CN213955662U - 一种导热油加热炉太阳能耦合系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种导热油加热炉太阳能耦合系统，包括导热油加热炉、太阳能集热器、用热单元，所述太阳能集热器的传热工质出口与所述导热油加热炉的传热工质入口通过第一管路连接，所述用热单元的出口通过第二管路与所述第一管路连接，所述用热单元的入口通过第三管路与所述第一管路连接，在所述第二管路上分出第一支路，所述第一支路与所述太阳能集热器的传热工质入口连接，在所述第三管路上分出第二支路，所述第二支路与所述导热油加热炉的传热工质出口连接，所述导热油加热炉太阳能耦合系统还包括多个控制阀。本实用新型结构简单，利用太阳能对传热工质进行加热，可以降低燃料总消耗，避免了二次污染，实现了油田油气资源的合理利用。

Description

一种导热油加热炉太阳能耦合系统

技术领域

本实用新型涉及油田井口、集输及长输管道输送技术领域，具体而言，涉及一种导热油加热炉太阳能耦合系统。

背景技术

在原油生产中，有些区块油井生产出的原油粘度较高，有的原油粘度高达5000mPa·s，必须加热60℃以上才能装车外运。这种原油无法进入油田的输油管道集中输送，只能在井口安装原油贮罐(每口井安装1～2个40m3罐)，贮存油井生产的原油，然后用罐车外运。即使一般的从井下开采出来的石油中也含有一定成分的蜡，在温度较高的情况下这些蜡溶解在液体中，石油在传输的过程中，由于外部环境温较低，导致石油中的蜡析出并吸附在输油管道上，久而久之，输油管道上的蜡就会越来越多，甚至将管道堵塞，此时操作人员必须将输送管道拆开以清洗其中的蜡，方可继续进行输油作业。因此无论是在石油原油采油厂及其原油储油罐，还是长距离的输油管线，都需要设置专门给输油管道和原油储油罐加热的系统，使得输油管道和油罐内的石油能够保持一定的温度，始终保持液气混合物的状态，方便流动和运输。

因此，无论是油田采出井，采油厂的储油罐和厂内输油管道，以及长距离的原油输油管线，都需要管道和油罐伴热工艺，中国是世界第二大炼油国和石油消费国，第三大天然气消费国，原油对外依存度近70％，天然气对外依存度超过40％。因此，以天然气为燃料对原油进行加热维温，经济压力和成本明显加大。

油气田加热炉是油气生产过程中的重要设备，更是油气田生产业务的主要耗能设备。油气田业务总能耗约2000万吨标煤，其中原油和天然气占约80％，除集输过程中的各种损耗之外，其余均被各种加热炉或锅炉以燃烧的方式消耗掉。在当前油气田采用的工艺及技术条件下，各种损耗可控度较小，因此提高油气田用能水平，除了提高加热炉和锅炉的炉效，还可以利用新技术、新能源以减少加热炉的燃料消耗。

目前，太阳能加热技术日益成熟，在相关领域也得到了推广应用，如何将油田加热炉系统与太阳能进行耦合与协同，降低油田天然气等化石燃料的消耗，成为油田行业亟待解决的问题。

有鉴于此，特提出本申请。

实用新型内容

本实用新型解决的问题是，现有技术中油田加热炉化石燃料能源消耗量大的问题。

为解决上述问题，本实用新型提供了一种导热油加热炉太阳能耦合系统，充分利用太阳能对油田井口、集输及长输管道输送介质进行预热或补热，大大了化石燃料的消耗，节省了输油成本。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种导热油加热炉太阳能耦合系统，包括导热油加热炉、太阳能集热器、用热单元，所述太阳能集热器的传热工质出口与所述导热油加热炉的传热工质入口通过第一管路连接，所述用热单元的出口通过第二管路与所述第一管路连接，所述用热单元的入口通过第三管路与所述第一管路连接，在所述第二管路上分出第一支路，所述第一支路与所述太阳能集热器的传热工质入口连接，在所述第三管路上分出第二支路，所述第二支路与所述导热油加热炉的传热工质出口连接，所述导热油加热炉太阳能耦合系统还包括多个控制阀，所述控制阀用于实现所述太阳能集热器的单独加热、所述导热油加热炉的单独加热、所述太阳能集热器预热后所述导热油加热炉加热的功能。

