CN205191225U - 一种太阳能间接加热输送原油装置 - Google Patents

一种太阳能间接加热输送原油装置 Download PDF

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张胜中
张伟
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Abstract

本实用新型公开了一种太阳能间接加热输送原油装置,包括太阳能集热装置、热媒储罐、热媒/原油换热器、热媒缓存罐和热媒加热炉;热媒/原油换热器设有热媒入口、热媒出口、原油入口和原油出口;热媒储罐出口经管线与太阳能集热装置入口和热媒加热炉入口连接;太阳能集热装置出口经管线与热媒加热炉入口连接;所述热媒加热炉出口经管线与热媒储罐入口、热媒/原油换热器热媒入口和热媒缓存罐入口连接;所述热媒缓存罐出口经管线与热媒储罐热媒入口连接;所述热媒/原油换热器热媒出口经管线与热媒储罐热媒入口连接。本实用新型利用太阳能间接加热输送原油方式部分替代直接用原油或天然气加热输送原油方式,降低能源消耗,减少环境污染。

Description

一种太阳能间接加热输送原油装置
技术领域
本实用新型涉及新能源开发利用及原油长距离管输技术领域,特别是涉及一种利用太阳能间接加热输送原油装置。
背景技术
石油生产行业是产能大户,同时也是用能大户。我国原油具有高粘、低凝和偏重的特点,并且多数油田的开采已进入后期,采出油中重油居多,在长距离管输过程中多采用加热的方式输送原油。在管输首站以天然气为燃料,管输途中以原油为燃料,长距离管输过程中的能耗占到输油量的0.5%左右。在消耗石油资源的同时,造成了环境污染。
我国陆上油田多处在北方地区,长距离管输过程中所经过的地区一般平坦、开阔,特别在西北地区,很多输油站所在地区土地荒芜,地势开阔,同时,我国北方太阳能资源丰富。如果能够利用太阳能加热输送原油,则可以达到节能减排的目的。
近年来,国内外不断有将太阳能应用到原油开采与输送过程中的报道。有文献报道澳大利亚一家公司利用太阳能加热技术,通过采用透明蜂窝材料和选择性吸收涂层等,对原油储罐加热以降低原油粘度;美国雪佛龙石油公司利用一家公司的太阳能高温利用系统产生蒸汽,并利用蒸汽热采提高了加州中部老油田的采出率;2014年,中国石化在西北油田建成基于线性菲涅尔式的聚光型太阳能加热原油装置,输出热功率达150kW。
国内原油长距离管输过程中输油站用到的加热方法主要有:直接加热式加热炉和间接加热式热媒加热炉。热煤加热炉由于管输原油不直接通过加热炉炉管,不会因偏流等原因引起结焦,热媒对金属无腐蚀、炉子寿命长、加热效率高的特点,自上世纪80年代引进到我国以后,在原油长距离管输过程中得到了广泛应用。如西部原油输送管道从乌鲁木齐至兰州,干线全长1545km,全线除乌鲁木齐首站加热炉以天然气为燃料外,其余加热炉均用原油为燃料,全线各站共设置加热炉35台,其中热媒加热炉33台。太阳能光热高温利用系统以热媒为导热介质,可以与热媒加热炉应用相同的导热热媒,从而实现与热媒加热炉的替换使用。
CN1670422A介绍了一种原油集输的加热装置及其加热方法,该装置包括了水路循环装置、输油装置和控制装置,利用水路循环装置将水槽中的水送入太阳能集热器中加热,然后将经太阳能集热器加热后的水送入水/原油换热器中,同时通过输油装置将原油送入水/原油换热器中,并与热水换热,最后通过水路循环装置将换热后的低温水送回太阳能集热器中,同时经过水/原油换热器的原油可以进入水套炉,实现对原油的二次加热。
目前,我国已是全球二氧化碳排放量最大的国家,我国节能减排的法规日趋严格,在国际社会中承担的减排任务重。如果能够利用太阳能来加热输送原油,可节省原油输送过程中的大量能源消耗,并且减少碳排放量。
发明内容
本发明提供一种将太阳能高温利用系统应用到原油输送的加热装置,以部分替代石油或天然气的消耗为目的,利用太阳能间接加热原油并减少长距离管输过程中石油或天然气的消耗,减少原油输送过程中的碳排放。
为了达到上述目的,本发明的技术方案如下:
一种太阳能间接加热输送原油装置,所述装置包括太阳能集热装置、热媒储罐、热媒加热炉、热媒/原油换热器和热媒缓存罐;所述热媒/原油换热器设有热媒入口、热媒出口、原油入口和原油出口;
所述热媒储罐的出口通过管线分别与太阳能集热装置的入口和热媒加热炉的入口连接;
所述太阳能集热装置的出口通过管线与热媒加热炉的入口连接;
所述热媒加热炉的出口通过管线分别与热媒储罐的入口、热媒/原油换热器的热媒入口和热媒缓存罐的入口连接;
所述热媒缓存罐的出口通过管线与热媒储罐的热媒入口连接;
所述热媒/原油换热器的热媒出口通过管线与热媒储罐的热媒入口连接。
根据本实用新型所述的装置,所述太阳能集热装置为聚光型太阳能集热器阵列,该聚光型太阳能集热器阵列的面积可根据热媒/原油换热器的热负荷进行计算。所述聚光型太阳能集热器可获得更高品位的热,不同于传统的太阳能中、低温利用。所述热媒为导热油,可以与热媒加热炉替换使用,且使用同一种导热油,从而容易实现在原油加热输送站的应用。
根据本实用新型所述装置,所述热媒加热炉为特殊设备,产品须符合国标《有机热载体炉》GB/T17410-2008中的标准,所述热媒加热炉主要由自动控制系统、热媒循环系统、氮气保护系统、燃烧系统和供回油系统组成。
根据本实用新型所述装置,所述热媒缓存罐设有保温层,能够收容由于热膨胀而多余的热载体与存储高太阳辐照强度时产生的高温热媒。所述热媒储罐为卧室或立式。
根据本实用新型所述装置,所述热媒/原油换热器为管壳式换热器,热媒走管程,原油走壳程。
本实用新型利用太阳能间接加热输送原油方式部分替代传统的直接采用原油或天然气加热输送原油方式,降低了能源消耗,而且减少对周边环境的污染。本发明的突出特点:(1)本实用新型采用导热油作为热媒和原油换热,可在短时间内使原油换热到所需温度,传热效果好且节能,而且控温更精确。(2)本实用新型所述装置的多余热量可以通过热媒带入热媒缓存罐,这些高温热媒可在夜间或无太阳光照时得到利用,提高了太阳能的利用效率,并可以延长装置的供热时间,优化了整个装置的使用效率。整个装置结构合理,使用方便,符合目前提出的低碳经济发展需求,具有良好的经济和社会效益。
附图说明
图1为本发明提供的太阳能间接利用加热输送原油装置示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的具体实施方式。
如图1所示,本发明提供了一种太阳能间接加热输送原油装置,所述装置包括太阳能集热装置1、热媒储罐2、热媒加热炉3、热媒/原油换热器4和热媒缓存罐5;所述热媒/原油换热器4设有热媒入口17、热媒出口18、原油入口19和原油出口20;
所述热媒储罐的出口21通过管线分别与太阳能集热装置的入口22和热媒加热炉的入口24连接;
所述太阳能集热装置的出口23通过管线与热媒加热炉的入口24连接;
所述热媒加热炉的出口25通过管线分别与热媒储罐的入口26、热媒/原油换热器的热媒入口17和热媒缓存罐的入口26连接;
所述热媒缓存罐的出口28通过管线与热媒储罐的热媒入口29连接;
所述热媒/原油换热器的热媒出口18通过管线与热媒储罐的热媒入口27连接。
下面结合本发明工艺流程图1,具体说明本实用新型所述太阳能间接加热输送原油装置的工作原理:在正常太阳能辐射条件下,启动太阳能集热装置1,并关闭阀9,启动热媒循环泵6,使热媒流经聚光型太阳能集热装置1并被加热,通过热媒温度传感器10测定太阳能集热装置出口23处的热媒温度,并根据此温度通过热媒流量调节阀11调节流经太阳能集热装置1的热媒流量。当太阳辐照条件能满足热媒/原油换热器热媒入口温度时,可以关闭热媒加热炉3,使太阳能集热装置出口23的热媒不经过热媒加热炉3的加热,直接进入热媒/原油换热器4。当太阳能集热装置出口热媒温度达不到热媒/原油换热器的热媒入口温度时,从太阳能集热装置出口出来的热媒进入热媒加热炉3,通过热媒温度显示计12测定热媒加热炉出口25处的热媒温度,并通过此温度调节热媒加热炉3的风油比,实现对热媒的二次加热,控制热媒加热炉出口处的热媒温度;原油经过原油泵8和热媒/原油换热器的原油入口19进入换热器,并与热媒换热,通过原油出口处19的温度显示计15测定原油出口处的原油温度,并通过此温度调节热媒流量调节阀16的开度,通过热媒流量调节阀16的热媒直接流回热媒储罐2。
当太阳辐照强度较强的情况下,通过太阳能集热装置1集得的热量超过热媒/原油换热器负荷所需的热量,同时高温下热媒体积膨胀引起热媒储罐中液位的升高,此时,通过热媒储罐液位显示计13测定热媒储罐2的液位,并根据此液位调节热媒流量调节阀14的开度,使部分热媒进入热媒缓存罐5;当太阳能集热装置出口处的热媒温度不能满足热媒/原油加热炉出口温度时,启动热媒循环泵7,通过热媒循环泵7将热媒缓存罐中的热媒送回热媒储罐2;
在没有太阳辐照情况下,关闭太阳能集热装置1,打开阀9,使热媒直接进入热媒加热炉3,通过热媒温度显示计12测定热媒加热炉出口处的热媒温度,并根据此温度来调节热媒加热炉3的风油比,控制热媒加热炉出口25处的热媒温度。

