CN207894054U - 一种耦合太阳能热源加热原油的中低温储能系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种耦合太阳能热源加热原油的中低温储能系统，包括太阳能集热场(1)、蓄热储罐(2)、热泵(9)、换热器(14)、循环泵、连接管路和阀门，太阳能集热场(1)的出口端一侧连接换热器(14)的高温介质进口(23)，另一侧连接蓄热储罐进口A(18)，换热器储热介质出口(24)一侧连接蓄热储罐进口B(19)，另一侧连接镜场循环泵(13)，镜场循环泵(13)连接太阳能集热场(1)的进口端，蓄热储罐出口B(21)连接蓄热储罐进口端B(19)，蓄热储罐出口A(20)与换热器蓄热介质进口(23)连接，蓄热储罐出口C(22)连接太阳能集热场(1)的进口端。本实用新型的罐体及管道的散热损失降低，系统运行安全稳定。
Description
技术领域
本实用新型涉及低温储能技术领域，尤其是一种太阳能与热泵耦合加热原油的中低温储能系统。
背景技术
我国油田生产的原油大多为高含蜡、高粘度原油，在常温下流动性差，通常采用加热输送，其目的在于通过提高原油的温度来降低其粘度，减少原油在输送过程中的阻力，从而解决原油易凝固难以输送的问题。原油加热的一般方式为在油井附近配置小型锅炉来燃烧燃料提供热能。
在化石燃料日趋减少的情况下，太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分，并不断得到发展。太阳能作为清洁环保的绿色能源，配备一套储能系统可保证整套系统连续不断稳定地输出热能。中低温储能系统末端用户侧的使用温度较低，往往在几十摄氏度左右，且使用温区较小，因此对储能系统提出不同要求，若储能系统采用温度较低的储能介质如水工质，则需要更多的储能工质，更大的占地面积，系统体积庞大；若储能系统采用温度较高的熔盐储能介质，则对储能设备材料提出更高的要求，由于熔盐本身熔点较高，系统在运行过程中需要防凝伴热等一系列措施防止管路冻堵，且因末端换热温差大，换热器需承受因大温差带来的应力问题，换热不易实现。
实用新型内容
针对上述存在的问题，本实用新型的目的是提供一种耦合太阳能热源加热原油的中低温储能系统，此系统可利用温区大，具有热稳定性高、启动快速、储热介质用量小、占地面积小等优点。
本实用新型的技术方案是：一种耦合太阳能热源加热原油的中低温储能系统，包括太阳能集热场1、蓄热储罐2、热泵9、换热器14 和循环泵及各连接管路、阀门，所述太阳能集热场1的出口端通过三通阀A3一侧连接换热器14的高温介质进口23，所述三通阀A3的另一侧连接蓄热储罐进口A18，所述换热器储热介质出口24通过三通阀C5一侧连接蓄热储罐进口B19，所述三通阀C5的另一侧通过管道连接镜场循环泵13，所述镜场循环泵13连接太阳能集热场1的进口端，所述蓄热储罐出口B21通过取热循环泵8与热泵连接并通过止回阀10连接蓄热储罐进口B19，所述蓄热储罐出口A20通过换热循环泵6、调节阀A7、三通阀B4与换热器蓄热介质进口23连接，所述蓄热储罐出口C22通过调节阀C12、镜场循环泵13连接太阳能集热场1的进口端，低温原油经原油进口16进入换热器14中，与蓄热介质换热后由原油出口17流出。
进一步的，所述蓄热介质为熔盐水溶液或防冻液。
进一步的，所述蓄热介质温度为20-120℃。
进一步的，所述太阳能集热场1为槽式抛物面聚光集热器25或太阳能平板集热器，多个所述槽式抛物面聚光集热器25之间串联、并联排列，多个所述太阳能平板集热器之间串联、并联排列。
进一步的，储热工质与原油采用板式换热器进行换热。
进一步的，所述管道外部包覆有保温层。
