CN203890840U - 中温太阳能沥青加热装置 - Google Patents

Abstract

中温太阳能沥青加热装置，分为直通与储热加热，直通加热中太阳能集热器通过集热器加热阀与沥青储罐管路开启直接连通，储油罐加热阀处于关闭位，导热油循环管路通过直通热循环泵、集热器加热阀直接连接至沥青储罐内的散热器而构成循环回路，对低温区散热器直接循环加热；储热加热中的导热油通过连接导热油储罐并开通储热罐加热阀，启动导热油循环泵对保温罐导热油进行加热，集热器加热阀关闭，系统先构成一次循环回路；当导热油温度达到设定数值时，启动导热油循环管路的直通热循环泵，沥青储罐中低温区散热器连通导热油储罐构成二次循环回路，对低温区散热器循环加热。该装置克服了以往二次加热的弊病，能保证储罐不中断而连续抽出高温沥青油。

Description

中温太阳能沥青加热装置

技术领域

本实用新型涉及沥青加热装置，特别是一种中温太阳能沥青加热装置。

背景技术

目前在公路建设中，沥青拌和站沥青储存使用的是带有加热功能的专用储存罐，沥青储罐是用有机载热体油锅炉来加热沥青，通过循环加热介质导热油来达到给沥青加热保温的目的。在环境温度下，沥青低温区加温大约要10-16小时，高温区加热只需40-80分钟；通常沥青低温区加热需要用锅炉对沥青储罐(500吨)进行10至16小时的加温，才能把沥青从储罐中抽出来，而每加热一次只能抽出5-7吨，不能连续抽沥青，因为储罐的低温区温度较低，需要再次进行2-4小时加热才能再抽沥青，依次循环，由此造成沥青罐低温区加热速度慢、温度流失快，沥青低温区加热保温过程中煤、电消耗多，工人劳动强度高，排放大量的二氧化碳等有害气体，严重污染了环境。

实用新型内容

本实用新型目的是克服现有技术存在的缺陷，提出一种中温太阳能沥青加热装置。该中温沥青加热装置主要是解决二次加热的弊端，加热装置在锅炉加热前已把低温沥青加热至准高温状态，能保证储罐抽出沥青不中断而连续出高温沥青。

为了解决沥青储罐加热时的能源浪费及污染排放问题，安装一种太阳能沥青加热储罐装置，它可以克服沥青初期加温存在加温慢的缺点，使用自然能源中的太阳能持续为储罐加热，即太阳能集热器将太阳能辐射收集起来，通过与物质的相互作用转换成热能，集成器将热能传递给工作介质(导热油)，达到一定温度时，循环泵开始系统循环工作介质，对沥青进行加热，实现对沥青初级加温的目的，由于该初级加温的温度要高于沥青低温区温度，因此始终保持抽出沥青呈连续的液流状。本实用新型提出的技术方案是：一种中温太阳能沥青加热装置，包括太阳能集热器、导热油储罐、导热油循环管路、沥青储罐以及安装在沥青储罐内的低温区散热器与高温区散热器，高温区散热器与热载体锅炉连接，其特征是：该加热装置为直通加热和储热加热，所述的直通加热其装置的布设是：太阳能集热器中的导热油通过集热器加热阀与沥青储罐管路开启直接连通，储油罐加热阀处于关闭位，与集热器连通的导热油循环管路通过直通热循环泵、集热器加热阀直接连通至沥青储罐内的散热器，使太阳能集热器、导热油循环管路、集热器加热阀和沥青储罐构成循环回路，用连通在导热油循环管路中的直通热循环泵循环导热油，对沥青罐内低温区散热器直接进行循环加热；所述的储热加热其装置的布设是：太阳能集热器中的导热油通过连接导热油储罐并开通储热罐加热阀，启动导热油循环泵(即一次循环泵)对导热油储罐的导热油进行加热，此时集热器加热阀处于关闭位，由太阳能集热器、导热油循环管路、导热油储罐、储热罐加热阀构成一次循环回路；当导热油储罐的导热油温度达到设定数值时，启动在导热油循环管路中的直通热循环泵(即二次循环泵)循环导热油，由于集热器加热阀处于关闭位，沥青储罐中低温区散热器连通导热油储罐构成二次循环回路，启动对沥青罐低温区散热器循环加热。

