空气源与太阳能复合加热原油储运系统

摘要

本发明公开了一种空气源与太阳能复合加热原油储运系统，主要包括有太阳能集热器、空气源热泵机组、水处理装置、蓄热水罐、储油罐、热水提升泵、除铁装置及控制装置。在所述蓄热水罐一侧的罐壁上设置有热水出口、补水口，在另一侧的罐壁上设置有回水口、太阳能集热器水出口、空气源热泵机组水出口、空气源热泵机组热水入口及太阳能集热器热水入口。在蓄热水罐、太阳能集热器、空气源热泵机组和储油罐所需实现控制的相对应的控制点上分别设置有温度传感器，控制装置分别与上述温度传感器通过数字信号线电连接。本发明降粘减阻效果显著，节能降耗可达45%以上，具有良好的经济效益和社会效益。

权利要求

1.一种空气源与太阳能复合加热原油储运系统，主要包括有太阳能集热器（6）、空气源热泵机组（7）、水处理装置（10）、蓄热水罐（9）、储油罐（1）、热水提升泵、除铁装置（4）及控制装置，其特征在于：在所述蓄热水罐（9）一侧的罐壁上设置有热水出口（91）、补水口（92），在另一侧的罐壁上设置有回水口（93）、太阳能集热器水出口（94）、空气源热泵机组水出口（95）、空气源热泵机组热水入口（96）及太阳能集热器热水入口（97），其热水出口（91）置于蓄热水罐（9）罐高的3/5处，通过热水循环泵（13）与加热盘管（2）和集输伴热管线（3）一端的连接处连接，补水口（92）置于蓄热水罐（9）罐高的1/6处，依次通过水处理装置（10）和变频深水泵（11）与水源井（12）管道连接，所述回水口（93）置于蓄热水罐（9）高于罐高的1/6处，通过除铁装置（4）与集输伴热管线（3）和加热盘管（2）另一端连接处连接，太阳能集热器水出口（94）置于蓄热水罐（9）低于罐高的1/3处，通过太阳能集热器热水提升泵（5）与太阳能集热器（6）的入水口管道连接，空气源热泵机组水出口（95）置于蓄热水罐（9）罐高的1/3处，通过空气源热泵机组热水提升泵（8）与空气源热泵机组（7）的入水口管道连接，空气源热泵机组热水入口（96）置于蓄热水罐（9）低于罐高的2/3处，与空气源热泵机组（7）的出水口管道连接，太阳能集热器热水入口（97）置于蓄热水罐（9）罐高的

2/3处，与太阳能集热器（6）出水口管道连接，在蓄热水罐（9）、太阳能集热器（6）、空气源热泵机组（7）和储油罐（1）所需实现控制的相对应的控制点上分别设置有温度传感器（98）、（99）、（910）、（911）、（912）、（913）、（61）、（62）、（63）、（71）、（72）和（111），控制装置分别与上述温度传感器通过数字信号线电连接。

2.根据权利要求1所述的一种空气源与太阳能复合加热原油储运系统，其特征在于：

0 0

所述太阳能集热器（6）其阵列设计采取串并联混合排列结构，按北高南低的30-40 倾角安装，其热水输送管线与太阳能集热器（6）所在平面成0.02-0.03的坡度安装。

3.根据权利要求1所述的一种空气源与太阳能复合加热原油储运系统，其特征在于：空气源热泵机组（7）、热水提升泵和热水循环泵（13）均为一备一用的并联设置结构。

4.根据权利要求1所述的一种空气源与太阳能复合加热原油储运系统，其特征在于：所述加热盘管（2）设置在储油罐（1）内，置于离罐底50cm-150 cm高度位置，呈高低位双层螺旋结构。

5.根据权利要求1所述的一种空气源与太阳能复合加热原油储运系统，其特征在于：沿所述蓄热水罐（9）的罐体周围设置有保温层。

说明书

空气源与太阳能复合加热原油储运系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种加热系统，尤其是涉及一种空气源与太阳能复合加热