该设置提供的导热油加热炉太阳能耦合系统可以根据环境及光照的强弱采用不同的供热方案，可以最大程度地降低化石燃料的消耗，并一定程度地降低对环境的污染。

进一步的，所述第二管路与所述第一支路的连接点为第一连接点，所述第一管路与所述第二管路的连接点为第二连接点，在所述第一支路上设置有第四阀门，在所述第二管路上设置有第三阀门，所述第三阀门设置在所述第一连接点和所述第二连接点之间，所述第四阀门、第三阀门用于控制从所述用热单元流出的传热工质进入所述太阳能集热器换热，或者直接流入所述第一管路中。

当阳光照射比较充足时，所述太阳能集热器单独加热即可满足要求，此时打开所述第四阀门，关闭所述第三阀门，从所述用热单元流出的传热工质进入所述太阳能集热器换热后，当处于夜晚或者光照严重不足时，关闭所述第四阀门，打开所述第三阀门，从所述用热单元流出的传热工质直接流入所述第一管路中，不进入所述太阳能集热器中而直接送入所述导热油加热炉中，缩短了传热工质的流通路径，降低了其在进入所述导热油加热炉之前的热量损耗。

进一步的，所述第一管路与所述第三管路的连接点为第三连接点，所述第三管路与第二支路的连接点为第四连接点，在所述第一管路上设置有第一阀门，所述第一阀门设置在所述第三连接点和所述导热油加热炉入口之间，在所述第二管路上设置有第二阀门，所述第二阀门设置在所述第三连接点和所述第四连接点之间，所述第一阀门、第二阀门用于控制从所述第一管路输送的传热工质进入所述导热油加热炉加热或直接进入所述用热单元中供热。

该设置用简单的结构实现了所述太阳能集热器单独供热、所述导热油加热炉的单独加热、所述太阳能集热器预热后所述导热油加热炉加热的功能，成本低廉、效果显著。

进一步的，在所述第一管路上还设置有第一温度控制器，所述第一温度控制器设置在所述第二连接点和第三连接点之间，所述第一温度控制器用于检测第一管路中的传热工质温度，并根据检测结果调整所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门的开闭情况，从而切换传热工质的加热方式。

根据检测到所述第一管路中传热工质温度的高低，所述第一温度控制器提供信号，控制所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门的开闭，从而实现所述太阳能集热器单独供热、所述导热油加热炉的单独加热、所述太阳能集热器预热后所述导热油加热炉加热的功能。

进一步的，在所述第二支路上还设置有第二温度控制器，所述第二温度控制器的信号线与所述导热油加热炉的控制器相连接，根据所述第二温度控制器的检测结果控制所述导热油加热炉的加热效率，使得所述导热油加热炉加热后的传热工质温度满足使用要求。

所述第二温度控制器的设置可保证从所述导热油加热炉流出的传热工质满足系统的使用要求。

进一步的，在所述第一支路上设置有循环泵，所述循环泵用于将从用热单元中流出的传热工质送入所述太阳能集热器中。

该设置可确保所述传热工质在所述太阳能集热器中的流动性。

进一步的，所述循环泵与所述第四阀门联动控制。

当所述第四阀门打开时所述循环泵开始运行，当所述第四阀门关闭时，所述循环泵停止工作。

进一步的，所述太阳能集热器为槽式集热器、塔式集热器、菲涅尔式集热器和碟式集热器中的任意一种或几种。

优选为槽式集热器，上述集热器的类型均可以满足要求，所述槽式集热器可以使所述传热工质获得更高的温度，从而获得更好的热量传递效果。

进一步的，所述太阳能集热器采用一组或多组并联运行，每组独立运行，或，多组同时运行。

工作时所述太阳能集热器将太阳辐射能聚集起来产生热能，能够对传热工质进行加热，经过用热单元换热后的传热工质再进入所述太阳能集热器继续加热，周而复始，所述太阳能集热器的组数可以根据具体的用热需求进行设置。

