專利名稱：一種用于重油的太陽能晝夜伴熱系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及太陽能光熱技術(shù)于化工生產(chǎn)領(lǐng)域中的實際應(yīng)用，具體地說是一種在重油輸送中采用太陽能與鍋爐共同加熱對重油進(jìn)行伴熱的用于重油的太陽能晝夜伴熱系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
能源是人類社會發(fā)展的關(guān)鍵因素，能源危機和環(huán)境問題的日益加重，要求人們在尋找新能源的同時，更合理地實用已有能源。作為能源消耗的大戶，石油化工領(lǐng)域中在很多工藝流程中都可以采用新的能源技術(shù)來減少對化石能源的消耗。傳統(tǒng)的重油伴熱技術(shù)是直接由鍋爐將經(jīng)過除氧處理后的水直接加熱至蒸汽，蒸汽直接流入與重油管線相伴的伴熱管線。整套設(shè)備簡單、直接，但最大的缺陷在于加熱過程中消耗了大量的燃煤，同時產(chǎn)生大量的碳排放，于環(huán)境的破壞很大。而目前現(xiàn)存的太陽能重油伴熱技術(shù)還較為缺乏。在已公布的技術(shù)中，位于澳大利亞維克多省山楂市的太陽能公司研制了利用太陽能對重油加熱的技術(shù)。其主要原理是在管路外層布置太陽能吸收層，吸熱后通過熱二極管將熱傳給重油輸送管線。太陽能重油伴熱的關(guān)鍵技術(shù)在于可以保留現(xiàn)有管線能夠在太陽能缺乏或不足時 (即陰雨天)，裝置具有儲熱或者輔助加熱裝置。目前的太陽能重油伴熱技術(shù)還存在很多明顯的不足，具體體現(xiàn)在如下幾個方面(1)不能保留重油管線。在技術(shù)應(yīng)用過程中，必須要考慮其經(jīng)濟(jì)性。如上例中澳大利亞的伴熱系統(tǒng)，需要重新建設(shè)專用的太陽能的加熱管線；如果不能保留原有管線，而重新建設(shè)新的管線，無疑會使技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性大打折扣。(2)對太陽能的不穩(wěn)定性應(yīng)對不足。太陽能具有清潔、可再生等重要特性；同時由于其完全依賴太陽照射，也帶來了在供給穩(wěn)定性上的不足；而很多裝置在應(yīng)對太陽能的不穩(wěn)定供應(yīng)時，缺少行之有效的應(yīng)對策略。(3)缺乏晝夜連續(xù)運作能力。由于夜間沒有太陽能供應(yīng)面，一般的裝置即采用電加熱或者空氣源熱泵進(jìn)行加熱，并不能夠利用白天來自太陽能的能量來支持裝置的夜間操作。(4)儲熱裝置占地大，缺乏靈活性。為了應(yīng)對太陽能的不穩(wěn)定性，并使裝置具有一定的夜間處理能力，傳統(tǒng)的裝置都會配備儲熱裝置；目前儲熱裝置主要為儲熱水箱，但是儲熱水箱往往具有占地大、熱損失大等缺點；如果需要裝置晝夜連續(xù)使用太陽能操作，則需要更多的儲熱水箱將夜間需要使用的熱水儲存起來，這樣不僅使得整套裝置占地面積增大，還帶來了成本上的增加以及經(jīng)濟(jì)性的下降。(5)輔助加熱裝置能耗大。一般的太陽能裝置多采用電加熱作為輔助加熱裝置來滿足太陽能供給不足時的加熱需求，但是電加熱同樣存在著能源消耗大的問題，而且由于電為二次能源，在加熱同樣重要，同樣溫升的水時，電加熱的消耗比單純鍋爐燒煤的消耗更大。(6)水在循環(huán)過程中過多的使用泵。傳統(tǒng)的太陽能光熱裝置往往使用泵幫助整個系統(tǒng)強制循環(huán)來提高熱效率，但是考慮到化工行業(yè)中的特殊需求，即在某些場合下不允許使用電，泵有著明顯的使用限制
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種集集熱、儲熱、溫度及流量控制、 鍋爐加熱于一體且具有較高經(jīng)濟(jì)性和實用性的用于重油的太陽能晝夜伴熱系統(tǒng)。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案解決的
