CN104654851A - 二腔流体蓄热式石油加热传热蓄热系统 - Google Patents
二腔流体蓄热式石油加热传热蓄热系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明的目的是提供一种二腔流体蓄热式石油加热传热蓄热系统；由流动在石油管道中的石油，蓄热器，热源组成，热源为蓄热器提供热能，蓄热器利用储存的热能加热石油，用于石油进行流动；蓄热器为至少设置有二个腔体，一个为蓄热腔体，在蓄热腔体内设置有蓄热材料，将热能进行储存；一个为换热腔体；将流体由热源进行加热，流体由换热腔体进入，为蓄热材料进行换热，实现热能的加热换热蓄热传热。本发明利用设置两个腔室体，完成热源的存储和利用，可以适合于0-1200度温度的蓄热，以及实现移动蓄热。
Description
技术领域
本发明涉及热能利用，特别是利用实现热能的蓄热实现对石油的加热及温度控制。
背景技术
蓄热器是对热能进行储存的设备，现有的蓄热器为蒸汽型和液体蓄热器；
在工业节能领域，将余热进行回收并储存，通常采用相变技术进行蓄热，在低温领域采用蓄冰技术实现蓄热；
在太阳能领域，采用熔融盐蓄热，虽然熔融盐可以实现高温的储存，但是由于其需要从固态转变为液体，因而需要热能将其加热，同时熔融盐的毒性、经济型、安全性也存在问题，因而熔融盐蓄热的使用受到限制。
在太阳能领域，也采用空气或其他气体进行蓄热，但其热熔小，无法实现大规模的热能存储。
蓄能电站采用电能进行储存，特别是风电及光伏组成的电能，由于其无法实现储存，因而不得不大量的抛弃，造成大量的浪费。如果采用热能进行储存，需要具备大功率的存储能力的储存器。
石油加热是为了保证石油管道达到正常温度下在管道内流体，否则石油将成为固体无法流体，通常采用传统的煤或者从石油管道分离出来的天然气进行加热，但是该种加热既不环保又缺乏安全性，因而需要采用清洁能源为石油进行加热。
发明内容
本发明的目的是提供一种二腔流体蓄热式石油加热传热蓄热系统，将流体由热源进行加热，然后与设置由两个腔体的容器进行换热，容器设置有两个腔体，一个为蓄热腔体，一个为换热腔体，蓄热腔体内设置有蓄热材料，流体由换热腔体进入，为蓄热材料进行换热，实现热能的加热换热蓄热传热。
具体发明内容如下：
二腔流体蓄热式石油加热传热蓄热系统，包括蓄热材料，壳体，保温材料，流体等，其特征是：
由流动在石油管道中的石油，蓄热器，热源组成，热源为蓄热器提供热能，蓄热器利用储存的热能加热石油，用于石油进行流动；蓄热器选择自下列一种：
A、蓄热器为至少设置有二个腔室，一个为蓄热腔体，在蓄热腔体内设置有蓄热材料，将热能进行储存；一个为换热腔体，换热腔室设置有至少一组进口与出口，与热源进行换热的流体为第一流体，第一流体从换热腔体进口进入通过换热器件与蓄热材料完成换热后从出口流出；
在蓄热腔体内设置有蓄热材料，将热能进行储存；
在蓄热腔体内的进口与出口之间，设置有连接进口与出口的管道，管道设置在蓄热器腔体内并与蓄热材料紧密接触，被加热的石油从蓄热腔体进口进入到蓄热腔体，通过管道与蓄热材料进行换热，换热后的石油被加热后流出蓄热腔体内，实现对石油的蓄热式加热。
