CN105865047A - 一种太阳能稠油循环加热系统 - Google Patents
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Abstract
一种节能环保、加热效率高的太阳能稠油循环加热系统，包括太阳光线采集器，光阑，聚焦透镜，圆台光锥，耦合光纤束，缠绕在液油软管外周的水银回路带，以及循环泵，利用所述太阳光线采集器采集太阳光线，采集的太阳光线通过光阑、聚焦透镜、圆台光锥、光纤束对油路多个点进行辐照，以提升油路中液油温度。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能稠油循环加热系统。
背景技术
随着国际经济形势的恶化，石油国际价格跌幅巨大，一些开采成本高企的油企不得不减产或面临被市场淘汰的风险，而随着逐年开采，枯油井数量也逐次增多，与之相伴的是，这些油井中高凝稠度和高含蜡石油的比重越来越大，使用常规采油方式将面临很大的困难。例如我国的大庆油田，早些年就已经开始往油井里注水，以其降低其凝稠度。这样的开采方法尽管凑效，但是开采成本太高，推油的效果也不甚理想。国际上目前通行的是对推油杆进行改造，例如采用空心加热推油杆，一边对原油进行加热，一边推油，但是这样比较耗费资源，进一步推升了成本。
随着太阳能技术的发展，在有些油田已经开始适用太阳能加热系统对稠油进行加热，将液油温度升高，从而消除石蜡，降低凝稠度。也即设计一个循环回路，通过一个四通阀连接该回路和推油杆及磕头机，其中，在该回路上设计一个太阳能加热装置(主要是真空集热管束)，对高压软管中的液油加热，但是，通过该太阳能加热装置对高压软管加热并不理想，仍然需要辅助燃气装置(有的辅助风能转化成热能)进一步升高软管中液油的温度。
有一些方案中，利用太阳能加热循环水，产生的蒸汽进入原油管线，从而利用蒸汽对原油进行加热。但是该方案中需要对蒸汽进行加压处理，需要设计蒸汽系统，成本也不低。
还有一些技术方案，直接将油路设计在波导管中，利用太阳能加微波的方式进行加热，但是该方案一方面存在光污染风险，另一方面波导管作为油路软管成本过高，而且很容易损坏。
在我国新疆大部，太阳能资源非常丰富，如果能够加以大力利用，将大大降低我国戈壁油田的开采成本。
基于此，本发明在此基础上提高太阳能利用效率，设计水银回路，直接采用太阳能加热系统，无需加热介质进入油路管线，无需另外设计燃气装置而实现消除石蜡，降低稠度。
发明内容
鉴于此，本发明提供一种节能环保、加热效率高的太阳能稠油循环加热系统。
具体的，本发明提供一种太阳能稠油循环加热系统，包括太阳光线采集器，光阑，聚焦透镜，圆台光锥，耦合光纤束，缠绕在液油软管外周的水银回路带，以及循环泵，利用所述太阳光线采集器采集太阳光线，采集的太阳光线通过光阑射入聚焦透镜，经聚焦透镜聚焦后射入圆台光锥中，从所述圆台光锥出射的光射入光纤束中，各光纤束出射的光同时对油路多个点进行辐照，以提升油路中液油温度，其中，所述光阑用于控制入光量，所述水银回路用于冷却油路，将其温度稳定在130-140摄氏度，所述循环泵用于水银回路的循环。
根据本发明，所述太阳光线采集器为凹面镜。
根据本发明，所述圆台光锥底面与光纤束接合。
根据本发明，所述光纤可以采用塑料光纤，也可以使用石英光纤，从设计上容易性上考虑，优选采用石英光纤，这样便于对圆台圆锥进行多样性光学设计，以射出更理想光线。
根据本发明，由于设计光纤束对油路直接辐照加热，所以无需集热管，无需蒸汽系统，直接实现对液油软管内液油加热。查阅全球主要国家专利文献，并未发现有相同思路技术方案，主要原因在于设计多路光纤传输高能光线容易达到液油燃点温度，全程不好把控，但是，如果在光线采集装置设置光阑，根据油路中实际温度而控制入光量的大小，并且在软管外周设置水银冷却回路，则可以将点着燃油的风险基本降低到零。同时，通过置入圆台光锥，对圆台光锥进行光学设计，可以进一步控制光能大小，使软管达到理想的温度。
