求。本實(shí)用新型的太陽能集熱器3優(yōu)選熱管式真空管集熱器。熱管式真空管集熱器 具有以下優(yōu)點(diǎn)熱管工質(zhì)熱容量小，啟動(dòng)快；真空集熱管內(nèi)沒有水，耐冰凍；真空 集熱管內(nèi)沒有水，耐熱沖擊；熱管和連集管是金屬，承壓能力強(qiáng)；熱管有"熱二極管 效應(yīng)"，保溫好；"干性連接"不漏水，運(yùn)行安全可靠；真空集熱管"干性連接"，易于 安裝維修。本實(shí)用新型采用熱管式真空管太陽能集熱器，特別是適用于環(huán)境溫度較低的油 田地區(qū)?？梢蕴岣呦到y(tǒng)熱效率。系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置大小兩個(gè)蓄熱水箱，不僅可以加快系統(tǒng) 的啟動(dòng)時(shí)間，而且可以蓄存多余的熱量，延長(zhǎng)系統(tǒng)的工作時(shí)間。系統(tǒng)的運(yùn)行及各工 況之間切換均能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。在夏季，系統(tǒng)滿足熱媒介質(zhì)在最高的集熱器悶曬溫度下不沸騰，應(yīng)該使用高濃 度的熱媒介質(zhì)；冬季，滿足傳媒介質(zhì)的凝固點(diǎn)低于系統(tǒng)使用期內(nèi)最低環(huán)境溫度，選 擇合適的濃度使其有足夠低的冰點(diǎn)。運(yùn)行中為了系統(tǒng)的壓力安全、可靠，安裝了排氣閥(安全泄壓閥)28，調(diào)節(jié)壓 力來保護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。熱媒化質(zhì)在系統(tǒng)運(yùn)行開始還有運(yùn)行中的注入或是更換， 可以通過系統(tǒng)最高處的排氣閥28作為加入口。系統(tǒng)熱媒介質(zhì)的首次注入量依據(jù)系
統(tǒng)管道總?cè)莘e決定；同時(shí)在管道系統(tǒng)的最低處安裝一個(gè)排出閥101用來必要時(shí)更換 或是放掉熱媒介質(zhì)。
太陽能系統(tǒng)夏季使用時(shí)要注意過熱問題。由于夏季氣候原因，太陽能系統(tǒng)熱量 會(huì)出現(xiàn)過剩的問題。為了解決該問題，該實(shí)施例設(shè)計(jì)了一臺(tái)儲(chǔ)水箱25 (換熱器的組 成部分)作為過量熱量的儲(chǔ)存，以備陰雨或熱量不足時(shí)使用。當(dāng)熱量繼續(xù)積累，使 得儲(chǔ)水箱25過熱時(shí)，不允許集熱系統(tǒng)采集的熱量再進(jìn)入儲(chǔ)水箱25，避免被加熱的 原油的性質(zhì)的改變。此時(shí)，多于的熱量由集熱系統(tǒng)承擔(dān)；當(dāng)集熱系統(tǒng)3也發(fā)生過熱 時(shí)，任由集熱系統(tǒng)3中的熱媒介質(zhì)沸騰或是在集熱系統(tǒng)中增加散熱設(shè)備。在熱媒介 質(zhì)的承壓系統(tǒng)中，當(dāng)儲(chǔ)水箱25過熱發(fā)生時(shí)，循環(huán)水泵P1停止運(yùn)行，集熱系統(tǒng)3處 于悶曬狀態(tài)。悶曬溫度過高時(shí)，集熱系統(tǒng)3的熱媒介質(zhì)會(huì)沸騰，性能會(huì)破壞。如果 不設(shè)置集熱系統(tǒng)過熱保護(hù)，任由熱媒介質(zhì)沸騰，在集熱系統(tǒng)3中就必須設(shè)計(jì)安全泄 壓閥28，在過熱結(jié)束時(shí)重新更換補(bǔ)充熱媒介質(zhì)。鑒于以上原因，選擇沸點(diǎn)較高的熱 媒介質(zhì)，系統(tǒng)做了充足的過熱保護(hù)措施，達(dá)到安全使用的要求。
為了使太陽能系統(tǒng)在冬季使用安全、可靠，需要考慮系統(tǒng)的過冷問題。管道系 統(tǒng)使用保溫材料保溫。同時(shí)，在環(huán)境溫度很低的情況下也可以采用防凍循環(huán)的方式， 即開啟集熱循環(huán)泵P1，用儲(chǔ)水箱25中盤管內(nèi)溫度較高的熱媒介質(zhì)沖刷管道2，防 止設(shè)備凍結(jié)。