B、蓄热器为至少设置有二个腔室，一个为蓄热腔体，在蓄热腔体内设置有蓄热材料，将热能进行储存；在蓄热腔体内的进口与出口之间，设置有连接进口与出口的管道，管道设置在蓄热器腔体内并与蓄热材料紧密接触，被加热的第一流体从蓄热腔体进口进入到蓄热腔体，通过管道与蓄热材料进行换热，换热后的第一流体从蓄热腔体内流出，实现对蓄热材料的加热以及热能的储存；
一个为换热腔体，换热腔室设置有至少一组进口与出口，在蓄热腔体与换热腔体之间设置有换热器件，被加热的石油通过换热器件与蓄热材料进行换热，换热后的石油被加热后从换热腔体出口流出，实现对石油的蓄热式加热；
在石油或者天然气管道上设置有一个进口与出口，在石油或者天然气管道出口与换热腔体的进口进行连接，在石油或者天然气管道进口与换热腔体的出口进行连接，在连接管道上设置开关阀门。
石油或天然气管道的开关上设置有温度传感装置，根据传感器的温度可以调整开关的大小，实现对石油的加热温度的控制。
热源选择下列一种：
A、太阳能聚焦热采集所提供的能源；太阳能聚焦采集器件采用碟式、槽式、塔式中的一种或多种；
B、太阳能光伏发电以及风力发电所形成的能源；
C、采用传统的煤提供热能；
D、采用生物质能源提供热能；
E、采用天然气为热能提供的热能。
蓄热材料选择自下列至少一种或多种：熔融盐、液态金属、固体粒块、混凝土、沙石或鹅卵石、钢渣或铁渣、导热水泥、相变材料。
所述的换热器件选择下列一种：
（1）、流体管道换热：在蓄热腔体与换热腔体之间设置有多个管道，为流体换热管道，管道由金属非金属以及复合管道组成，管道的进口与出口与换热腔室内部的进口与的出口相互连通，使得流体可以在管道内流动，管道一部分设置在蓄热腔体内，并与蓄热腔体进行紧密接触换热，流体换热管道选自下列一种或组合：
A、螺旋管；
B、管道的内部或者和外壁设置有换热翅片；
C、弯曲的管道；
D、其直径可以变化的管道；
E、管道的外壁上设置有可以与固体粒块相互连接的凹凸结构；
F、由不同的金属复合而成的管道；
G、管道的内或者外壁上设置有防腐涂层。
（2）、热管换热：采用重力热管或循环热管，重力热管的蒸发段设置在蓄热腔室，冷凝段设置在换热腔室，对于循环热管热管的部分设置在换热腔室，其余部分设置在蓄热腔室。
所述的设置在蓄热腔体内的进口与出口之间的管道，或者设置在蓄热材料与换热腔体之间的换热器件选择下列一种：
（1）、管道换热：在蓄热腔体与换热腔体之间设置有多个管道，为流体换热管道，管道由金属非金属以及复合管道组成，管道的进口与出口与换热腔室内部的进口与的出口相互连通，使得石油可以在管道内流动，管道一部分设置在蓄热腔体内，并与蓄热腔体进行紧密接触换热，石油换热管道选自下列一种或组合：
A、螺旋管；
B、管道的内部或者和外壁设置有换热翅片；
C、弯曲的管道；
D、其直径可以变化的管道；
E、管道的外壁上设置有可以与固体粒块相互连接的凹凸结构；
F、由不同的金属复合而成的管道；
G、管道的内或者外壁上设置有防腐涂层。
（2）、热管换热：采用重力热管或循环热管，重力热管的蒸发段设置在蓄热腔室，冷凝段设置在换热腔室，对于循环热管热管的部分设置在换热腔室，其余部分设置在蓄热腔室。
流体为下列一种或多种：熔融盐、液体（含水或导热油）、气体（含空气）、液态金属、等离子态、超临界体。
所述的液态金属为下列一种或者多种或其化合物：汞,铯,镓,铷,钾,钠,铟,锂,锡,铋,铊,镉,铅,锌,锑,镁,铝。