一種用于重油的太陽能晝夜伴熱系統(tǒng)，包括太陽能集熱陣列，所述太陽能集熱陣列的進(jìn)水口和出水口分別通過低溫水管和高溫水管與循環(huán)水箱相連，循環(huán)水箱通過高溫水管與除氧設(shè)備相連，除氧設(shè)備通過高溫水管與鍋爐相連，鍋爐通過高溫水管與伴熱管線的一端相連，伴熱管線的另一端通過低溫水管與循環(huán)水箱相連。所述循環(huán)水箱與太陽能集熱陣列之間的低溫水管上設(shè)有流量傳感器，循環(huán)水箱與太陽能集熱陣列之間的高溫水管上設(shè)有溫度傳感器，所述的流量傳感器和溫度傳感器分別與控制器相連，控制器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連。所述的循環(huán)水箱與太陽能集熱陣列之間的低溫水管上設(shè)有水泵，所述的水泵位于流量傳感器與循環(huán)水箱之間的低溫水管上，水泵與控制器相連，控制器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連。所述的循環(huán)水箱與除氧設(shè)備之間的高溫水管上設(shè)有電磁閥，所述的電磁閥與控制器相連，控制器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連。所述的循環(huán)水箱與補水管相連。所述的太陽能集熱陣列采用真空管集熱器組成。所述鍋爐的出水口通過高溫水管與除氧設(shè)備相連。所述的循環(huán)水箱與除氧設(shè)備之間設(shè)有相變儲熱水箱，相變儲熱水箱的進(jìn)水口和出水口分別通過高溫水管與循環(huán)水箱和除氧設(shè)備相連；相變儲熱水箱的出水口通過低溫水管與循環(huán)水箱相連。所述相變儲熱水箱與循環(huán)水箱之間的高溫水管上設(shè)有電磁閥，所述的電磁閥與控制器相連，控制器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)有如下優(yōu)點
1、本發(fā)明通過在原有的伴熱裝置中加入真空管集熱器組成的太陽能集熱陣列和相變儲熱水箱，在不需要重新修建管線的情況下，即可實現(xiàn)利用太陽能對重油進(jìn)行晝夜不間斷伴熱的目的，可操作性強且改造成本低。2、本發(fā)明通過采用相變儲熱水箱替代原有的保溫水箱，具有占地小、儲熱多、熱損失小的特點，并具有更強的靈活性。3、本發(fā)明在采用太陽能集熱陣列和鍋爐加熱的基礎(chǔ)上，可有效保存白天太陽能集熱陣列采集的熱量用于晚上的重油伴熱，減少了燃煤的用量和二氧化碳的排放量。4、本發(fā)明通過設(shè)置自動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了整套系統(tǒng)的自動操作，并可進(jìn)行實時監(jiān)控。5、本發(fā)明通過利用水在系統(tǒng)內(nèi)的流動過程中，由于溫度的不同產(chǎn)生的重力差，進(jìn)而自然循環(huán)，免去在某些敏感場合使用水泵，適用于化工行業(yè)中原料儲運廠區(qū)的要求。


附圖1為本發(fā)明的原理示意圖。其中1 一太陽能集熱陣列；2—低溫水管；3—高溫水管；4一循環(huán)水箱；5—除氧設(shè)備；6—鍋爐；7—伴熱管線；8—流量傳感器；9一溫度傳感器；10—控制器；11 一數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；12—水泵；13 —電磁閥；14一補水管；15—相變儲熱水箱。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。