[0002] 原油储运系统，是对太阳能資源的充分开发和利用，属于原油加热储运技术领域。

背景技术

[0003] 含蜡多、凝点高、粘度大的原油输送过程中必须进行加热与保温以保持原油的良好流动性。传统的对储油罐进行加热和保温的方法主要有两种；一种方法是燃烧煤、油、气等矿物燃料对储油罐进行加热，该方法不仅会消耗大量的能源，系统效率低，耗用金属材料多，而且安全隐患大，操作复杂，设备占地面积大，同时在燃烧过程中会产生严重的大气污染，对环境造成极大危害；

[0004] 另一种方法是使用电能，如电热锅炉、电磁炉、微波炉等，该方法具有使用方便、加热效率高的优点，但是在使用过程中需要消耗大量的电能，电能作为二次能源，通常也是由燃烧矿物燃料来生产，同样存在能源浪费及环境污染问題。随着人们环保意识的不断加强，实现可持续发展的“绿色技术”得到了前所未有的重视。目前，对储油罐进行加热和保温的方法有了新的发展和改进，大幅度减少了环境污染。之一是單一太阳能加熱，其优点是利用自然能源，节能降耗，但缺點是启动过程慢，受太阳能辐照条件影响严重而导致系统运行不稳定、不连续；之二是單一热泵加热，其优点是受外界环境影响相对较小，工作时稳定性较好，但对低温热源的稳定性要求很高，低温热源的稳定性对系统的效率以及运行的稳定性起到了关键性作用，同时热泵循环是需要消耗电能为代价来实现从低温热源吸收热量的循环。现有技术中还没有有效解决原油储运系统中存在能源浪费、环境污染以及生产成本高的问題。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于克服现有加热原油储运系统技术中的不足，提供一种“空气源与太阳能复合加热原油储运系统”， 本发明主要采用空气源与太阳能复合加热技术，实现四大目的：1.降凝降粘减阻效果显著；2.对油品性质、输量变化和输送环境有较强的适应能力；3.工艺设备简单，使用维护方便，自动化程度高，易于集中控制与管理；4.节能降耗，生产成本低，经济效益高，投资回收周期短，实现绿色环保，清洁生产。

[0006] 为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种空气源与太阳能复合加热原油储运系统，主要包括有太阳能集热器、空气源热泵机组、水处理装置、蓄热水罐、储油罐、热水提升泵、除铁装置及控制装置。在所述蓄热水罐一侧的罐壁上设置有热水出口、补水口，在另一侧的罐壁上设置有回水口、太阳能集热器水出口、空气源热泵机组水出口、空气源热泵机组热水入口及太阳能集热器热水入口，其热水出口置于蓄热水罐罐高的3/5处，通过热水循环泵与加热盘管和集输伴热管线一端的连接处连接。补水口置于蓄热水罐罐高的1/6处，依次通过水处理装置和变频深水泵与水源井管道连接。所述回水口置于蓄热水罐高于罐高的1/6处，通过除铁装置与集输伴热管线和加热盘管另一端连接处连接。太阳能集热器水出口置于蓄热水罐低于罐高的1/3处，通过太阳能集热器热水提升泵与太阳能集热器的入水口管道连接。空气源热泵机组水出口置于蓄热水罐罐高的1/3处，通过空气源热泵机组热水提升泵与空气源热泵机组的入水口管道连接。空气源热泵机组热水入口置于蓄热水罐低于罐高的2/3处，与空气源热泵机组的出水口管道连接。太阳能集热器热水入口置于蓄热水罐罐高的2/3处，与太阳能集热器出水口管道连接。在蓄热水罐、太阳能集热器、空气源热泵机组和储油罐所需实现控制的相对应的控制点上分别设置有温度传感器，控制装置分别与上述温度传感器通过数字信号线电连接。

[0007] 所述太阳能集热器其阵列设计采取串并联混合排列结构，按北高南低的300-400倾角安装，其热水输送管线与太阳能集热器所在平面成0.02-0.03的坡度安装。

