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　　儲(chǔ)油罐太陽能加熱系統(tǒng)（太陽能熱水工程）方案設(shè)計(jì)

　　利用太陽能為石油儲(chǔ)灌加溫的有益效果是，減少污染排放;節(jié)約常規(guī)能源;減少熱量散失;原油受熱充分;系統(tǒng)控制操作簡單，降低看井工人的勞動(dòng)強(qiáng)度;為無電地區(qū)油井提供電力。

　　下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對系統(tǒng)進(jìn)一步說明。

圖1　系統(tǒng)原理圖

　　1.循環(huán)泵 2.換熱器 3.相變材料 4.循環(huán)管路 5.熱管式聯(lián)集管集熱器 6.太陽光電池板 7.蓄電池

　　8.光電控制器Tarom235  9.逆變器SPM600-224  10.控制柜HKG-I 11.換熱器

圖2　夾層油罐示意圖

　　12.輔助能源接  13.保溫層 14.油罐外壁  15.油罐內(nèi)壁  16.換熱器接

　　控制柜是太陽能集熱系統(tǒng)的大型控制儀器，它不僅具備水位水溫顯示、自動(dòng)上水、水位設(shè)置、水溫設(shè)置、即時(shí)加熱、手動(dòng)加熱、電熱恒溫控制、管道循環(huán)、溫差循環(huán)等功能，而且具備防干燒、漏電保護(hù)、自動(dòng)報(bào)警、傳感器故障自動(dòng)閉鎖等多重保護(hù)功能，可對太陽集熱系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測和控制，實(shí)現(xiàn)無人職守。

　　相變材料是一種能夠儲(chǔ)存能量并延時(shí)釋放出能量的物質(zhì)。它的工作原理為：利用太陽能或低峰谷電能加熱相變材料，使其吸收能量發(fā)生相變(如從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài))，把太陽能儲(chǔ)存起來。在沒有太陽的時(shí)間里，又從液態(tài)回復(fù)到固態(tài)，并釋放出熱能。相變貯能是針對物質(zhì)的潛熱貯存提出來的，它不同于太陽熱水器利用介質(zhì)的顯熱貯能，對應(yīng)溫度波動(dòng)較小的循環(huán)過程，相變貯能非常高效。對選擇相變材料的要求非常嚴(yán)格：相變溫度適宜;相變潛熱高;相變是可逆的，重復(fù)循環(huán)不變質(zhì);液相和固相的導(dǎo)熱系數(shù)河導(dǎo)溫系數(shù)高;密度大;比熱容大;相變體積變化小等?，F(xiàn)已開發(fā)的相變貯能物質(zhì)為水化鹽類，如Na2SO4·10H2O(芒硝);熔鹽類，如硝酸鹽類。

　　逆變器全稱直流-交流逆變器，是把直流直流電能轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娔芄┙o負(fù)載的一種電能轉(zhuǎn)變裝置，它是整流裝置的逆向變換功能器件。光伏發(fā)電系統(tǒng)中，太陽光電池板在太陽光照射下產(chǎn)生直流電，然而絕大部分用電器不能直接用直流電供電，因而需要將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姡D(zhuǎn)變裝置即為逆變器。

　　其中換熱器為盤管式換熱器，排列方式有螺旋形排列和S形排列。由導(dǎo)熱性好的金屬管制成，工作時(shí)高溫工作介質(zhì)在管內(nèi)流動(dòng)，管外為溫度較低的物質(zhì)，工作介質(zhì)的熱量通過換熱器的傳導(dǎo)將熱量傳給低溫物質(zhì)，起到換熱的目的。

　　為解決儲(chǔ)油罐加熱時(shí)的能源浪費(fèi)及污染排放問題，我們設(shè)計(jì)出一種太陽能石油儲(chǔ)罐加熱系統(tǒng)，它可以克服以上缺點(diǎn)，使用自然能源中的太陽能持續(xù)為油罐加熱，并能將熱量儲(chǔ)存以備陽光不足時(shí)釋放熱量;還可以在無電地區(qū)利用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)供提供系統(tǒng)用電及看井工人生活用電。

　　目前各油田的單井儲(chǔ)油罐，由于保溫效果差，散熱很快，原油進(jìn)入油罐后很快降溫，氣溫較低時(shí)粘度開始增大，并逐漸凝結(jié)，運(yùn)油時(shí)需要提前一天燒煤或用電對油加熱至可以流動(dòng)的液態(tài)，然后再通過放油口放進(jìn)運(yùn)油車進(jìn)行運(yùn)輸。每次加熱要耗掉1～2噸煤，全年大約耗掉200噸煤，這樣既浪費(fèi)煤、電，又造成了環(huán)境污染，還增加了看井工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，因?yàn)樾枰畮仔r(shí)連續(xù)往爐膛添煤，勞動(dòng)量很大。

　　該系統(tǒng)其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：將儲(chǔ)油罐設(shè)計(jì)為內(nèi)外兩層，外層有加厚保溫層，兩層之間為一空腔，其間裝有換熱器，換熱器周圍內(nèi)充滿相變材料，用來傳導(dǎo)熱量給相變材料，而且罐內(nèi)也裝有換熱器，可以使罐內(nèi)中央熱量較難傳到的區(qū)域同時(shí)受熱，杜絕加熱盲區(qū)。相變材料可以吸收換熱器傳導(dǎo)的熱量，并把熱量儲(chǔ)存，然后再逐漸釋放出來，熱量通過罐壁的傳導(dǎo)傳給罐內(nèi)的原油，這樣在沒有陽光的晚上或陰雨天也可以為油罐加熱，保證油溫不會(huì)下降，以利于運(yùn)輸。

　　太陽能集熱部分采用熱管式聯(lián)集管集熱器，熱管式聯(lián)集管集熱器是靠真空管內(nèi)的熱管吸收真空管收集的太陽的熱量，再通過熱管內(nèi)的工質(zhì)蒸發(fā)、冷凝傳輸給聯(lián)集管水箱中的工質(zhì)(熱媒)，真空管內(nèi)無液體工質(zhì)，杜絕了系統(tǒng)因?yàn)楣べ|(zhì)泄漏造成故障的現(xiàn)象，且單管破損也不影響系統(tǒng)運(yùn)行。循環(huán)管路分為兩條，一條與夾層內(nèi)換熱器相連，一條與油罐內(nèi)部換熱器相連，兩條循環(huán)管路同時(shí)運(yùn)行，保證原油均勻受熱。在自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制下循環(huán)泵啟動(dòng)，循環(huán)管路開始循環(huán)，聯(lián)集管水箱內(nèi)的工質(zhì)(熱媒)通過循環(huán)管路將熱量輸送至儲(chǔ)油罐的夾層中，通過換熱器把熱量傳給相變材料。

　　系統(tǒng)控制所需電力由太陽能光伏發(fā)電部分提供。在太陽能光伏發(fā)電部分，通過太陽光電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存在蓄電池內(nèi)，系統(tǒng)用電時(shí)，光電控制器控制逆變器將蓄電池內(nèi)的直流電轉(zhuǎn)換為交流電傳輸給各用電器。在無電地區(qū)也可以為看井工人提供生活用電及系統(tǒng)照明用電。

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