CN1800696A - 一种原油集输的风光电一体化加热装置及其加热方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种原油集输的风光电一体化加热装置及其加热方法，加热装置包括水/油换热装置和电加热装置，所述水/油换热装置设置有太阳能集热设备，所述电加热装置设置有风力发电设备；加热方法包括太阳能加热过程、电加热过程和判断选择过程。本发明利用风力、太阳能天然的互补性，构成风光互补加热系统，可很好地解决风力、太阳能分别工作不稳定问题，以彻底替代原油集输中的天然气水套炉加热设备，适合推广使用。

Description

一种原油集输的风光电一体化加热装置及其加热方法
                          技术领域
本发明涉及一种原油集输的加热装置和加热方法，特别是涉及一种利用太阳能和风力发电加热原油传输的装置及其方法，属于新能源开发利用及原油传输技术领域。
                          背景技术
目前油田行业在采油、集输等环节需要消耗大量能源。我国的原油凝固点普遍较高，粘度大，常温下流动性差，因此从油井出油后的运输过程中必须进行加热与保温。在油田的采油、集输等过程中至少有20％左右的能耗用于原油加热与处理，传统的对原油在传输过程中进行加热的技术通常是使用烧煤、燃油、天然气、电加热的方法，这不仅造成大量的能源消耗和严重的环境污染问题，而且也存在不小的安全隐患。
能源危机与环境污染问题已成为当今社会普遍关注的热点。日益紧迫的能源形势对开发能源新技术和进一步开发利用可再生能源提出了迫切要求。在削减油田开采能耗方面能够采取的一个有效措施是利用替代能源或余热。如果能够用太阳能的热量来加热原油，可为油田节省大量的能源消耗。
同时，由于太阳能受天气的影响较大，阴天或黑夜时无法启动太阳能加热，虽然可通过热转换设备来克服上述不足，但费时费物，而且也不能完全解决能源不足的问题，而我国的大部分油田，风力比较客观，故而可利用风力来对原油集输进行加热，所以，急需开发一种集太阳能和风力发电于一体的原油集输加热技术。
                          发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种集太阳能和风力发电于一体的原油集输的风光电一体化加热装置。
本发明的另一目的在于根据风光电一体化加热装置，而提供一种原油集输的风光电一体化加热方法。
为了实现发明目的一，本发明采用的技术方案为：
一种原油集输的风光电一体化加热装置，包括水/油换热装置和电加热装置，所述水/油换热装置设置有太阳能集热设备，所述电加热装置设置有风力发电设备。
上述技术方案中，所述的水/油换热装置包括太阳能集热器、水泵、蓄水箱和换热器，所述蓄水箱的出水口通过水泵与太阳能集热器入口连接，太阳能集热器的出口与换热器的进水口连接，换热器的出水口与蓄水箱的入水口连接，换热器还设置有与输油管路连接的进油口和出油口。
所述的蓄水箱的出水口还可与换热器的进水口连接，蓄水箱的入水口还可与太阳能集热器的出口连接。
本发明的电加热装置包括风力发电机和电热炉，所述风力发电机与电热炉连接并为电热炉提供热量，所述的电热炉设置有与输油管路连接的进油口和出油口。
所述的电热炉的进油口与换热器的出油口连接。
本发明的电加热装置还可以设置有电力变流设备、切换开关设备和计算机能量管理系统，所述电力变流设备与外部采油机连接。
所述的电加热装置还设置有工业供电设备或市电设备。
为了实现发明目的二，本发明采用的技术方案为：
一种原油集输的风光电一体化加热方法，包括太阳能加热过程、电加热过程和判断选择过程，
所述太阳能加热过程为：通过水泵将蓄水箱中的水抽出进入太阳能集热器进行加热，被太阳能集热器加热的高温水再进入换热器，同时低温原油通过输油管路进入换热器，在换热器里与高温水充分换热，换热后的低温水由换热器流回蓄热水箱，而高温原油则流出换热器；
所述电加热过程为：通过风力发电机产生的电对电热炉进行加热，原油通过输油管路进入电热炉，通过电热炉的热量对原油进行加热；
所述判断选择过程为：当太阳能可提供原油集输加热的足够能量时，启动太阳能加热过程；当太阳能可提供但不足以完成原油集输的能量时，同时启动太阳能加热过程和电加热过程，此时原油经输油管路先流经换热器，再从换热器流入电热炉；当太阳能无法提供原油集输加热的能量时，启动电加热过程。
本发明的加热方法所述的电加热过程可采用风力发电机提供电量，也可采用工业供电设备或市电设备提供电量。
所述的判断选择过程选择太阳能加热过程时，可同时启动风力发电机发电，而将风力发电机所生产的电通过电力变流设备供应外部采油机。
本发明成功地利用风力、太阳能天然的互补性，构成风光互补加热系统，很好地解决风力、太阳能分别工作不稳定问题，可彻底替代原油集输中的天然气水套炉加热设备。
                          附图说明
图1为本发明的结构示意图。
                        具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
本发明的结构如附图1所示，包括水/油换热装置和电加热装置，水/油换热装置包括太阳能集热器1、电磁阀2、水泵3、蓄水箱4和换热器5，蓄水箱4的出水口通过水泵3和电磁阀2与太阳能集热器1入口连接，太阳能集热器1的出口通过电磁阀2与换热器5的进水口连接，换热器5的出水口与蓄水箱4的入水口连接，换热器5通过进油口和出油口与输油管路连接，太阳能集热器1的出口还直接与蓄水箱4的入水口连接；电加热装置由风力发电机10、电热炉6、电力变流设备9、市电7、切换开关设备12、计算机能量管理系统8、数据采集系统11等构成，电热炉6与换热器5连接。
本实施例在太阳辐射强度符合条件时，启动水泵3，将蓄水箱4中的循环水抽出，进入太阳能集热器1阵列中进行加热，被太阳能集热器1加热的高温循环水再进入换热器5，与原油进行充分换热，换热后的低温循环水由换热器5流回蓄水箱4，完成太阳能加热循环。
原油首先进入换热器5，与被太阳能加热后的高温循环水充分换热，被加热的原油流出，计算机能量管理系统8判断原油温度是否符合生产要求，符合则原油经电热炉6外输；温度不够则自动启动电热炉6进行加温，使原油在电热炉6中进行二次换热，实现恒温控制，直到原油温升符合生产要求外输。
为了保证风、光互补加热装置能够持续稳定的运行，将风力发电、太阳能集热与市电结合起来，以保证在极端恶劣的气候条件下仍能维持采油站的正常生产。其中太阳能集热器作为第一级加热装置，充分利用太阳能光热加温。利用风力发电的电热装置作为第二级加热组织，以补偿太阳能集热系统的供热不足。
在自然条件理想的情况下，太阳能集热器可实现大部分，甚至全部的加热任务，这时风力发电产生的多余电能经切换开关到电力变流设备进行“整流—逆变”，将用于驱动抽油电机部分的电能整流—逆变成380V工频电能，对抽油电机进行供电；
当需要风力发电机提供的电能来加热原油时，切换开关12将电能切换到电热炉6，风力发电机10直接输出的电能不需要整流逆变直接可用于加热原油。
为了保证即使在极端恶劣的气象环境下，采油站仍能可靠工作，电热部分与市电7供电系统并联，在太阳能光热与风电的电热不能保证加热要求时，切入市电加热。
本实施例的温度采集、热度判断等由数据采集系统11实现采集；整个流程控制、逻辑条件判断、数据存储等由计算机能量管理系统8完成。