[0008] 空气源热泵机组、热水提升泵和热水循环泵均为一备一用的并联设置结构。

[0009] 所述加热盘管设置在储油罐内，置于离罐底50cm-150 cm高度位置，呈高低位双层螺旋结构。

[0010] 沿所述蓄热水罐的罐体周围设置有保温层。

[0011] 本发明加热设备所设计安装的原理及理由如下：

[0012] 太阳能集热器：在阳光充足的天气时，蓄热水罐的热水通过太阳能热水提升泵进入太阳能集热器加热，加热升温后回到蓄热水罐中, 保持蓄热水罐的预设系统水温，确保集热水罐内的热水温度维持整个集输系统的热能。为了减少流动阻力和有效提高热效率，0 0
太阳能集热器其阵列设计采取串并联混合排列结构，按北高南低的30-40 倾角安装，其热水输送管线与太阳能集热器所在平面成0.02-0.03的坡度安装。

[0013] 空气源热泵机组：在阴雨或夜晚时，蓄热水罐的热水在空气源热水提升泵的作用下，通过空气源热泵机组及时加热升温后回到蓄热水罐中，确保热水罐内的热水温度维持集输系统所需热能。空气源热泵机组、热水提升泵和热水循环泵均为一备一用的并联设置结构，确保系统工作连续、运行稳定、操作维护方便。

[0014] 水处理装置：深水井水质中含有较高的Ga+2、Mg+2，在一定温度的作用下容易形成水垢，直接影响空气源机组和太阳能集热器加热效果；因此，深水井的水质必须进行软化处理，同时蓄热水罐在运行中存在一定水量的损耗，需要及时给予补充。

[0015] 蓄热水罐：根据温度对水的密度影响，温度高的水在水罐的上部，温度低的水主要分布在下部，因此，蓄热水罐设置了与相关装置相适配的高地位进出口。确保空气源热泵机组能更好地发挥加热效果。同时在蓄热水罐所需实现控制的相对应的控制点上分别设置有温度传感器，以确保本系统的安全、稳定、可靠运行。

[0016] 除铁装置：除铁装置采用锰砂过滤器，主要目的是拦截伴热管线内在运行中存在的铁锈进行氧化过滤，确保太阳能和空气源机组在加热过程中能起到稳定加热效率的作用。

[0017] 加热盘管：设置在储油罐内，根据所需加热的原油物性，以确定离罐底高度的位置，呈高低位双层螺旋结构，以进一步达到节能降耗的目的。

[0018] 控制装置：采用PLC控制装置，蓄热水罐中的水通过太阳能热水提升泵进入太阳能集热器加热，保持蓄热水罐的预设系统水温。当太阳能集热器不能保证蓄热水罐内的预设系统水温时，控制系统自动启动空气源热泵机组加热蓄热水罐内热水达到预设系统水温，加热到预设系统温度后，空气源热泵机组自动停机。

[0019] 本发明与现有加热原油储运系统相比具有如下优点：

[0020] 1.因本发明采用空气源与太阳能复合加热原油储运系统，集單一热泵加热和單一太阳能加熱的优点于一身，该系统能稳定、连续、可靠、安全、高效地运行。

[0021] 2.因采用PLC控制装置，实现全自动化运行，保证蓄热水罐和储油罐内原油温度的稳定性，有效实现集输系统降粘减阻效果，操作简单、使用方便。

[0022] 3.因采用空气源与太阳能对原油复合加热技术，有效减少了各种能源的消耗及环境污染，节能降耗可达45%以上，生产成本低，具有良好的经济效益和社会效益。

[0023] 4．由本发明加热设备所设计安装结构决定，本系统对油品性质、输量变化和输送环境有很强的适应能力，可根据油品性质、输量变化和输送环境进行灵活设计、计算、配置、安装。

附图说明

[0024] 图1是本发明的安装结构示意图。

[0025] 图2是本发明的自动控制点示意图。

[0026] 图中：1.储油罐，2. 加热盘管，3. 集输伴热管线，4. 除铁装置，5. 太阳能热水提升泵，6.太阳能集热器，7.空气源热泵机组，8. 空气源热泵机组热水提升泵，9. 蓄热水罐，10. 水处理装置，11. 变频深水泵，12. 水源井，13.热水循环泵，91.热水出口，92.补水口，93.回水口，94太阳能集热器水出口，95.空气源热泵机组水出口，96. 空气源热泵机组热水入口，97.太阳能集热器热水入口，98、 99、910、911、912、913、61、62、63、71、72、111、温度传感器。