Claims (6)

1.一种太阳能间接加热输送原油装置,所述装置包括太阳能集热装置、热媒储罐、热媒/原油换热器、热媒缓存罐和热媒加热炉;所述热媒/原油换热器设有热媒入口、热媒出口、原油入口和原油出口;
所述热媒储罐的出口通过管线分别与太阳能集热装置的入口和热媒加热炉的入口连接;
所述太阳能集热装置的出口通过管线与热媒加热炉的入口连接;
所述热媒加热炉的出口通过管线分别与热媒储罐的入口、热媒/原油换热器的热媒入口和热媒缓存罐的入口连接;
所述热媒缓存罐的出口通过管线与热媒储罐的热媒入口连接;
所述热媒/原油换热器的热媒出口通过管线与热媒储罐的热媒入口连接。
2.按照权利要求1所述的装置,其特征在于:所述太阳能集热装置为聚光型太阳能集热器阵列。
3.按照权利要求1所述的装置,其特征在于:所述热媒加热炉由自动控制系统、热媒循环系统、氮气保护系统、燃烧系统和供回油系统组成。
4.按照权利要求1所述的装置,其特征在于:所述热媒缓存罐设有保温层。
5.按照权利要求1所述的装置,其特征在于:所述热媒/原油换热器为管壳式换热器,热媒走管程,原油走壳程。
6.按照权利要求1所述的装置,其特征在于:所述热媒储罐为卧式或立式。
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