进一步的，所述换热循环泵6、取热循环泵8和镜场循环泵13 均采用变频器(VFD)调节。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型利用太阳能实现原油加热的目的，系统在运行过程中没有污染物的排放，本实用新型中的储热介质可利用温度为20-120℃，利用热泵系统大大降低了储热介质的使用下限温度，将储热介质的可利用温区大大提升，在相同的换热量的情况下，减少了储热介质的用量，蓄热储罐的有效容积大大减小，钢材用量相应大幅度下降，节省了占地面积，系统初投资相应减少，且由于蓄热介质温度的降低，罐体及管道的散热损失相应大幅度降低，系统在运行过程中安全稳定，可以连续不断的输出所需温度的原油。
附图说明
图1为本实用新型的系统示意图。
图2为图1A处的放大图。
图中：1-太阳能集热场，2-蓄热储罐，3-三通阀A，4-三通阀B， 5-三通阀C，6-换热循环泵，7-调节阀A，8-取热循环泵，9-热泵， 10-止回阀，11-调节阀B，12-调节阀C，13-镜场循环泵，14-换热器， 15-电加热器，16-原油进口，17-原油出口，18-蓄热储罐进口A，19- 蓄热储罐进口B，20-蓄热储罐出口A，21-蓄热储罐出口B，22-蓄热储罐出口C，23-换热器蓄热介质进口，24-换热器蓄热介质出口，25- 槽式抛物面聚光集热器。
具体实施方式
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
如图所示，一种耦合太阳能热源加热原油的中低温储能系统，包括太阳能集热场1、蓄热储罐2、热泵9、换热器14和循环泵及各连接管路、阀门，所述太阳能集热场1的出口端通过三通阀A3一侧连接换热器14的高温介质进口23，所述三通阀A3的另一侧连接蓄热储罐进口A18，所述换热器储热介质出口24通过三通阀C5一侧连接蓄热储罐进口B19，所述三通阀C5的另一侧通过管道连接镜场循环泵13，所述镜场循环泵13连接太阳能集热场1的进口端，所述蓄热储罐出口B21通过取热循环泵8与热泵连接并通过止回阀10连接蓄热储罐进口B19，所述蓄热储罐出口A20通过换热循环泵6、调节阀A7、三通阀B4与换热器蓄热介质进口23连接，所述蓄热储罐出口C22通过调节阀C12、镜场循环泵13连接太阳能集热场1的进口端，低温原油经原油进口16进入换热器14中，与蓄热介质换热后由原油出口17流出。
进一步的，所述蓄热介质为熔盐水溶液或防冻液。
进一步的，所述太阳能集热场1包括多个槽式抛物面聚光集热器 25，多个所述槽式抛物面聚光集热器25之间串并联排列，应当理解，图2中所示的槽式抛物面聚光集热器25之间串并联排列方式仅是为了说明本实施例，并不限制实际中的槽式抛物面聚光集热器25之间的串并联排列方式。
进一步的，储热工质与原油采用板式换热器进行换热。
进一步的，所述管道外部包覆有保温层。
进一步的，所述换热循环泵6、取热循环泵8和镜场循环泵13 均采用变频器(VFD)调节。
在本实施例中，本方案储热介质温度为20-120℃，在阳光充足时镜场循环泵13将低温盐溶液输送到太阳能集热场1进行集热，盐溶液在太阳能集热场1中被加热后一部分经三通阀A3送至蓄热储罐 2中储存，一部分经三通阀A3进入换热器14中，换热后的低温盐溶液经三通阀C5由镜场循环泵13再次泵入太阳能集热场1进行循环。太阳辐射不足及晚上，由换热循环泵6将高温盐溶液经调节阀A7及三通阀B4泵入换热器14，换热后的低温盐溶液经三通阀C5由蓄热储罐进口B19进入储罐。随换热过程的进行蓄热储罐2内盐溶液温度逐渐下降，当蓄热储罐2内盐溶液温度低于50℃时，启动热泵9，通过热泵9收集蓄热储罐2内20℃-50℃温度范围内盐溶液的热量，通过控制取热循环泵8侧流量，保证换热器14盐溶液的进口温度为50℃，出口温度为20℃，连续稳定地将原油从10℃加热至40℃。系统在运行过程中利用热泵9并辅助少量的电能将储罐内盐溶液的低品位热能充分利用，实现了蓄热介质的低温利用。此外，储罐中设有电加热器15，太阳辐射不足或阴雨天时开启，保证系统的正常换热。
