一種結合溫差發(fā)電和太陽能的天然氣管道防凍脹系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及天然氣管道防凍脹領域，尤其是涉及一種結合溫差發(fā)電和太陽能的天然氣管道防凍脹系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]目前，在內陸地區(qū)天然氣的運輸大多采用管道運輸，為提高管道的輸運能力需升高天然氣的壓力，然后再經(jīng)天然氣調壓門站降壓，才進入城鎮(zhèn)管網(wǎng)供工業(yè)和居民用氣。在調壓門站的節(jié)流降壓的過程中，根據(jù)焦耳一湯姆遜效應天然氣的溫度會隨壓力的降低，溫度會急劇的降低。據(jù)統(tǒng)計，天然氣管道的壓力每降低IMPa，溫度會降低4?5°C。例如天然氣閥前溫度為13.1°C，壓力為5.3MPa，經(jīng)節(jié)流降壓后壓力為2.5MPa，溫度則為1°C。當外界環(huán)境溫度降低時，特別是在冬天的情況下，經(jīng)調壓后的天然氣管道就處在零度以下運行，這就容易造成天然氣管道的凍脹現(xiàn)象。
[0003]發(fā)生凍脹現(xiàn)象的天然氣管道會造成附近的地面隆起、調壓閥的閥體離開閥座、管道在應力作用下變形、法蘭連接處或管道焊接處泄露等問題。同時在冬天發(fā)生凍脹的管道，只有在來年春天才能發(fā)現(xiàn)。這會嚴重的威脅門站和天然氣管道的安全運行，給天然氣的輸運造成安全隱患。
[0004]傳統(tǒng)解決天然氣管道凍脹現(xiàn)象的辦法多采用電加熱器，提高節(jié)流后的天然氣溫度。使進入地埋管道的天然氣溫度處于零度以上。但這種方法不僅會消耗大量高品質的電能，而且所用電加熱的功率以及何時啟用電加熱都無法準確的確定。另外其他解決凍脹的方法還有換土、防水和排水，設置管溝等。這些方法不僅工程量大、費用昂貴，而且沒有從根本上解決天然氣管道的凍脹問題一使天然氣的溫度回升到零度以上，這就導致天然氣下游管段還會發(fā)生凍脹。
[0005]太陽能輻射是一種清潔能源，具有儲量大、清潔環(huán)保、利用經(jīng)濟等優(yōu)點，被普遍認為是理想的新能源。利用太陽能發(fā)電，人們多集中于太陽能光伏發(fā)電，基于溫差發(fā)電技術的太陽能發(fā)電方式的則比較少。半導體溫差發(fā)電技術具有無運動部件、無噪音、無磨損、無污染物排放、體積小、重量輕、可靠性高等特點，是綠色環(huán)保的發(fā)電方式。半導體溫差發(fā)電的效率與半導體兩端的溫差有關，溫差越大效率越高。在有關的研究中半導體的冷端一般多為與環(huán)境相近的空氣和水，熱端則為太陽能加熱產(chǎn)生的熱水或熱空氣，在這種情況下，半導體溫差發(fā)電的效率非常低?？紤]到這種缺點，半導體溫差發(fā)電技術和天然氣低溫管道具有很好的結合性。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種防凍脹、效果好、節(jié)約能源、結構簡單、成本低廉的結合溫差發(fā)電和太陽能的天然氣管道防凍脹系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn):
[0008]—種結合溫差發(fā)電和太陽能的天然氣管道防凍脹系統(tǒng)，用以解決天然氣管道的凍脹現(xiàn)象，該系統(tǒng)包括儲電裝置以及通過空氣管道依次連接形成回路的天然氣管道換熱裝置、截止閥、太陽能熱空氣裝置和電加熱器，所述的儲電裝置分別與天然氣管道換熱裝置和電加熱器連接，所述的天然氣管道設置在天然氣管道換熱裝置內；
[0009]低溫空氣在太陽能熱空氣裝置中接收太陽能并被電加熱器加熱后變?yōu)楦邷乜諝?，隨后進入天然氣管道換熱裝置中，一部分高溫空氣用以將天然氣管道升溫，另一部分高溫空氣用以溫差發(fā)電，并將電能通過儲電裝置儲存并供給電加熱器。