如圖1所示一種用于重油的太陽能晝夜伴熱系統(tǒng)，包括采用真空管集熱器組成的太陽能集熱陣列1，該太陽能集熱陣列1的進(jìn)水口和出水口分別通過低溫水管2和高溫水管3與循環(huán)水箱4相連，循環(huán)水箱4通過高溫水管3與除氧設(shè)備5相連，除氧設(shè)備5通過高溫水管3與鍋爐6相連，鍋爐6通過高溫水管3與伴熱管線7的一端相連，伴熱管線7的另一端通過低溫水管2與循環(huán)水箱4相連；另外鍋爐6的出水口通過高溫水管3與除氧設(shè)備 5相連，為除氧設(shè)備5提供必要的支持，同時為了保持循環(huán)水箱4內(nèi)的水量，循環(huán)水箱4與補水管14相連；高溫水通過高溫水管3從太陽能集熱陣列1依次通過循環(huán)水箱4、除氧設(shè)備 5和鍋爐6流向伴熱管線7，然后低溫水從伴熱管線7經(jīng)過循環(huán)水箱4流向太陽能集熱陣列 1，完成整個循環(huán)的同時對重油輸送管內(nèi)的重油進(jìn)行伴熱。另外為了根據(jù)高溫水的溫度控制水的流量，在循環(huán)水箱4與太陽能集熱陣列1之間的低溫水管2上設(shè)有流量傳感器8 ；循環(huán)水箱4與太陽能集熱陣列1之間的高溫水管3上設(shè)有溫度傳感器9 ；循環(huán)水箱4與太陽能集熱陣列1之間的低溫水管2上設(shè)有水泵12，該水泵12位于流量傳感器8與循環(huán)水箱4之間的低溫水管2上；循環(huán)水箱4與除氧設(shè)備5之間的高溫水管3上設(shè)有電磁閥13，流量傳感器8、溫度傳感器9、水泵12和電磁閥13皆通過線路與控制器10相連，控制器10與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)11相連，使整個系統(tǒng)實現(xiàn)自動化運行。另外為了防止白天太陽能集熱陣列1采集的能量浪費，在循環(huán)水箱4與除氧設(shè)備5之間設(shè)有相變儲熱水箱15，相變儲熱水箱15的進(jìn)水口和出水口分別通過高溫水管3與循環(huán)水箱4和除氧設(shè)備5相連，而且相變儲熱水箱15 與循環(huán)水箱4之間的高溫水管3上設(shè)有電磁閥13，用于控制相變儲熱水箱15熱交換的電磁閥13與控制器10相連，控制器10與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)11相連；相變儲熱水箱15的出水口通過低溫水管2與循環(huán)水箱4相連。本發(fā)明采用的循環(huán)水箱4、除氧設(shè)備5、鍋爐6和相變儲熱水箱15具體工作原理如下，其中循環(huán)水箱4處于太陽能集熱陣列1和鍋爐6之間以及太陽能集熱陣列1和相變儲熱水箱15之間，與相變儲熱水箱15 —起承擔(dān)著過渡、緩沖、循環(huán)水的作用。在循環(huán)水箱4 出口處設(shè)置的電磁閥13用于調(diào)節(jié)出水流量，并根據(jù)出水溫度的需求，不斷地調(diào)節(jié)循環(huán)水箱 4與太陽能集熱陣列1之間的流量；同時循環(huán)水箱4的外層布置有保溫層，保證水箱內(nèi)的水的熱量不會產(chǎn)生過多的流失。除氧設(shè)備5的進(jìn)水在白天時來自循環(huán)水箱4，夜間來自流經(jīng)相變儲熱水箱15的水，蒸汽來自鍋爐6加熱產(chǎn)生的蒸汽，除氧設(shè)備5的目的在于可以使進(jìn)入鍋爐6的水滿足鍋爐用水要求，不會對鍋爐6產(chǎn)生腐蝕，進(jìn)而引發(fā)安全隱患。鍋爐6的進(jìn)水來自經(jīng)過除氧設(shè)備5之后的熱水，即已經(jīng)具有一定溫度的無氧水；無氧水被加熱成為蒸汽之后，流入兩個方向(1)、流入除氧設(shè)備5，為除氧提供必要的支持；(2)、流入伴熱管線7， 用以對重油進(jìn)行伴熱。相變儲熱水箱15內(nèi)采用蛇形管布置走水，其余空間裝填相變材料， 同時外壁出安裝保溫層，保證熱水在儲熱裝置內(nèi)盡可能多的傳遞熱量。另外設(shè)置的控制器 10負(fù)責(zé)根據(jù)各個測試點獲得溫度、流量信息，對整個裝置進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，同時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 11將數(shù)據(jù)采集至計算機，供監(jiān)視運營使用。