进一步的，所述第一温度控制器、第二温度控制器为热电偶温度控制器或热电阻温度控制器中的一种或者两种。

所述第一温度控制器和第二温度控制器可以同样是热电偶温度控制器或热电阻温度控制器，也可以其中一个是热电偶温度控制器，另一个是热电阻温度控制器。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

1、光照充足的条件下，通过利用太阳能对传热工质进行加热，可以降低燃料总消耗，节省了化石能源，避免了二次污染，实现了油田油气资源的合理利用；

2、本实用新型可以实现太阳能单独加热，太阳能预热后导热油加热炉补充加热、导热油加热炉单独加热的技术效果，使得本实用新型在多种天气条件下都可以满足使用要求；

3、在太阳能集热器和导热油加热炉中采用同种传热工质作为传热介质，无需设置换热器，也降低了两者之间采用不同传热介质时的热量流失，具有更高的能源利用效率。

附图说明

图1是本实用新型实施例所述的导热油加热炉太阳能耦合系统结构示意图；

附图标记说明：

1、导热油加热炉；2、第一阀门；3、第二阀门；4、第一温度控制器；5、第三阀门；6、太阳能集热器；7、第四阀门；8、循环泵；9、用热单元；10、第二温度控制器；11、第一管路；12、第二管路；13、第三管路；14、第一支路；15、第二支路；16、第一连接点；17、第二连接点；18、第三连接点；19、第四连接点。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，对相同结构或功能的部件标注相同的附图标记，并省略其重复说明。所描述的实施例仅是对本实用新型构思的例示，并不对本实用新型的范围构成限制。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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申请和简化描述，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申请保护范围的限制。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图具体描述本实用新型实施例的一种导热油加热炉太阳能耦合系统。

本实施例提供一种导热油加热炉太阳能耦合系统，如图1所示，包括导热油加热炉1、太阳能集热器6、用热单元9，所述太阳能集热器6的传热工质出口与所述导热油加热炉1的传热工质入口通过第一管路11连接，所述用热单元9的出口通过第二管路12与所述第一管路11连接，所述用热单元9的入口通过第三管路13与所述第一管路11连接，在所述第二管路12上分出第一支路14，所述第一支路14与所述太阳能集热器6的传热工质入口连接，在所述第三管路13上分出第二支路15，所述第二支路15与所述导热油加热炉1的传热工质出口连接，所述导热油加热炉太阳能耦合系统还包括多个控制阀，所述控制阀用于实现所述太阳能集热器6的单独加热、所述导热油加热炉1的单独加热、所述太阳能集热器6预热后所述导热油加热炉1加热的功能。该设置使得所述导热油加热炉太阳能耦合系统在使用时有多重模式可以选择，当太阳充足时，单独使用太阳能集热器6进行加热即可满足用热单元9需求的情况下，仅需使用太阳能集热器6供热，此时不消耗燃料，大大降低了资源消耗，且不会产生环境污染，具有最好的经济效益和环保效果；当太阳能不够充足时，可以选择将太阳能集热器6作为预热部件使用，传热工质经过所述太阳能集热器6预热后进入导热油加热炉1加热到满足所述用热单元9要求后送入用热单元9，此种情况可以节省一定量的燃料，并降低一定的环境污染，具有积极的效果，当光照严重不足或者处于夜晚时，可以采用所述导热油加热炉1单独加热，本实施例提供的导热油加热炉太阳能耦合系统可以根据环境及光照的强弱采用不同的供热方案，可以最大程度地降低化石燃料的消耗，并一定程度地降低对环境的污染。

在本实施例中，所述控制阀包括第一阀门2、第二阀门3、第三阀门5、第四阀门7，所述第一阀门2与所述第二阀门3的开闭状态相反，所述第三阀门5和第四阀门7的开关状态相反。

