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一種原油集輸?shù)娘L(fēng)光電一體化加熱裝置及其加熱方法

文檔序號:5816364閱讀:251來源:國知局
專利名稱:一種原油集輸?shù)娘L(fēng)光電一體化加熱裝置及其加熱方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種原油集輸?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(dòng)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(huì)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(gè)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(dòng)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)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(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。
本發(fā)明的另一目的在于根據(jù)風(fēng)光電一體化加熱裝置,而提供一種原油集輸?shù)娘L(fēng)光電一體化加熱方法。
為了實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的一,本發(fā)明采用的技術(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。
本發(fā)明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提供熱量,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。
本發(fā)明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。
為了實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的二,本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種原油集輸?shù)娘L(fēng)光電一體化加熱方法,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(dòng)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(dòng)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(dòng)電加熱過程。
本發(fā)明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(dòng)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)。
本發(fā)明成功地利用風(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為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
本發(fā)明的結(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、電磁閥2、水泵3、蓄水箱4和換熱器5,蓄水箱4的出水口通過水泵3和電磁閥2與太陽能集熱器1入口連接,太陽能集熱器1的出口通過電磁閥2與換熱器5的進(jìn)水口連接,換熱器5的出水口與蓄水箱4的入水口連接,換熱器5通過進(jìn)油口和出油口與輸油管路連接,太陽能集熱器1的出口還直接與蓄水箱4的入水口連接;電加熱裝置由風(fēng)力發(fā)電機(jī)10、電熱爐6、電力變流設(shè)備9、市電7、切換開關(guān)設(shè)備12、計(jì)算機(jī)能量管理系統(tǒng)8、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)11等構(gòu)成,電熱爐6與換熱器5連接。
本實(shí)施例在太陽輻射強(qiáng)度符合條件時(shí),啟動(dòng)水泵3,將蓄水箱4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5,與原油進(jìn)行充分換熱,換熱后的低溫循環(huán)水由換熱器5流回蓄水箱4,完成太陽能加熱循環(huán)。
原油首先進(jìn)入換熱器5,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,計(jì)算機(jī)能量管理系統(tǒng)8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(dòng)啟動(dòng)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—逆變”,將用于驅(qū)動(dòng)抽油電機(jī)部分的電能整流—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)12將電能切換到電熱爐6,風(fēng)力發(fā)電機(jī)10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7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)施例的溫度采集、熱度判斷等由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)11實(shí)現(xiàn)采集;整個(gè)流程控制、邏輯條件判斷、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等由計(jì)算機(jī)能量管理系統(tǒng)8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提供熱量,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。
8.一種采用權(quán)利要求1所述原油集輸?shù)娘L(fēng)光電一體化加熱裝置的加熱方法,其特征在于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(dòng)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(dòng)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(dòng)電加熱過程。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的原油集輸?shù)娘L(fēng)光電一體化加熱方法,其特征在于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。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的原油集輸?shù)娘L(fēng)光電一體化加熱方法,其特征在于所述判斷選擇過程選擇太陽能加熱過程時(shí),可同時(shí)啟動(dòng)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)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種原油集輸?shù)娘L(fēng)光電一體化加熱裝置及其加熱方法,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。本發(fā)明利用風(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F17D1/00GK1800696SQ20051003376
公開日2006年7月12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)
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