所述的太阳能集热器的顶端连接有高位膨胀罐，在集热器的出口与膨胀罐之间装有高压安全阀，在膨胀罐与集热器入口之间连接有补油泵和补油阀。

所述的沥青储罐与导热油储罐之间连接有内装水箱散热器的冷却水箱，循环水管路中装有水箱控制阀。

本实用新型减少了生产用沥青初期加温的时间，由于该初级加温的温度要高于沥青低温区温度，因此始终保持抽出沥青呈连续的液流状；同时降低能源(煤、电、水)消耗。采用中温太阳能装置加热彻底解决了沥青罐低温区加热慢、温度流失快，能源消耗多，工人劳动强度大，排放大量的二氧化碳等有害气体，污染环境等问题；本实用新型的最大特点是克服了多次间歇加热沥青的弊端，该沥青加热装置在锅炉加热前已把低温区沥青加热至准高温状态，能保证沥青储罐抽出不间断，连续出高温沥青油；本装置生产安全，劳动强度小，特别适于在中、小型沥青拌和站使用。

附图说明

图1为本实用新型设备连接结构示意图。

图2为低温区散热器连接结构示意图。

图3为太阳能集热器连接组装示意图。

图中：1太阳能集热器；2沥青储罐；3导热油储罐；4高位膨胀罐；5冷却水箱；6-1集热器温控表；6-2沥青温控表；6-3导热油入口温控表；6-4导热油出口温控表；7-1低温区散热器；7-2高温区散热器；7-3冷却箱散热器；8-1直通热循环泵；8-2导热油循环泵；8-3补油泵；9-1、9-2集热器加热阀；9-3、9-4储油罐加热阀；9-5水箱控制阀；9-6补油阀；10控制柜；11导热油循环管路；12高压安全阀；13热载体锅炉。

具体实施方式

如图1、图2所示，中温太阳能沥青加热装置，主要由太阳能集热器1、导热油储罐3、导热油循环管路11、沥青储罐2以及安装在沥青储罐内的低温区散热器7-1(参见图2)与高温区散热器7-2组成，高温区散热器与热载体锅炉13连接，沥青储罐2的入口处装有沥青温控表6-2，本实用新型加热装置设计为直通加热和储热加热，所述的直通加热其装置的布设是：太阳能集热器1中的导热油通过集热器加热阀(9-1、9-2)阀门与沥青储罐2管路开启直接连通，储油罐加热阀(9-3、9-4)阀门处于关闭位，与集热器连通的导热油循环管路11通过直通热循环泵8-1、集热器加热阀直接连通至沥青储罐2内的低温区散热器7-1，使太阳能集热器、导热油循环管路、集热器加热阀和沥青储罐构成循环回路，用连通在导热油循环管路中的直通热循环泵8-1循环导热油，对沥青罐低温区散热器7-1直接进行循环加热；在导热油循环管路11靠集热器1入口处装有集热器温控表6-1，当储热式加热时，连接温控表6-1的集热器1入口则变为集热器导热油出口；在太阳能集热器1的顶端连接有高位膨胀罐4，在集热器的出口与膨胀罐4之间装有高压安全阀12，在膨胀罐与集热器入口之间连接有补油泵8-3和补油阀9-6；在沥青储罐2与导热油储罐3之间连接有内装水箱散热器7-3的冷却水箱5，循环水管路中装有水箱控制阀9-5。