具体的，所述第二管路12与所述第一支路14的连接点为第一连接点16，所述第一管路11与所述第二管路12的连接点为第二连接点17，在所述第一支路14上还设置有第四阀门7，在所述第二管路12上设置有第三阀门5，所述第三阀门5设置在所述第一连接点16和所述第二连接点17之间，所述第四阀门7、第三阀门5用于控制从所述用热单元9流出的传热工质进入所述太阳能集热器6换热或直接流入所述第一管路11中，具体的，当阳光照射比较充足时，所述太阳能集热器6单独加热即可满足要求，此时打开所述第四阀门7，关闭所述第三阀门5，从所述用热单元9流出的传热工质进入所述太阳能集热器6换热后，当处于夜晚或者光照严重不足时，关闭所述第四阀门7，打开所述第三阀门5，从所述用热单元9流出的传热工质直接流入所述第一管路11中，不进入所述太阳能集热器6中而直接送入所述导热油加热炉1中，缩短了传热工质的流通路径，降低了其在进入所述导热油加热炉1之前的热量损耗。

在本实施例中，所述第一管路11与所述第三管路13的连接点为第三连接点18，所述第三管路13与第二支路15的连接点为第四连接点19，在所述第一管路11上设置有第一阀门2，所述第一阀门2设置在所述第三连接点18和所述导热油加热炉1入口之间，在所述第二管路12上设置有第二阀门3，所述第二阀门3设置在所述第三连接点18和所述第四连接点19之间，所述第一阀门2、第二阀门3用于控制从所述第一管路11输送的传热工质进入所述导热油加热炉1加热或直接进入所述用热单元9中供热，具体的，当阳光照射比较充足时，所述太阳能集热器6单独加热即可满足要求，此时打开所述第四阀门7，关闭第三阀门5，同时关闭所述第一阀门2，打开第二阀门3，经过所述太阳能集热器6加热后的传热工质直接进入所述用热单元9中供热；当太阳能不够充足时，此时单凭太阳能集热器6加热后的传热工质不足以满足供热温度要求，打开所述第四阀门7和所述第一阀门2，关闭所述第二阀门3和所述第三阀门5，经过所述太阳能集热器6预热后的传热工质被输送入所述导热油加热炉1中进行加热，经过加热后的传热工质被输送入所述用热单元9中进行供热；当处于夜晚或者光照严重不足时，关闭所述第四阀门7和所述第二阀门3，打开所述第一阀门2和所述第三阀门5，此时从所述用热单元9中流出的传热工质被直接送入所述导热油加热炉1中进行加热，加热后的传热工质被直接送入所述用热单元9中供热，该设置用简单的结构实现了所述太阳能集热器6单独供热、所述导热油加热炉1的单独加热、所述太阳能集热器6预热后所述导热油加热炉1加热的功能，成本低廉、效果显著。

较佳的，在所述第一管路11上还设置有第一温度控制器4，所述第一温度控制器4设置在所述第二连接点17和第三连接点18之间，所述第一温度控制器4用于检测第一管路11中的传热工质温度，并根据检测结果调整所述第一阀门2、第二阀门3、第三阀门5、第四阀门7的开闭情况，从而切换传热工质的加热方式，具体的，所述第一温度控制器4的信号线与所述第一阀门2、第二阀门3、第三阀门5、第四阀门7的控制器相连，当检测到所述第一管路11中传热工质的温度满足使用要求时，打开所述第四阀门7和所述第二阀门3，关闭所述第三阀门5和第一阀门2，当检测到所述第一管路11中的传热工质温度低于使用要求温度时但高于一定的预设值，且该状态持续一段时间后，保持所述第四阀门7打开，所述第三阀门5关闭，然后打开所述第一阀门2，关闭所述第二阀门3，此时所述太阳能集热器6起到预热作用，预热后的加热油进入所述导热油加热炉1中继续加热，直到满足使用要求后送入所述用热单元9中供热，当检测到所述第一管路11中的传热工质温度低于所述预设值后，关闭所述第四阀门7，打开所述第三阀门5，同时保持所述第一阀门2打开，所述第二阀门3关闭，此时完全采用所述导热油加热炉1加热，此外，当检测到所述第一管路11中的传热工质温度高于使用要求时，此时，可以通过调整所述第四阀门7和所述第三阀门5的开度，将一部分未经换热的传热工质直接导入所述第一管路11中，对经过所述太阳能集热器6换热后的传热工质混合降温，从而使其满足使用要求，具体的，所述预热值的具体数值根据所述导热油加热炉太阳能耦合系统所在的环境进行设置，在本申请中不做具体限定。