在本系统中，原油的进口温度为10℃，出口温度为40℃，在常规的储能系统中，储热介质的温度一般不低于50℃，否则不能有效与原油进行换热，储热介质可利用温区较小，蓄热储罐体积庞大，系统占地面积大。
以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (9)
1.一种耦合太阳能热源加热原油的中低温储能系统，其特征在于，包括太阳能集热场(1)、蓄热储罐(2)、热泵(9)、换热器(14)和循环泵及各连接管路、阀门，所述太阳能集热场(1)的出口端通过三通阀A(3)一侧连接换热器(14)的高温介质进口(23)，所述三通阀A(3)的另一侧连接蓄热储罐进口A(18)，换热器储热介质出口(24)通过三通阀C(5)一侧连接蓄热储罐进口B(19)，所述三通阀C(5)的另一侧通过管道连接镜场循环泵(13)，所述镜场循环泵(13)连接太阳能集热场(1)的进口端，所述蓄热储罐出口B(21)通过取热循环泵(8)与热泵(9)连接并通过止回阀(10)连接蓄热储罐进口B(19)，所述蓄热储罐出口A(20)通过换热循环泵(6)、调节阀A(7)、三通阀B(4)与换热器蓄热介质进口(23)连接，所述蓄热储罐出口C(22)通过调节阀C(12)、镜场循环泵(13)连接太阳能集热场(1)的进口端，低温原油经原油进口(16)进入换热器(14)中，与蓄热介质换热后由原油出口(17)流出。
2.根据权利要求1所述的一种耦合太阳能热源加热原油的中低温储能系统，其特征在于，所述蓄热介质为熔盐水溶液或防冻液。
3.根据权利要求1或2所述的一种耦合太阳能热源加热原油的中低温储能系统，其特征在于，所述蓄热介质温度为20-120℃。
4.根据权利要求1所述的一种耦合太阳能热源加热原油的中低温储能系统，其特征在于，所述太阳能集热场(1)为槽式抛物面聚光集热器(25)或太阳能平板集热器。
5.根据权利要求4所述的一种耦合太阳能热源加热原油的中低温储能系统，其特征在于，多个所述槽式抛物面聚光集热器(25)之间串联、并联排列。
6.根据权利要求4所述的一种耦合太阳能热源加热原油的中低温储能系统，其特征在于，多个所述太阳能平板集热器之间串联、并联排列。
7.根据权利要求1所述的一种耦合太阳能热源加热原油的中低温储能系统，其特征在于，储热工质与原油采用板式换热器进行换热。
8.根据权利要求1所述的一种耦合太阳能热源加热原油的中低温储能系统，其特征在于，所述管道外部包覆有保温层。
9.根据权利要求1所述的一种耦合太阳能热源加热原油的中低温储能系统，其特征在于，所述换热循环泵(6)、取热循环泵(8)和镜场循环泵(13)均采用变频器调节。
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|---|---|---|---|---|
| CN111473531A (zh) * | 2020-05-13 | 2020-07-31 | 森诺科技有限公司 | 一种橇装式油田井场光热循环加热装置 |
| CN114396729A (zh) * | 2022-01-10 | 2022-04-26 | 东营市东达机械制造有限责任公司 | 一种加热温度可控的光热加热装置 |
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2017
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