專利名稱：一種原油集輸?shù)娘L(fēng)光電一體化加熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種原油集輸?shù)募訜嵫b置和加熱方法，特別是涉及一種利用太陽能和風(fēng)力發(fā)電加熱原油傳輸?shù)难b置及其方法，屬于新能源開發(fā)利用及原油傳輸技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前油田行業(yè)在采油、集輸?shù)拳h(huán)節(jié)需要消耗大量能源。我國的原油凝固點(diǎn)普遍較高，粘度大，常溫下流動性差，因此從油井出油后的運(yùn)輸過程中必須進(jìn)行加熱與保溫。在油田的采油、集輸?shù)冗^程中至少有20％左右的能耗用于原油加熱與處理，傳統(tǒng)的對原油在傳輸過程中進(jìn)行加熱的技術(shù)通常是使用燒煤、燃油、天然氣、電加熱的方法，這不僅造成大量的能源消耗和嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，而且也存在不小的安全隱患。
能源危機(jī)與環(huán)境污染問題已成為當(dāng)今社會普遍關(guān)注的熱點(diǎn)。日益緊迫的能源形勢對開發(fā)能源新技術(shù)和進(jìn)一步開發(fā)利用可再生能源提出了迫切要求。在削減油田開采能耗方面能夠采取的一個有效措施是利用替代能源或余熱。如果能夠用太陽能的熱量來加熱原油，可為油田節(jié)省大量的能源消耗。
同時(shí)，由于太陽能受天氣的影響較大，陰天或黑夜時(shí)無法啟動太陽能加熱，雖然可通過熱轉(zhuǎn)換設(shè)備來克服上述不足，但費(fèi)時(shí)費(fèi)物，而且也不能完全解決能源不足的問題，而我國的大部分油田，風(fēng)力比較客觀，故而可利用風(fēng)力來對原油集輸進(jìn)行加熱，所以，急需開發(fā)一種集太陽能和風(fēng)力發(fā)電于一體的原油集輸加熱技術(shù)。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種集太陽能和風(fēng)力發(fā)電于一體的原油集輸?shù)娘L(fēng)光電一體化加熱裝置。
為了實(shí)現(xiàn)實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為一種原油集輸?shù)娘L(fēng)光電一體化加熱裝置，包括水/油換熱裝置和電加熱裝置，所述水/油換熱裝置設(shè)置有太陽能集熱設(shè)備，所述電加熱裝置設(shè)置有風(fēng)力發(fā)電設(shè)備。
上述技術(shù)方案中，所述的水/油換熱裝置包括太陽能集熱器、水泵、蓄水箱和換熱器，所述蓄水箱的出水口通過水泵與太陽能集熱器入口連接，太陽能集熱器的出口與換熱器的進(jìn)水口連接，換熱器的出水口與蓄水箱的入水口連接，換熱器還設(shè)置有與輸油管路連接的進(jìn)油口和出油口。
所述的蓄水箱的出水口還可與換熱器的進(jìn)水口連接，蓄水箱的入水口還可與太陽能集熱器的出口連接。
本實(shí)用新型的電加熱裝置包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)和電熱爐，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)與電熱爐連接并為電熱爐供電，所述的電熱爐設(shè)置有與輸油管路連接的進(jìn)油口和出油口。
所述的電熱爐的進(jìn)油口與換熱器的出油口連接。
本實(shí)用新型的電加熱裝置還可以設(shè)置有電力變流設(shè)備、切換開關(guān)設(shè)備和計(jì)算機(jī)能量管理系統(tǒng)，所述電力變流設(shè)備與外部采油機(jī)連接。
所述的電加熱裝置還設(shè)置有工業(yè)供電設(shè)備或市電設(shè)備。