本实用新型储热加热设计模式为：太阳能集热器1中的导热油通过连接导热油保温罐3并开通储热罐加热阀(9-3、9-4)，启动导热油循环泵8-2(即一次循环泵)对导热油储罐3的导热油进行加热，此时集热器加热阀(9-1、9-2)处于关闭位，由太阳能集热器、导热油循环管路、导热油保温罐、储热罐加热阀构成一次循环回路；当导热油储罐3的导热油温度达到设定数值时，启动在导热油循环管路中的直通热循环泵8-1，由于集热器加热阀(9-1、9-2)处于关闭位，沥青储罐2中低温区散热器7-1连通导热油储罐3构成二次循环回路，由直通热循环泵8-1(即二次循环泵)循环导热油，启动对沥青罐低温区散热器7-1进行循环加热。

1、中温沥青散热装置及管路安装

中温太阳能集热器1以单组进行并联组装(如图3所示)，按每个集热器散热面积3m²计算，50个集热器组装散热面积达150m²，能够满足小型沥青拌和站正常生产的需求。严格按管路压力设计进行，保证压力平衡温度效率高，在集热器通向导热油循环管路11中安装远控集热器温控表6-1，在直通加热模式下，管路通过循环泵、阀门直接连接至沥青储罐内部的散热器，管路内是耐高温导热油，通过循环导热油把热量带入储罐内的低温区散热器，对沥青加热。

在储热式加热模式中，在管路中加入了1.5吨左右的导热油，集热器首先对储热罐内的导热油进行循环加热，储热罐的温度达到要求温度后，另一台循环泵循环导热油进入到沥青储罐内对沥青进行加热，管路同步安装两种模式可以进行切换循环运行。

2、装置运行控制过程

控制柜10通过与各温控表及循环泵连接以控制整个循环系统中的温度与流速，按本实用新型循环加热方式设定的两种运行模式，随时可以进行转换，运行模式：

直通加热模式：集热器1中的导热油通过集热器加热阀(9-1、9-2)与沥青储罐2管路开启直通，储油罐加热阀(9-3、9-4)关闭，用导热油的直通热循环泵8-1进行循环，对沥青罐内的低温区散热器7-1直接进行循环加热。在直通加热模式下，使用可控温度表设定直通(二次)加热循环泵的启动时间和停止时间，设定值为大于20℃时，加热循环泵启动，小于20℃时，加热循环泵停止。

储热式加热模式：集热器1中的导热油通过开通储热罐加热阀(9-3、9-4)，启动导热油循环泵8-2即一次循环泵对导热油储罐3的导热油进行加热，此时两只集热器加热阀(9-1、9-2)关闭，当导热油储罐3中的导热油温度达到设定数值时，直通热循环泵8-1即二次循环泵启动对沥青罐低温区散热器7-1进行循环加热。在该储热模式下，使用集热器温控表6-1设定一次加热循环泵即导热油循环泵8-2的启动时间和停止时间，当设定值为集热器温控表6-1值大于导热油入口温控表(6-3)20℃时，一次加热循环中的导热油循环泵8-2启动，运行中集热器温控表6-1小于导热油入口温控表(6-3)20℃时，导热油循环泵8-2停止运行。二次加热使用导热油出口温控表6-4设定二次直通热循环泵8-1的启动时间和停止时间，设定值为导热油出口温控表6-4大于沥青温控表(6-2)20℃时，二次加热循环中的直通热循环泵8-1启动工作，运行中导热油出口温控表6-4值小于沥青温控表(6-2)20℃时，二次直通热循环泵8-1停止运行。

3、其它附加功能

(1)补油功能：当集热、储热系统中的压力低于设定下限值时，补油泵8-3自动启动，达到上限时自动关闭，保证系统的工作压力，保证介质的工作状态不发生变化。

(2)高压控制：当管路的油量升高时，系统压力会增加，此时高压安全阀12启动，用高位膨胀罐4将多余的压力吸收，实现高压保护功能。

(3)高温保护：当导热油达到温度上限时(如设定240℃)，为保证系统安全，导热油通过循环到冷却水箱5降温，冷却水箱的水温升高后还能满足部分生活用水需求。

4、运行数据及效果：

(1)光照情况：以辽宁地区为例，属于太阳能资源较为丰富的2类-3类区。根据全市6个长期气象观测站和喀左县太阳能观测站数据分析，朝阳地区日照时间长，年均日照时数2850-2950小时；降水少，连续阴天气少，日照充足，年均总辐射量5100MJ/m²-5400MJ/m²。日平均辐照度：5-9月份的日平均值约为22.3MJ/m²。