Claims (10)

1、一种原油集输的风光电一体化加热装置，其特征在于包括水/油换热装置和电加热装置，所述水/油换热装置设置有太阳能集热设备，所述电加热装置设置有风力发电设备。
2、根据权利要求1所述的原油集输的风光电一体化加热装置，其特征在于所述的水/油换热装置包括太阳能集热器、水泵、蓄水箱和换热器，所述蓄水箱的出水口通过水泵与太阳能集热器入口连接，太阳能集热器的出口与换热器的进水口连接，换热器的出水口与蓄水箱的入水口连接，换热器还设置有与输油管路连接的进油口和出油口。
3、根据权利要求2所述的原油集输的风光电一体化加热装置，其特征在于所述的蓄水箱的出水口还可与换热器的进水口连接，蓄水箱的入水口还可与太阳能集热器的出口连接。
4、根据权利要求1或2或3所述的原油集输的风光电一体化加热装置，其特征在于所述的电加热装置包括风力发电机和电热炉，所述风力发电机与电热炉连接并为电热炉提供热量，所述的电热炉设置有与输油管路连接的进油口和出油口。
5、根据权利要求4所述的原油集输的风光电一体化加热装置，其特征在于所述的电热炉的进油口与换热器的出油口连接。
6、根据权利要求5所述的原油集输的风光电一体化加热装置，其特征在于所述的电加热装置还设置有电力变流设备、切换开关设备和计算机能量管理系统，所述电力变流设备与外部采油机连接。
7、根据权利要求6所述的原油集输的风光电一体化加热装置，其特征在于所述电加热装置还设置有工业供电设备或市电设备。
8、一种采用权利要求1所述原油集输的风光电一体化加热装置的加热方法，其特征在于包括太阳能加热过程、电加热过程和判断选择过程，
所述太阳能加热过程为：通过水泵将蓄水箱中的水抽出进入太阳能集热器进行加热，被太阳能集热器加热的高温水再进入换热器，同时低温原油通过输油管路进入换热器，在换热器里与高温水充分换热，换热后的低温水由换热器流回蓄热水箱，而高温原油则流出换热器；
所述电加热过程为：通过风力发电机产生的电对电热炉进行加热，原油通过输油管路进入电热炉，通过电热炉的热量对原油进行加热；
所述判断选择过程为：当太阳能可提供原油集输加热的足够能量时，启动太阳能加热过程；当太阳能可提供但不足以完成原油集输的能量时，同时启动太阳能加热过程和电加热过程，此时原油经输油管路先流经换热器，再从换热器流入电热炉；当太阳能无法提供原油集输加热的能量时，启动电加热过程。
9、根据权利要求8所述的原油集输的风光电一体化加热方法，其特征在于所述的电加热过程可采用风力发电机提供电量，也可采用工业供电设备或市电设备提供电量。
10、根据权利要求9所述的原油集输的风光电一体化加热方法，其特征在于所述判断选择过程选择太阳能加热过程时，可同时启动风力发电机发电，而将风力发电机所生产的电通过电力变流设备供应外部采油机。
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