作为本实用新型的一个较佳的实施例，在所述第二支路15上还设置有第二温度控制器10，所述第二温度控制器10的信号线与所述导热油加热炉1的控制器相连接，从而根据所述第二温度控制器10的检测结果控制所述导热油加热炉1的加热效率，使得所述导热油加热炉1加热后的传热工质温度满足使用要求。

在本实施例中，在所述第一支路14上设置有循环泵8，所述循环泵8用于将从用热单元9中流出的传热工质送入所述太阳能集热器6中，从而确保所述传热工质在所述太阳能集热器6中的流动性。

较佳的，且所述循环泵8与所述第四阀门7联动控制，在本实施例中，当所述第四阀门7打开时所述循环泵8开始运行，当所述第四阀门7关闭时，所述循环泵8停止工作，优选的，所述循环泵8设置在所述第四阀门7的下游，具体的，所述下游即为传统意义中流体流动方向的下游，将所述循环泵8设置在所述第四阀门4的下游，在所述太阳能集热器6不工作时，所述循环泵8中没有传热工质，有利于延长所述循环泵8的使用寿命。

具体的，所述循环泵8为离心式循环泵，且能够在300℃正常工作，所述循环泵8用于将传热工质送入所述太阳能集热器6中进行换热，从而保证流入所述太阳能集热器6中的传热工质量。

具体的，所述太阳能集热器6为槽式集热器、塔式集热器、菲涅尔式集热器和碟式集热器中的任意一种或几种，优选为槽式集热器，上述集热器的类型均可以满足要求，所述槽式集热器可以使所述传热工质获得更高的温度，从而获得更好的热量传递效果。

具体的，所述太阳能集热器6采用一组或多组并联运行，每组可独立运行，也可多组同时运行，工作时所述太阳能集热器6将太阳辐射能聚集起来产生热能，能够对传热工质进行加热，经过用热单元9换热后的传热工质再进入所述太阳能集热器6继续加热，周而复始，所述太阳能集热器6的组数可以根据具体的用热需求进行设置。

在本实施例中，所述太阳能集热器6和所述导热油加热炉1均以导热油为传热工质，使用导热油可以在几乎常压的条件下，获得很高的操作温度，大大降低了高温加热系统的操作压力和安全要求，提高了系统和设备的可靠性，也可以在更宽的温度范围内满足不同温度加热的工艺需求，降低了系统和操作的复杂性，省略了水处理系统和设备，提高了系统热效率，减少了设备和管线的维护工作量，减少了加热系统的初投资和操作费用。

作为本实用新型的实施例，所述第一温度控制器4、第二温度控制器10为热电偶温度控制器或热电阻温度控制器中的一种或者两种，具体的，所述第一温度控制器4和第二温度控制器10可以同样是热电偶温度控制器或热电阻温度控制器，也可以其中一个是热电偶温度控制器，另一个是热电阻温度控制器。

具体的，所述第一阀门2、第二阀门3、第三阀门5、第四阀门7为电动截止阀、电动蝶阀、电动球阀、电动闸阀的任意一种或几种的组合，采用上述任意一种阀体均可以与所述第一温度控制器4建立联动控制，从而实现加热方式的自动切换。

以上具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护范围内。

Claims (10)