多组热源共同与一个中央蓄热器进行连接，将多个采集系统采集的热能进行集成应用，实现大规模大功率的应用。
所述的中央蓄热器由一个设置有多个换热腔体、多个换热腔体，一个或多个蓄热腔体的容器组成；每个换热腔室设置有至少一组进口与出口，多组热源的与换热腔体进口进入与蓄热器完成换热后从出口流出。
采用本发明的技术方案可产生如下的有益效果：
1、 本发明利用设置两个腔室体，完成热源的存储和利用，可以适合于0-1200度温度的蓄热。
2、 本发明可以实现移动蓄热，将蓄热器移动到需要的地方实现热能的采集及利用。
3、 本发明可以应用于太阳能以及太阳能互补的地热、生物质等多能源领域，实现热能的储存和利用。
附图说明
图1是二腔流体热管石油加热传热蓄热系统示意图。
图2是二腔流体管道石油加热传热蓄热系统示意图。
图3是移动二腔流体石油加热传热蓄热系统示意图。
图中标号含义：
1：蓄热腔体进口，2：蓄热腔体出口，3：换热腔体进口，4：换热腔体出口，5：热管再生管 6：蓄热腔体，7：换热腔体，8：挡板，9：热管；10：蓄热材料，10：蓄热材料，11：热源，12：换热器件（管道），13：车辆。
具体实施方式
实施例1、二腔流体热管石油加热传热蓄热系统
图1所示的二腔流体加热传热蓄热系统，蓄热器设置有二个腔室，一个为蓄热腔体6，一个为换热腔体7，换热腔室7设置有至少一组进口与出口，与热源进行换热的流体为第一流体，第一流体从蓄热腔体的进口1进入与蓄热器完成换热后从出口2流出；
在蓄热腔体内设置有蓄热材料，将热能进行储存；
当需要利用蓄热器中的热能时，将温度低于蓄热器内蓄热材料温度的石油从换热腔体进口进入到换热腔体内，换热腔体内设置有石油进口3与出口4，在蓄热腔体与换热腔体之间设置有热管，热管的蒸发端设置在蓄热材料内，冷凝端设置在换热腔体内，石油从进口3进入到换热腔体内，通过热管与蓄热器内的蓄热材料进行换热，实现对石油的加热。
本实施例中：流体为导热油，热源由太阳能碟式采集系统采集温度为900度，然后将其由进口1进入到蓄热腔体内，蓄热材料为陶瓷蜂窝蓄热材料，由多个陶瓷蜂窝材料组成一个管道，可以使得流体进行管道内进行流动并换热；蓄热材料与换热腔体通过热管进行换热，热管的蒸发段设置在蓄热陶瓷内并与蓄热陶瓷进行紧密连接；换热后的蓄热器被运输到石油管道的区域，将石油与蓄热器内蓄热材料进行换热，石油从换热腔体进口进入容器内，通过热管与蓄热材料换热后达到石油正常流动所需的温度，从而实现对石油的加热。
实施例2、二腔流体管道加热传热蓄热系统
如图2所示二腔流体管道加热传热蓄热系统，二腔流体加热传热蓄热系统，蓄热器设置有二个腔室，一个为蓄热腔体6，一个为换热腔体7，换热腔室7设置有至少一组进口与出口，与热源进行换热的流体为第一流体，第一流体从换热腔体的进口3进入，通过设置在蓄热腔体与换热腔体内部的流体管道与蓄热材料完成换热后从换热腔体出口流出；
在蓄热腔体内设置有蓄热材料，将热能进行储存；
当需要利用蓄热器中的热能时，将温度低于蓄热器内蓄热材料温度的石油从蓄热腔体进口1进入，蓄热腔体内设置有连接进口1与出口2的管道12，石油从进口1进入通过在管道12内流通，通过管道12与蓄热器内的蓄热材料进行换热，实现热能的利用。
本实施例中热源为太阳能光伏电力，第一流体为熔融盐，蓄热材料为钢渣、水泥、石块组成的混合物。
实施例3、移动二腔加热传热蓄热系统