根据本发明，由于仅仅在加热系统中使用了廉价的光纤、水银，所以大大降低开采成本。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作出详细的说明。
本发明的太阳能稠油循环加热系统，包括太阳光线采集器，光阑，聚焦透镜，圆台光锥，耦合光纤束，缠绕在液油软管外周的水银回路带，以及循环泵，利用所述太阳光线采集器采集太阳光线，采集的太阳光线通过光阑射入聚焦透镜，经聚焦透镜聚焦后射入圆台光锥中，从所述圆台光锥出射的光射入光纤束中，各光纤束出射的光同时对油路多个点进行辐照，以提升油路中液油温度，其中，所述光阑用于控制入光量，所述水银回路用于冷却油路，将其温度稳定在130-140摄氏度，所述循环泵用于水银回路的循环。
本发明中，所述太阳光线采集器为凹面镜。也可以采用其他的聚光装置，例如凸透镜等，在广袤的戈壁油田，优选采用凹面镜，这样能够会聚更多的光线，能够更多利用太阳能。凹面镜的直径优选为2米，可以根据当地光照条件进行相关设置。作为该采集器，最好设计成能够跟踪太阳的阳光采集器，这样，可以保证全白天都能够利用太阳能。
另外，在夜间作业的场合，可以配合使用太阳能电池板，这样能够将太阳能存储起来，以供夜间加热使用，或者是，配合使用太阳能集热管，这样也能够节省部分能源。
本发明中，所述圆台光锥底面与光纤束接合。该圆台光锥作为光线耦合部件与所述光纤束相耦合，该光锥圆台小面承接来自聚光透镜的光线，在其内部进行全反射，然后从该光锥底面射出至光纤束中。由于射入光纤束中的光束为高能光束，所以，需要该光纤具有很强的耐受性。
本发明中，所述光纤可以采用塑料光纤，也可以使用石英光纤，从设计上容易性上考虑，优选采用石英光纤，这样便于对圆台圆锥进行多样性光学设计，以射出更理想光线。
本发明中，在光线采集装置设置光阑，根据油路中实际温度而控制入光量的大小，并且在软管外周设置水银冷却回路，大大降低点着燃油的风险。同时，通过置入圆台光锥，对圆台光锥进行光学设计，可以进一步控制光能大小，使软管达到理想的温度。
根据本发明，由于设计光纤束对油路直接辐照加热，所以无需集热管，无需蒸汽系统，直接实现对液油软管内液油加热。
根据本发明，由于仅仅在加热系统中使用了廉价的光纤、水银，所以大大降低开采成本。
实际上，由于需要将光纤中的光线导入油路，所以，需要在油路上开设光纤导入窗口，因为需要对光纤辐照点温度实时把控，所以需要在光纤束末端加装温度传感器。
作为冷却回路的一部分，循环泵应该置于封闭环境中，以防止水银挥发。
以上通过具体实施方式对本发明做出详细说明，但需要说明的是，本发明并不限于该具体实施例，本发明可以在此基础上进行各种修饰和变更。凡不脱离本发明的精神和原则所作的任何修改等等同物，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种太阳能稠油循环加热系统，其特征在于，包括太阳光线采集器，光阑，聚焦透镜，圆台光锥，耦合光纤束，缠绕在液油软管外周的水银回路带，以及循环泵，利用所述太阳光线采集器采集太阳光线，采集的太阳光线通过光阑射入聚焦透镜，经聚焦透镜聚焦后射入圆台光锥中，从所述圆台光锥出射的光射入光纤束中，各光纤束出射的光同时对油路多个点进行辐照，以提升油路中液油温度，其中，所述光阑用于控制入光量，所述水银回路用于冷却油路，将其温度稳定在130-140摄氏度，所述循环泵用于水银回路的循环。
2.如权利要求1所述太阳能稠油循环加热系统，其特征在于，所述太阳光线采集器为凹面镜。
3.如权利要求1所述太阳能稠油循环加热系统，其特征在于，所述圆台光锥底面与光纤束接合。
4.如权利要求1所述太阳能稠油循环加热系统，其特征在于，所述光纤可以采用塑料光纤，也可以使用石英光纤。
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