CN201462405U - 太阳能联合热泵加热输送原油系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能联合热泵加热输送原油系统，包括太阳能集热装置、小蓄热水箱、大蓄热水箱和中间换热器，其特征在于，中间换热器的原油输入端和原油输出端分别与原油输入管线相连，有一个热泵加热系统连接在大蓄热水箱上，所述的热泵加热系统由蒸发器两端分别通过压缩器和节流阀连接冷凝器而成，冷凝器与大蓄热水箱相连接。本实用新型利用太阳联合热泵系统能取代天然气加热输送原油，可节省大量的能源消耗，减少环境污染，净化环境。整个系统具有结构合理，使用方便等优点。

Description

太阳能联合热泵加热输送原油系统

技术领域

本发明涉及一种利用太阳能作为清洁能源配联合热泵加热的输送原油系统，属于原油加热技术领域。

背景技术

我国的原油凝点普遍较高，粘度大，常温下流动性差，因此原油从各个单井汇集到地面计量站后，再送往以后各站的输运过程中常需要将原油加热至50℃～60℃，以保持其良好的流动性。因而，原油加热需要消耗大量的常规能源：使用燃烧煤、油、天然气和电加热方法来实现原油加热。但这种加热方式不仅原油输送系统能源利用率偏低，能质利用性很差，造成了化石能源的消耗并浪费，而且还造成严重的环境污染问题。

为解决上述问题，寻找节能、清洁的加热方式取代常规的原油加热输送方式成为近年来的研究热点。公开号为CN1654879的专利公开了一种包括太阳能集热装置、小蓄热水箱、中间换热器和加热炉的太阳能间接加热输送系统，利用太阳能部分替代常规能源加热输送原油，节省了能源消耗，起到减少环境污染，净化环境的作用。

但现有技术只能利用太阳能替代部分天然气能源，达到在间接加热输送原油过程中降低天然气消耗的目的，并不能完全取代天然气能源消耗。本实用新型在此基础上，加入了热泵、电加热器，除去加热炉，使其成为太阳能联合热泵加热输送原油系统，从而取代燃烧天然气加热方式，实现全天候稳定运行。热泵技术是高效环保的节能技术。其最为显著的优点是节能，与纯电阻加热系统相比，它可节电70％左右。热泵是一种利用高位能使热量从低位热源流向高位热源的节能装置。热泵虽然需要消耗一定量的高位能，但它所供给的热量却是消耗的高位热能与吸取的低位热能的总和(参考陈东，谢继红.热泵技术及其应用[M].北京：化学工业出版社，2006.45-184)，即热泵系统能够将自身所耗能量的3到6倍热能从低温热源传送到高温热源。经过改进的系统比原有技术在工业、民用，特别是油田企业的原油加热输送的领域有更广的使用范围和更高的使用效率，推广和发展前景更加广泛。

发明内容

本实用新型采用太阳能联合热泵加热方式来取代燃烧天然气加热方式，达到在加热输送原油过程中取代天然气的目的。该技术应用既节能又环保，具有较大的经济和社会意义。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种太阳能联合热泵加热输送原油系统，所述系统包括太阳能集热装置36、小蓄热水箱16、大蓄热水箱17、中间换热器12，中间换热器12的热水输入端25通过管线连接小蓄热水箱的热水输出端31，中间换热器的热水输出端26分别连接太阳能集热装置的输入端27和小蓄热水箱的一个热水输入端35，太阳能集热装置的输出端28连接小蓄热水箱的另一个热水输入端30，小蓄热水箱的另一个输出端32连接大蓄热水箱的输入端33，大蓄热水箱的输出端34连接小蓄热水箱的输出端29；其特征在于，中间换热器的原油输入端23和原油输出端24分别与原油输入管线相连，有一个热泵加热系统18连接在大蓄热水箱17上，所述的热泵加热系统18由蒸发器20两端分别通过压缩器19和节流阀21连接冷凝器22而成，冷凝器22与大蓄热水箱17相连接.

上述技术方案中，可在小蓄热水箱16中设置一个电加热器13。

上述技术方案中，所述的太阳能集热装置36为太阳能集热器阵列。

有益效果

本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型将热泵技术复合于太阳能加热输送原油系统，设计的热泵系统采用高效蒸发器，可有效利用低温热源，提高系统效率。系统采用高温环保工质，提高热泵的输出温度，而且对环境没有污染。

2、本实用新型采用大面积太阳能集热阵列，利用大面积太阳能集热器阵列以及热泵供热产生热媒水，热媒水在原油加热器来间接加热原油。同时可以根据不同的集热器效率及太阳能辐射强度等参数的影响，经热力学与传热学的计算得出加热原油所需要的集热器面积，计算出一定流量下集热器进出口水温的变化，经过对集热器内流动水进行的流体力学计算得出大面积集热器方阵的串、并连优化组合分布。

3、本实用新型采用系统换热网络综合优化技术，系统内太阳能集热器阵列、热泵、原油加热器阵列、大、小蓄热水箱之间进行最优化组合排列，小蓄热水箱用于系统的快速启动，大蓄热水箱用于系统的多余热量储存，延长系统的供热时间，充分体现不同设备的各自功用和优势，运行时各个环节相辅相成，使整个系统达到效率的最佳状态。