本實(shí)用新型的工作過程包括太陽能加熱過程、電加熱過程和判斷選擇過程，所述太陽能加熱過程為通過水泵將蓄水箱中的水抽出進(jìn)入太陽能集熱器進(jìn)行加熱，被太陽能集熱器加熱的高溫水再進(jìn)入換熱器，同時(shí)低溫原油通過輸油管路進(jìn)入換熱器，在換熱器里與高溫水充分換熱，換熱后的低溫水由換熱器流回蓄熱水箱，而高溫原油則流出換熱器；所述電加熱過程為通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電對電熱爐進(jìn)行加熱，原油通過輸油管路進(jìn)入電熱爐，通過電熱爐的熱量對原油進(jìn)行加熱；所述判斷選擇過程為當(dāng)太陽能可提供原油集輸加熱的足夠能量時(shí)，啟動太陽能加熱過程；當(dāng)太陽能可提供但不足以完成原油集輸?shù)哪芰繒r(shí)，同時(shí)啟動太陽能加熱過程和電加熱過程，此時(shí)原油經(jīng)輸油管路先流經(jīng)換熱器，再從換熱器流入電熱爐；當(dāng)太陽能無法提供原油集輸加熱的能量時(shí)，啟動電加熱過程。
本實(shí)用新型的加熱方法所述的電加熱過程可采用風(fēng)力發(fā)電機(jī)提供電量，也可采用工業(yè)供電設(shè)備或市電設(shè)備提供電量。
所述的判斷選擇過程選擇太陽能加熱過程時(shí)，可同時(shí)啟動風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電，而將風(fēng)力發(fā)電機(jī)所生產(chǎn)的電通過電力變流設(shè)備供應(yīng)外部采油機(jī)。
本實(shí)用新型成功地利用風(fēng)力、太陽能天然的互補(bǔ)性，構(gòu)成風(fēng)光互補(bǔ)加熱系統(tǒng)，很好地解決風(fēng)力、太陽能分別工作不穩(wěn)定問題，可徹底替代原油集輸中的天然氣水套爐加熱設(shè)備。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明。
本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)如附圖1所示，包括水/油換熱裝置和電加熱裝置，水/油換熱裝置包括太陽能集熱器1、水泵2、蓄水箱3和換熱器4，蓄水箱3的出水口通過水泵2與太陽能集熱器1入口連接，太陽能集熱器1的出口與換熱器4的進(jìn)水口連接，換熱器4的出水口與蓄水箱3的入水口連接，換熱器4通過進(jìn)油口和出油口與輸油管路連接；電加熱裝置由風(fēng)力發(fā)電機(jī)5、電熱爐6、電力變流設(shè)備7、市電8、切換開關(guān)設(shè)備9、計(jì)算機(jī)能量管理系統(tǒng)10、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)11等構(gòu)成，電熱爐與換熱器連接。
本實(shí)施例在太陽輻射強(qiáng)度符合條件時(shí)，啟動水泵2，將熱水箱3中的循環(huán)水抽出，進(jìn)入太陽能集熱器1陣列中進(jìn)行加熱，被太陽能集熱器1加熱的高溫循環(huán)水再進(jìn)入換熱器4，與原油進(jìn)行充分換熱，換熱后的低溫循環(huán)水由換熱器4流回蓄熱水箱3，完成太陽能加熱循環(huán)。
原油首先進(jìn)入換熱器4，與被太陽能加熱后的高溫循環(huán)水充分換熱，被加熱的原油流出，系統(tǒng)判斷原油溫度是否符合生產(chǎn)要求，符合則原油經(jīng)電熱爐6外輸；溫度不夠則自動啟動電熱爐6進(jìn)行加溫，使原油在電熱爐6中進(jìn)行二次換熱，實(shí)現(xiàn)恒溫控制，直到原油溫升符合生產(chǎn)要求外輸。
為了保證風(fēng)、光互補(bǔ)加熱裝置能夠持續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行，將風(fēng)力發(fā)電、太陽能集熱與市電結(jié)合起來，以保證在極端惡劣的氣候條件下仍能維持采油站的正常生產(chǎn)。其中太陽能集熱器作為第一級加熱裝置，充分利用太陽能光熱加溫。利用風(fēng)力發(fā)電的電熱裝置作為第二級加熱組織，以補(bǔ)償太陽能集熱系統(tǒng)的供熱不足。
在自然條件理想的情況下，太陽能集熱器可實(shí)現(xiàn)大部分，甚至全部的加熱任務(wù)，這時(shí)風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)生的多余電能經(jīng)切換開關(guān)到電力變流設(shè)備進(jìn)行“整流一逆變”，將用于驅(qū)動抽油電機(jī)部分的電能整流一逆變成380V工頻電能，對抽油電機(jī)進(jìn)行供電；當(dāng)需要風(fēng)力發(fā)電機(jī)提供的電能來加熱原油時(shí)，切換開關(guān)將電能切換到電熱爐，風(fēng)力發(fā)電機(jī)直接輸出的電能不需要整流逆變直接可用于加熱原油。