[0010]所述的天然氣管道換熱裝置包括保溫腔體和半導體溫差發(fā)電片，所述的天然氣管道設置在保溫腔體內，所述的半導體溫差發(fā)電片設有多個，分別貼在天然氣管道的外壁上，并且與儲電裝置連接，所述的保溫腔體其余空間為空氣通道，并且與空氣管道連接。
[0011]所述的保溫腔體包括截面為方形的鋼構架和設置在鋼構架外的管道換熱保溫層。
[0012]所述的太陽能熱空氣裝置包括聚焦玻璃層、保溫層和翅片，所述的聚焦玻璃層和保溫層相互連接形成空氣腔，所述的翅片設有多個，依次并排設置在保溫層上，所述的空氣腔與空氣管道連接。
[0013]所述的太陽能熱空氣裝置至少設有一個，當太陽能熱空氣裝置設有多個時，通過串聯(lián)或并聯(lián)的方式形成回路。
[0014]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0015]—、防凍脹、效果好:本發(fā)明采用被動式太陽能熱空氣裝置和半導體溫差發(fā)電技術相結合解決了天然氣管道凍脹的問題，半導體溫差發(fā)電有著無噪音、壽命長、性能穩(wěn)定的優(yōu)點，太陽能熱空氣裝置不僅能為半導體發(fā)電模塊提供熱端，而且還可以使天然氣回溫，同時半導體發(fā)電模塊吸收低溫天然氣的冷量作為冷端，不僅可以使天然氣回溫，而且所發(fā)的電能還可以通過電加熱器加熱空氣用于提高天然氣的溫度，這兩種模塊相互作用最終使天然氣的溫度提高到零度以上，從根本上解決天然氣管道的凍脹問題。
[0016]二、節(jié)約能源:本發(fā)明不僅利用太陽能可以節(jié)約大量的電能，而且溫差發(fā)電技術還能有效的利用低溫天然氣的冷量，這都更好的節(jié)約能源，更有利于本發(fā)明的推廣。
[0017]三、結構簡單、成本低廉:本發(fā)明僅由5部分組成，并且各個部分的成本都很低，本系統(tǒng)運行時無需消耗額外的能量，節(jié)約了成本。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的結構示意圖。
[0019]圖2為天然氣管道換熱裝置的結構示意圖。
[0020]圖3為保溫腔體剖面圖。
[0021]圖4為太陽能熱空氣裝置的結構示意圖。
[0022]其中，1、天然氣管道換熱裝置，11、保溫腔體，12、半導體溫差發(fā)電片，2、儲電裝置，3、太陽能熱空氣裝置，31、聚焦玻璃層，32、保溫層，33、翅片，4、電加熱器，5、截止閥，6、天然氣管道。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0024]實施例:
[0025]如圖1所示，一種結合溫差發(fā)電和太陽能的天然氣管道防凍脹系統(tǒng)，用以解決天然氣管道6的凍脹現(xiàn)象，該系統(tǒng)包括儲電裝置2以及通過空氣管道依次連接形成回路的天然氣管道換熱裝置1、截止閥5、太陽能熱空氣裝置3和電加熱器4，儲電裝置2分別與天然氣管道換熱裝置I和電加熱器4連接，空氣在太陽能熱空氣裝置3里被加熱后體積膨脹，進入電加熱器4(在夜間和陰雨天氣使用)，然后再進入天然氣管道換熱裝置I中，一方面為半導體溫差發(fā)電片12提供熱端，另一方面用于加熱低溫天然氣，被冷卻利用后的熱空氣經(jīng)截止閥5，然后又回到太陽能熱空氣裝置3，而由半導體溫差發(fā)電片12所發(fā)的電能儲存在儲電裝置2中，在太陽輻照較弱或無太陽輻照時可利用儲存的電能，通過電加熱器4加熱空氣，從而保證管道內低溫天然氣正?；販?。
[0026]系統(tǒng)中的熱量傳遞介質是空氣，具有加熱方便、傳熱效果好、輸送和操作方便的優(yōu)點，系統(tǒng)中的空氣介質在常壓下工作，這樣提高了系統(tǒng)和設備運行的可靠性，系統(tǒng)中的太陽能模塊采用的是被動式太陽能熱空氣模塊，整個系統(tǒng)不需要風機，因而整個系統(tǒng)更加節(jié)能，經(jīng)濟效率更高。
[0027]如圖2所示，天然氣管道換熱裝置I包括保溫腔體11和半導體溫差發(fā)電片12，天然氣