(2)加热温度：

低温区沥青需求温度：80℃-100℃。

加热介质需温度：100℃-140℃之间。

沥青加温需热量：40MJ/T(40℃-80℃)。

(3)热量需求：

a)沥青储热罐单个生产日需热量计算(以60T/个为例)：

Q＝加热需热量(含保温所需热量)＝40MJ/T×60T/d＝2400MJ/d

b)太阳能采光面积的确定：

日平均辐照度：按照5-9月份的日平均值：E＝22.3MJ/m²；

太阳能采光面积的确定：S＝Qf/En1(1-n2)

S---太阳能有效采光面积m²；Q---日需热量2400MJ/d；

f----系统保证率100％；E---太阳能日均辐照量22.3MJ/m²·d；

n1-集热系统热效率73％；n2-系统热损失10％；

由以上公式、数据可得：S＝164，采光面积确定为150m²左右。

(4)实际应用：

在沥青储罐上设计安装太阳能加热沥青储罐装置，铺装120m²集热器，获得的日光照总热量约为2000MJ，集热器进口远控温度表温度最高达到178℃，循环温度保持在90℃～120℃之间，可加热50吨左右的常温沥青，基本可以满足一个沥青拌和站正常生产低温沥青需求(按照拌合料1000～1500吨/日，需要加热沥青50～70吨/日，铺装120～150m²集热器基本能满足小型沥青拌和站的生产需求)，可达到太阳能沥青加热装置设备预计效果。

Claims (3)

1.一种中温太阳能沥青加热装置，包括太阳能集热器(1)、导热油储罐(3)、导热油循环管路(11)、沥青储罐(2)以及安装在沥青储罐内的低温区散热器(7-1)与高温区散热器(7-2)，高温区散热器与热载体锅炉(13)连接，其特征是：该加热装置为直通加热和储热加热，所述的直通加热其装置的布设是：太阳能集热器(1)中的导热油通过集热器加热阀(9-1、9-2)与沥青储罐(2)管路开启直接连通，储油罐加热阀(9-3、9-4)处于关闭位，与集热器连通的导热油循环管路(11)通过直通热循环泵(8-1)、集热器加热阀直接连通至沥青储罐(2)内的散热器(7-1)，使太阳能集热器、导热油循环管路、集热器加热阀和沥青储罐构成循环回路，用连通在导热油循环管路中的直通热循环泵(8-1)循环导热油，对沥青罐内低温区散热器(7-1)直接进行循环加热；所述的储热加热其装置的布设是：太阳能集热器(1)中的导热油通过连接导热油储罐(3)并开通储热罐加热阀(9-3、9-4)，启动导热油循环泵(8-2)对导热油储罐(3)的导热油进行加热，集热器加热阀(9-1、9-2)处于关闭位，由太阳能集热器、导热油循环管路、导热油储罐、储热罐加热阀构成一次循环回路；当导热油储罐(3)的导热油温度达到设定数值时，启动在导热油循环管路中的直通热循环泵(8-1)，循环导热油，沥青储罐(2)中低温区散热器(7-1)连通导热油储罐(3)构成二次循环回路，启动对沥青罐低温区散热器(7-1)循环加热。

2.根据权利要求1所述的中温太阳能沥青加热装置，其特征是：所述的太阳能集热器(1)的顶端连接有高位膨胀罐(4)，在集热器的出口与膨胀罐之间装有高压安全阀(12)，在膨胀罐与集热器入口之间连接有补油泵(8-3)和补油阀(9-6)。

3.根据权利要求1所述的中温太阳能沥青加热装置，其特征是：所述的沥青储罐(2)与导热油储罐(3)之间连接有内装水箱散热器(7-3)的冷却水箱(5)，循环水管路中装有水箱控制阀(9-5)。