附图说明

图1为本实用新型太阳能联合热泵加热输送原油系统流程图。

其中，1～11：自动控制阀门，12：换热器，13：电加热器，14、15：循环泵，16：小蓄热水箱，17：大蓄热水箱，18：热泵加热系统，19：压缩器，20：蒸发器，21：节流阀，22：冷凝器，23、24：中间换热器的原油输入端、输出端，25、26：中间换热器的热水输入端、输出端，27、28：太阳能集热装置的输入端、输出端，31、32：小蓄热水箱输出端，29、30、35：小蓄热水箱输入端，33、34：大蓄热水箱的输入端、输出端。

具体实施方式

结合附图1的流程图，说明本实用新型的工作原理，对本实用新型做进一步阐述。

按附图1所示连接太阳能联合热泵加热输送原油系统.在正常太阳能辐射条件下，热泵系统18不启动，循环泵14开启，将小蓄热水箱16的热水经自动控制阀门5、3进入换热器12中，在换热器12中与原油进行热交换，此时阀门4、6关闭.进入换热器的热水与原油换热后经自动控制阀门8进入太阳能集热装置36即太阳能集热器阵列，经集热器加热后再经自动控制阀门9进入小蓄热水箱16，此时阀门7关闭.当发现小蓄热水箱16的温度较高时，此时有多余热量储存，则自动开启循环泵15，热水经自动控制阀门11进入大蓄热水箱17蓄热后，再经自动控制阀门10回小蓄热水箱，并从小蓄热水箱16的输出端31送往中间换热器12.太阳能集热器阵列内的温度较低无法使水温提高时，热水在换热器12与原油换热后经自动控制阀门7回小蓄热水箱16，此时自动控制阀门8关闭，大蓄热水箱17向小蓄热水箱补充热量.

当遇到阴天、雨天等太阳光照很少的天气，或者在晚上无太阳光照的条件下需制取热水时，开启热泵系统18。启动热泵系统18前，关闭阀门8，9，先启动循环泵15，循环泵运行2分钟后启动热泵系统18，工质经节流阀21降压后进入蒸发器20中，通过吸收周围环境(空气、地下水、地热等)的低品位热而得到蒸发。从蒸发器中流出的工质蒸气被压缩机19吸入并被压缩成高温高压的工质蒸气。然后，高温高压的工质蒸气进入冷凝器22的盘管中，利用工质蒸气的冷凝热来加热大蓄热水箱17中的水，提高水的温度。冷凝后的工质经过干燥过滤器、节流阀21等部件后又进入蒸发器20中重新吸热、蒸发，由此完成一次完整的循环。利用工质循环制取热水。制取的热水存放在大蓄热水箱17中，经自动控制阀门10，小蓄热水箱输入端29回小蓄热水箱16，经输出端31送往中间换热器12，此时阀7打开，若发现小蓄热水箱的温度较低时，开启电加热器13。

当遇到光照不太充足的天气，使用太阳能联合热泵加热系统。即：经太阳能集热器阵列加热储存在小蓄热水箱16内的水，利用循环泵15经阀11到大蓄热水箱17用热泵系统进行再加热。

为了保证系统运行的稳定性，使换热器的进口热水温度不受太阳辐照瞬时变化或热泵供热效率高低的直接影响，太阳能集热器阵列出口端28的热水首先进入小蓄热水箱16和热泵加热大蓄热水箱17中的水，再由小蓄热水箱进入中间换热器12。本发明系统设置了大小两个蓄热水箱。小蓄热水箱16及电加热器13主要用来保证系统的快速启动，使集热器加热的热水温度，尽快达到中间换热器12所需要的运行温度。大蓄热水箱17用来储存多余的热能，把太阳辐射能高峰或热泵系统18供热效率较高时暂时用不了的能量以热水的形式储存起来，以备太阳能辐射不足或热泵系统供热效率较低时使用。

Claims (3)

1.一种太阳能联合热泵加热输送原油系统，所述系统包括太阳能集热装置(36)、小蓄热水箱(16)、大蓄热水箱(17)、中间换热器(12)，中间换热器(12)的热水输入端(25)通过管线连接小蓄热水箱的热水输出端(31)，中间换热器的热水输出端(26)分别连接太阳能集热装置的输入端(27)和小蓄热水箱的一个热水输入端(35)，太阳能集热装置的输出端(28)连接小蓄热水箱的另一个热水输入端(30)，小蓄热水箱的另一个输出端(32)连接大蓄热水箱的输入端(33)，大蓄热水箱的输出端(34)连接小蓄热水箱的输出端(29)；其特征在于，中间换热器的原油输入端(23)和原油输出端(24)分别与原油输入管线相连，有一个热泵加热系统(18)连接在大蓄热水箱(17)上，所述的热泵加热系统(18)由蒸发器(20)两端分别通过压缩器(19)和节流阀(21)连接冷凝器(22)而成，冷凝器(22)与大蓄热水箱(17)相连接。

2.如权利要求1所述的太阳能联合热泵加热输送原油系统，其特征在于，在所述的小蓄热水箱(16)中设置了一个电加热器(13)。

3.如权利要求1所述的太阳能联合热泵加热输送原油系统，其特征在于，所述的太阳能集热装置(36)为太阳能集热器阵列。

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