图3是移动二腔加热传热蓄热系统；蓄热器设置有二个腔室，一个为蓄热腔体6，一个为换热腔体7，换热腔室7设置有至少一组进口与出口，与热源进行换热的流体为第一流体，第一流体从换热腔体的进口3进入，通过设置在蓄热腔体与换热腔体内部的流体管道与蓄热材料完成换热后从换热腔体出口流出；
在蓄热腔体内设置有蓄热材料，将热能进行储存；
当需要利用蓄热器中的热能时，将温度低于蓄热器内蓄热材料温度的石油进入蓄热腔体内进行换热，换热腔体内设置有石油的进口1与出口2的管道12，石油从进口1进入通过在管道12内流通，通过管道12与蓄热器内的蓄热材料进行换热，实现热能的利用。
蓄热器设置在一个车运输车上，可以将蓄热器方便的运送倒所需要的区域内。当腔室被充满后，蓄热器可以在当地蓄热或被移动到需要利用热能的地区；
本实施例中：第一流体为导热油，工作温度范围 0oC ‐ 200oC，由太阳能碟式采集系统采集温度为300度，也可以使用传统的煤或者余热或者地热能，将可以采集的热能进行蓄热后，运送到石油管道周围，实现对石油的加热。
根据本发明的原理及结构，可以设计其他的实施案例，只要符合本发明的原理及结构，都属于本发明的实施。
Claims (10)
1.二腔流体蓄热式石油加热传热蓄热系统，包括蓄热材料，壳体，保温材料，流体等，其特征是：
由流动在石油管道中的石油，蓄热器，热源组成，热源为蓄热器提供热能，蓄热器利用储存的热能加热石油，用于石油进行流动；蓄热器选择自下列一种：
A、蓄热器为至少设置有二个腔室，一个为蓄热腔体，在蓄热腔体内设置有蓄热材料，将热能进行储存；一个为换热腔体，换热腔室设置有至少一组进口与出口，与热源进行换热的流体为第一流体，第一流体从换热腔体进口进入通过换热器件与蓄热材料完成换热后从出口流出；在蓄热腔体内设置有蓄热材料，将热能进行储存；在蓄热腔体内的进口与出口之间，设置有连接进口与出口的管道，管道设置在蓄热器腔体内并与蓄热材料紧密接触，被加热的石油从蓄热腔体进口进入到蓄热腔体，通过管道与蓄热材料进行换热，换热后的石油被加热后流出蓄热腔体内，实现对石油的蓄热式加热；
B、蓄热器为至少设置有二个腔室，一个为蓄热腔体，在蓄热腔体内设置有蓄热材料，将热能进行储存；在蓄热腔体内的进口与出口之间，设置有连接进口与出口的管道，管道设置在蓄热器腔体内并与蓄热材料紧密接触，被加热的第一流体从蓄热腔体进口进入到蓄热腔体，通过管道与蓄热材料进行换热，换热后的第一流体从蓄热腔体内流出，实现对蓄热材料的加热以及热能的储存；一个为换热腔体，换热腔室设置有至少一组进口与出口，在蓄热腔体与换热腔体之间设置有换热器件，被加热的石油通过换热器件与蓄热材料进行换热，换热后的石油被加热后从换热腔体出口流出，实现对石油的蓄热式加热；
在石油或者天然气管道上设置有一个进口与出口，在石油或者天然气管道出口与换热腔体的进口进行连接，在石油或者天然气管道进口与换热腔体的出口进行连接，在连接管道上设置开关阀门。
2.根据权利要求1所述的二腔流体蓄热式石油加热传热蓄热系统，其特征是：石油或天然气管道的开关上设置有温度传感装置，根据传感器的温度可以调整开关的大小，实现对石油的加热温度的控制。
3.根据权利要求1所述的二腔流体蓄热式石油加热传热蓄热系统，其特征是：热源选择下列一种：
A、太阳能聚焦热采集所提供的能源；太阳能聚焦采集器件采用碟式、槽式、塔式中的一种或多种；