1.一种导热油加热炉太阳能耦合系统，其特征在于，包括导热油加热炉(1)、太阳能集热器(6)、用热单元(9)，所述太阳能集热器(6)的传热工质出口与所述导热油加热炉(1)的传热工质入口通过第一管路(11)连接，所述用热单元(9)的出口通过第二管路(12)与所述第一管路(11)连接，所述用热单元(9)的入口通过第三管路(13)与所述第一管路(11)连接，在所述第二管路(12)上分出第一支路(14)，所述第一支路(14)与所述太阳能集热器(6)的传热工质入口连接，在所述第三管路(13)上分出第二支路(15)，所述第二支路(15)与所述导热油加热炉(1)的传热工质出口连接，所述导热油加热炉太阳能耦合系统还包括多个控制阀，所述控制阀用于实现所述太阳能集热器(6)的单独加热、所述导热油加热炉(1)的单独加热、所述太阳能集热器(6)预热后所述导热油加热炉(1)加热的功能。

2.根据权利要求1所述的导热油加热炉太阳能耦合系统，其特征在于，所述第二管路(12)与所述第一支路(14)的连接点为第一连接点(16)，所述第一管路(11)与所述第二管路(12)的连接点为第二连接点(17)，在所述第一支路(14)上设置有第四阀门(7)，在所述第二管路(12)上设置有第三阀门(5)，所述第三阀门(5)设置在所述第一连接点(16)和所述第二连接点(17)之间，所述第四阀门(7)、第三阀门(5)用于控制从所述用热单元(9)流出的传热工质进入所述太阳能集热器(6)换热，或者直接流入所述第一管路(11)中。

3.根据权利要求2所述的导热油加热炉太阳能耦合系统，其特征在于，所述第一管路(11)与所述第三管路(13)的连接点为第三连接点(18)，所述第三管路(13)与第二支路(15)的连接点为第四连接点(19)，在所述第一管路(11)上设置有第一阀门(2)，所述第一阀门(2)设置在所述第三连接点(18)和所述导热油加热炉(1)入口之间，在所述第二管路(12)上设置有第二阀门(3)，所述第二阀门(3)设置在所述第三连接点(18)和所述第四连接点(19)之间，所述第一阀门(2)、第二阀门(3)用于控制从所述第一管路(11)输送的传热工质进入所述导热油加热炉(1)加热或直接进入所述用热单元(9)中供热。

4.根据权利要求3所述的导热油加热炉太阳能耦合系统，其特征在于，在所述第一管路(11)上还设置有第一温度控制器(4)，所述第一温度控制器(4)设置在所述第二连接点(17)和第三连接点(18)之间，所述第一温度控制器(4)用于检测第一管路(11)中的传热工质温度，并根据检测结果调整所述第一阀门(2)、第二阀门(3)、第三阀门(5)、第四阀门(7)的开闭情况，从而切换传热工质的加热方式。

5.根据权利要求4所述的导热油加热炉太阳能耦合系统，其特征在于，在所述第二支路(15)上还设置有第二温度控制器(10)，所述第二温度控制器(10)的信号线与所述导热油加热炉(1)的控制器相连接，根据所述第二温度控制器(10)的检测结果控制所述导热油加热炉(1)的加热效率，使得所述导热油加热炉(1)加热后的传热工质温度满足使用要求。

6.根据权利要求5所述的导热油加热炉太阳能耦合系统，其特征在于，在所述第一支路(14)上设置有循环泵(8)，所述循环泵(8)用于将从用热单元(9)中流出的传热工质送入所述太阳能集热器(6)中。

7.根据权利要求6所述的导热油加热炉太阳能耦合系统，其特征在于，所述循环泵(8)与所述第四阀门(7)联动控制。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的导热油加热炉太阳能耦合系统，其特征在于，所述太阳能集热器(6)为槽式集热器、塔式集热器、菲涅尔式集热器和碟式集热器中的任意一种或几种。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的导热油加热炉太阳能耦合系统，其特征在于，所述太阳能集热器(6)采用一组或多组并联运行，每组独立运行，或，多组同时运行。

10.根据权利要求5-7中任一项所述的导热油加热炉太阳能耦合系统，其特征在于，所述第一温度控制器(4)、第二温度控制器(10)为热电偶温度控制器或热电阻温度控制器中的一种或者两种。

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