為了保證即使在極端惡劣的氣象環(huán)境下，采油站仍能可靠工作，電熱部分與市電供電系統(tǒng)并聯(lián)，在太陽能光熱與風(fēng)電的電熱不能保證加熱要求時(shí)，切入市電加熱。
本實(shí)施例整個流程控制、邏輯條件判斷、數(shù)據(jù)存儲等由計(jì)算機(jī)能量管理系統(tǒng)10完成。
權(quán)利要求1.一種原油集輸?shù)娘L(fēng)光電一體化加熱裝置，其特征在于包括水/油換熱裝置和電加熱裝置，所述水/油換熱裝置設(shè)置有太陽能集熱設(shè)備，所述電加熱裝置設(shè)置有風(fēng)力發(fā)電設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原油集輸?shù)娘L(fēng)光電一體化加熱裝置，其特征在于所述的水/油換熱裝置包括太陽能集熱器、水泵、蓄水箱和換熱器，所述蓄水箱的出水口通過水泵與太陽能集熱器入口連接，太陽能集熱器的出口與換熱器的進(jìn)水口連接，換熱器的出水口與蓄水箱的入水口連接，換熱器還設(shè)置有與輸油管路連接的進(jìn)油口和出油口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的原油集輸?shù)娘L(fēng)光電一體化加熱裝置，其特征在于所述的蓄水箱的出水口還可與換熱器的進(jìn)水口連接，蓄水箱的入水口還可與太陽能集熱器的出口連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的原油集輸?shù)娘L(fēng)光電一體化加熱裝置，其特征在于所述的電加熱裝置包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)和電熱爐，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)與電熱爐連接并為電熱爐供電，所述的電熱爐設(shè)置有與輸油管路連接的進(jìn)油口和出油口。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的原油集輸?shù)娘L(fēng)光電一體化加熱裝置，其特征在于所述的電熱爐的進(jìn)油口與換熱器的出油口連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的原油集輸?shù)娘L(fēng)光電一體化加熱裝置，其特征在于所述的電加熱裝置還設(shè)置有電力變流設(shè)備、切換開關(guān)設(shè)備和計(jì)算機(jī)能量管理系統(tǒng)，所述電力變流設(shè)備與外部采油機(jī)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的原油集輸?shù)娘L(fēng)光電一體化加熱裝置，其特征在于所述電加熱裝置還設(shè)置有工業(yè)供電設(shè)備或市電設(shè)備。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種原油集輸?shù)娘L(fēng)光電一體化加熱裝置，包括水/油換熱裝置和電加熱裝置，所述水/油換熱裝置設(shè)置有太陽能集熱設(shè)備，所述電加熱裝置設(shè)置有風(fēng)力發(fā)電設(shè)備；加熱方法包括太陽能加熱過程、電加熱過程和判斷選擇過程。本實(shí)用新型利用風(fēng)力、太陽能天然的互補(bǔ)性，構(gòu)成風(fēng)光互補(bǔ)加熱系統(tǒng)，可很好地解決風(fēng)力、太陽能分別工作不穩(wěn)定問題，以徹底替代原油集輸中的天然氣水套爐加熱設(shè)備，適合推廣使用。
文檔編號F17D1/00GK2839798SQ20052005614
公開日2006年11月22日 申請日期2005年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月25日
發(fā)明者陳渝廣, 丁月華, 曾憲強(qiáng), 黃紹雄, 楊金明 申請人:華南理工大學(xué)