權(quán)利要求1、一種原油儲(chǔ)罐的太陽能加熱系統(tǒng)，包括設(shè)在原油儲(chǔ)罐內(nèi)的散熱器，其特征在于還包括太陽能集熱器、換熱器和兩個(gè)循環(huán)泵(P1)和(P2)，該太陽能集熱器的兩端與循環(huán)泵(P1)和換熱器的A介質(zhì)兩端串聯(lián)構(gòu)成熱媒回路；該換熱器的B介質(zhì)兩端與所述的散熱器兩端及另一循環(huán)泵(P2)串聯(lián)構(gòu)成B介質(zhì)循環(huán)回路。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的原油儲(chǔ)罐的太陽能加熱系統(tǒng)，其特征在于所述的 換熱器由蓄熱箱體和設(shè)在其內(nèi)的盤管組成，盤管的兩端穿出蓄熱箱體并與所述的熱 媒回路串聯(lián)，在該箱體上設(shè)有B介質(zhì)的循環(huán)接口，該循環(huán)接口與所述的B介質(zhì)循環(huán)回路串聯(lián)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的原油儲(chǔ)罐的太陽能加熱系統(tǒng)，其特征在于在所述 的熱媒回路的最高點(diǎn)設(shè)有排氣閥并作為熱媒補(bǔ)充口；在該熱媒回路的最低處設(shè)有排 出口和排出閥。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的原油儲(chǔ)罐的太陽能加熱系統(tǒng)，其特征在于還包括自動(dòng)控制裝置，該裝置包括控制器、太陽能集熱器的輸入和輸出溫度傳感器T102和T103、換熱器的散熱器A介質(zhì)的溫度傳感器T101和箱體內(nèi)B介質(zhì)的溫度 傳感器T201，原油儲(chǔ)罐內(nèi)的溫度傳感器T202，所述的各個(gè)溫度傳感器分別與控制 器的不同輸入端連接，該控制器的不同控制輸出端分別與所述的兩個(gè)循環(huán)泵(Pl) 和(P2)連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的原油儲(chǔ)罐的太陽能加熱系統(tǒng)，其特征在于所述的 太陽能集熱器為熱管式真空管集熱器。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的原油儲(chǔ)罐的太陽能加熱系統(tǒng)，其特征在于 所述的太陽能集熱器為熱管式真空管集熱器。
專利摘要一種原油熱泵站原油儲(chǔ)罐的太陽能加熱系統(tǒng)，包括設(shè)在原油儲(chǔ)罐內(nèi)的散熱器，其特征在于所述的散熱器與一太陽能集熱器的熱媒回路連接，在該熱媒回路中串聯(lián)有循環(huán)泵(P1)。在所述的熱媒回路與散熱器之間連接有一換熱器，該換熱器的A介質(zhì)兩端與所述的熱媒回路串聯(lián)，該換熱器的B介質(zhì)兩端與散熱器兩端及另一循環(huán)泵(P2)串聯(lián)構(gòu)成B介質(zhì)循環(huán)回路。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是采用換熱器對(duì)原油間接加熱，容易與原油泵站系統(tǒng)相兼容，利用蓄熱和換熱以及自動(dòng)控制，使太陽能加熱系統(tǒng)能充分發(fā)揮效力，對(duì)太陽能提供的熱量和加熱爐產(chǎn)生的熱量合理匹配，大大降低了自然氣候的影響，溫度保持相對(duì)穩(wěn)定，滿足了原油長(zhǎng)輸系統(tǒng)的加熱要求。
文檔編號(hào)F24J2/05GK201016064SQ20072010376
公開日2008年2月6日 申請(qǐng)日期2007年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月8日
發(fā)明者李東超, 潘印惠, 郭艷紅, 高慶生 申請(qǐng)人:北京聯(lián)合燃?xì)饧夹g(shù)研究發(fā)展中心