本發(fā)明的用于重油的太陽能晝夜伴熱系統(tǒng)的工作流程分白天工作模式和夜間工作模式兩種。其中當(dāng)整套系統(tǒng)在白天工作時，工作流程如下水首先在太陽能集熱陣列1、 循環(huán)水箱2之間進(jìn)行循環(huán)加熱，然后一部分70-80°C的高溫水經(jīng)高溫水管3流入相變儲熱水箱15，將熱傳遞給相變儲熱水箱15中的相變材料進(jìn)行儲熱；另一部分70-80°C的高溫水經(jīng)高溫水管3流入除氧設(shè)備5進(jìn)行除氧，除氧之后進(jìn)入鍋爐6，進(jìn)而被加熱成為蒸汽，而蒸汽也有兩個流向(1)、流入除氧設(shè)備5，為除氧這一工藝提供必要的條件，(2)、直接流入伴熱管線7，為重油進(jìn)行伴熱；伴熱之后的蒸汽會冷凝為水，然后經(jīng)低溫水管2流回循環(huán)水箱4，被太陽能集熱陣列1重新加熱，在裝置中重新循環(huán)。當(dāng)遇到陰雨天時，可以適當(dāng)或全部降低太陽能集熱陣列1的加熱溫度，即降低進(jìn)入鍋爐6的水的溫度，或者直接讓冷水進(jìn)入鍋爐6。 可見，白天工作時，水在太陽能集熱陣列1、循環(huán)水箱4、相變儲熱水箱15、除氧設(shè)備5、鍋爐 6和伴熱管線7中進(jìn)行循環(huán)，當(dāng)循環(huán)水箱4中的水量降低時，可經(jīng)由補水管14對循環(huán)水箱4 進(jìn)行補水。其中當(dāng)整套系統(tǒng)在夜間工作時，工作流程如下水首先由循環(huán)水箱4流入相變儲熱水箱15，在和相變材料換熱之后，溫度升高，成為熱水，而后流入除氧設(shè)備5，進(jìn)行除氧， 除氧之后進(jìn)入鍋爐6，進(jìn)而被加熱成為蒸汽；而蒸汽有兩個流向(1)、流入除氧設(shè)備5，為除氧這一工藝提供必要的條件，(2)、直接流入伴熱管線7，為重油進(jìn)行伴熱；伴熱之后的蒸汽會冷凝為水，然后經(jīng)低溫水管2流回循環(huán)水箱4，被太陽能集熱陣列1重新加熱，在裝置中重新循環(huán)。若白天太陽能供應(yīng)不足，未能給晚上的操作提供足夠的熱量，即降低進(jìn)入鍋爐6的水的溫度，或者直接讓冷水進(jìn)入鍋爐6?？梢?，夜間工作時，水在循環(huán)水箱4、相變儲熱水箱 15、除氧設(shè)備5、鍋爐6和伴熱管線7中進(jìn)行循環(huán)，當(dāng)循環(huán)水箱4中的水量降低時，可經(jīng)由補水管14對循環(huán)水箱4進(jìn)行補水。以上實施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)；本發(fā)明未涉及的技術(shù)均可通過現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種用于重油的太陽能晝夜伴熱系統(tǒng)，包括太陽能集熱陣列(1)，其特征在于所述太陽能集熱陣列(1)的進(jìn)水口和出水口分別通過低溫水管(2 )和高溫水(3 )與循環(huán)水箱 (4)相連，循環(huán)水箱(4)通過高溫水管(3)與除氧設(shè)備(5)相連，除氧設(shè)備(5)通過高溫水管(3)與鍋爐(6)相連，鍋爐(6)通過高溫水管(3)與伴熱管線(7)的一端相連，伴熱管線(7) 的另一端通過低溫水管(2)與循環(huán)水箱(4)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于重油的太陽能晝夜伴熱系統(tǒng)，其特征在于所述循環(huán)水箱(4)與太陽能集熱陣列(1)之間的低溫水管(2)上設(shè)有流量傳感器(8)，循環(huán)水箱(4)與太陽能集熱陣列(1)之間的高溫水管(3 )上設(shè)有溫度傳感器(9 )，所述的流量傳感器(8 )和溫度傳感器(9 )分別與控制器(10 )相連，控制器(10 )與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(11)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于重油的太陽能晝夜伴熱系統(tǒng)，其特征在于所述的循環(huán)水箱(4)與太陽能集熱陣列(1)之間的低溫水管(2)上設(shè)有水泵(12)，所述的水泵(12) 位于流量傳感器(8)與循環(huán)水箱(4)之間的低溫水管(2)上，水泵(12)與控制器(10)相連， 控制器(10)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(11)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于重油的太陽能晝夜伴熱系統(tǒng)，其特征在于所述的循環(huán)水箱(4 )與除氧設(shè)備(5 )之間的高溫水管(3 )上設(shè)有電磁閥(13 )，所述的電磁閥(13 )與控制器(10)相連，控制器(10)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(11)相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于重油的太陽能晝夜伴熱系統(tǒng)，其特征在于所述的循環(huán)水箱(4)與補水管(14)相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于重油的太陽能晝夜伴熱系統(tǒng)，其特征在于所述的太陽能集熱陣列(1)采用真空管集熱器組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于重油的太陽能晝夜伴熱系統(tǒng)，其特征在于所述鍋爐(6) 的出水口通過高溫水管(3)與除氧設(shè)備(5)相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于重油的太陽能晝夜伴熱系統(tǒng)，其特征在于所述的循環(huán)水箱(4 )與除氧設(shè)備(5 )之間設(shè)有相變儲熱水箱(15 )，相變儲熱水箱(15 )的進(jìn)水口和出水口分別通過高溫水管(3)與循環(huán)水箱(4)和除氧設(shè)備(5)相連；相變儲熱水箱(15)的出水口通過低溫水管(2)與循環(huán)水箱(4)相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于重油的太陽能晝夜伴熱系統(tǒng)，其特征在于所述相變儲熱水箱(15)與循環(huán)水箱(4)之間的高溫水管(3)上設(shè)有電磁閥(13)，所述的電磁閥(13)與控制器(10)相連，控制器(10)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(11)相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于重油的太陽能晝夜伴熱系統(tǒng)，包括太陽能集熱陣列(1)，所述太陽能集熱陣列(1)的進(jìn)水口和出水口分別通過低溫水管(2)和高溫水管(3)與循環(huán)水箱(4)相連，循環(huán)水箱(4)通過高溫水管(3)與除氧設(shè)備(5)相連，除氧設(shè)備(5)通過高溫水管(3)與鍋爐(6)相連，鍋爐(6)通過高溫水管(3)與伴熱管線(7)的一端相連，伴熱管線(7)的另一端通過低溫水管(2)與循環(huán)水箱(4)相連。本發(fā)明具有集熱效率高、存儲熱量大、熱損失小且設(shè)備安裝靈活、占地小的特點，在有效降低了生產(chǎn)中能源消耗的同時具有較強的經(jīng)濟(jì)性和實用性，滿足重油晝夜伴熱的需求，適宜推廣使用。
文檔編號F24J2/00GK102537664SQ20111038450
公開日2012年7月4日 申請日期2011年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月28日
發(fā)明者刑偉, 周劍秋 申請人:南京工業(yè)大學(xué)