具体实施方式

[0027] 下面结合附图通过非限制性实施例对本发明作进一步说明。实施例

[0028] 本空气源与太阳能复合加热原油储运系统如图1、图2 所示，空气源与太阳能复合加热原油储运系统，主要包括有太阳能集热器、空气源热泵机组、水处理装置、蓄热水罐、储油罐、热水提升泵、除铁装置及控制装置。在所述蓄热水罐一侧的罐壁上设置有热水出口、补水口，在另一侧的罐壁上设置有回水口、太阳能集热器水出口、空气源热泵机组水出口、空气源热泵机组热水入口及太阳能集热器热水入口，其热水出口置于蓄热水罐罐高的3/5处，通过热水循环泵与加热盘管和集输伴热管线一端的连接处连接。补水口置于蓄热水罐罐高的1/6处，依次通过水处理装置和变频深水泵与水源井管道连接。所述回水口置于蓄热水罐高于罐高的1/6处，通过除铁装置与集输伴热管线和加热盘管另一端连接处连接。太阳能集热器水出口置于蓄热水罐低于罐高的1/3处，通过太阳能集热器热水提升泵与太阳能集热器的入水口管道连接。空气源热泵机组水出口置于蓄热水罐罐高的1/3处，通过空气源热泵机组热水提升泵与空气源热泵机组的入水口管道连接。空气源热泵机组热水入口置于蓄热水罐低于罐高的2/3处，与空气源热泵机组的出水口管道连接。太阳能集热器热水入口置于蓄热水罐罐高的2/3处，与太阳能集热器出水口管道连接。在蓄热水罐、太阳能集热器、空气源热泵机组和储油罐所需实现控制的相对应的控制点上分别设置有温度传感器，控制装置分别与上述温度传感器通过数字信号线电连接。

[0029] 所述太阳能集热器其阵列设计采取串并联混合排列结构，按北高南低的300-400倾角安装，其热水输送管线与太阳能集热器所在平面成0.02-0.03的坡度安装。

[0030] 空气源热泵机组、热水提升泵和热水循环泵均为一备一用的并联设置结构。

[0031] 所述加热盘管设置在储油罐内，置于离罐底1m高度位置，呈高低位双层螺旋结构。

[0032] 沿所述蓄热水罐的罐体周围设置有保温层，保温采用离心玻璃棉材料，保温层厚度为50 mm，外层采用镀锌白铁皮。

[0033] 太阳能集热器型号：EJ100－8，集热面积2m2,集热管数量8支。

[0034] 空气源热泵机组型号：MWV－L800T（1－4）/S－HT额定制热量：80Kw，额定功率：24Kw。

[0035] 热水循环泵型号：ISG80－160B 排量43.3m3/h 扬程：24 m 配套电机：4 Kw3台。

[0036] 热水提升泵型号：DLF18－16*4 排量18m3/h 扬程：64 m 配套电机：7.5 Kw2台。

[0037] 伴热器循环泵型号：DLF8－8*6 排量8m3/h 扬程：48 m 配套电机：3 Kw 2台。

[0038] 蓄热水罐：拱顶钢制罐，罐高3.2 m。

[0039] 温度传感器:PT100

[0040] 加热盘管：采用30 m*3.5无缝钢管制作，计算时传热系数取K＝60W/ m2.0C，太阳0 0 0 0
能供水温度按65C，回水温度按55C，原油初始温度25C，最终温度55C。

[0041] 除铁装置：锰砂过滤器。

[0042] 控制装置：PLC控制装置。

[0043] 水处理装置：生物膜过滤器。

[0044] 本发明的控制运行过程是：安装在蓄热水罐、太阳能集热器、空气源热泵机组和储油罐中各控制点的温度传感器将检测到的温度传递给PLC控制装置，PLC控制装置根据预先设置的温度参数随时控制蓄热水罐、太阳能集热器、空气源热泵机组的启停状态。

[0045] 综上所述，本发明降粘减阻效果显著，对油品性质、输量变化和输送环境有较强的适应能力，工艺设备简单，使用维护方便，自动化程度高，有效减少了各种能源的消耗及环境污染，节能降耗可达45%以上，生产成本低，具有良好的经济效益和社会效益。