B、太阳能光伏发电以及风力发电所形成的能源；
C、采用传统的煤提供热能；
D、采用生物质能源提供热能；
E、采用天然气为热能提供的热能。
4.根据权利要求1所述的二腔流体蓄热式石油加热传热蓄热系统，其特征是：蓄热材料选择自下列至少一种或多种：熔融盐、液态金属、固体粒块、混凝土、沙石或鹅卵石、钢渣或铁渣、导热水泥、相变材料。
5.根据权利要求1所述的二腔流体蓄热式石油加热传热蓄热系统，其特征是：所述蓄热器A中方式中的换热器件选择下列一种：
（1）、流体管道换热：在蓄热腔体与换热腔体之间设置有多个管道，为流体换热管道，管道由金属非金属以及复合管道组成，管道的进口与出口与换热腔室内部的进口与的出口相互连通，使得流体可以在管道内流动，管道一部分设置在蓄热腔体内，并与蓄热腔体进行紧密接触换热，流体换热管道选自下列一种或组合：
A、螺旋管；
B、管道的内部或者和外壁设置有换热翅片；
C、弯曲的管道；
D、其直径可以变化的管道；
E、管道的外壁上设置有可以与固体粒块相互连接的凹凸结构；
F、由不同的金属复合而成的管道；
G、管道的内或者外壁上设置有防腐涂层；
（2）、热管换热：采用重力热管或循环热管，重力热管的蒸发段设置在蓄热腔室，冷凝段设置在换热腔室，对于循环热管热管的部分设置在换热腔室，其余部分设置在蓄热腔室。
6.根据权利要求1所述的二腔流体蓄热式石油加热传热蓄热系统，其特征是：所述蓄热器B中方式中断管道以及换热器件选择下列一种：
（1）、管道换热：在蓄热腔体与换热腔体之间设置有多个管道，为流体换热管道，管道由金属非金属以及复合管道组成，管道的进口与出口与换热腔室内部的进口与的出口相互连通，使得石油可以在管道内流动，管道一部分设置在蓄热腔体内，并与蓄热腔体进行紧密接触换热，石油换热管道选自下列一种或组合：
A、螺旋管；
B、管道的内部或者和外壁设置有换热翅片；
C、弯曲的管道；
D、其直径可以变化的管道；
E、管道的外壁上设置有可以与固体粒块相互连接的凹凸结构；
F、由不同的金属复合而成的管道；
G、管道的内或者外壁上设置有防腐涂层；
（2）、热管换热：采用重力热管或循环热管，重力热管的蒸发段设置在蓄热腔室，冷凝段设置在换热腔室，对于循环热管热管的部分设置在换热腔室，其余部分设置在蓄热腔室。
7.根据权利要求1所述的二腔流体蓄热式石油加热传热蓄热系统，其特征是：流体为下列一种或多种：熔融盐、液体、气体、液态金属、等离子态、超临界体。
8.根据权利要求7所述的二腔流体蓄热式石油加热传热蓄热系统，其特征是：所述的液态金属为下列一种或者多种或其化合物：汞,铯,镓,铷,钾,钠,铟,锂,锡,铋,铊,镉,铅,锌,锑,镁,铝。
9.根据权利要求1所述的二腔流体蓄热式石油加热传热蓄热系统，其特征是：多组热源共同与一个中央蓄热器进行连接，将多个采集系统采集的热能进行集成应用，实现大规模大功率的应用。
10.根据权利要求9所述的二腔流体蓄热式石油加热传热蓄热系统，其特征是：所述的中央蓄热器由一个设置有多个换热腔体、多个换热腔体，一个或多个蓄热腔体的容器组成；每个换热腔室设置有至少一组进口与出口，多组热源的与换热腔体进口进入与蓄热器完成换热后从出口流出。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150527 |