儲油罐太陽能加熱系統（太陽能熱水工程）方案設計

　　利用太陽能為石油儲灌加溫的有益效果是，減少污染排放;節約常規能源;減少熱量散失;原油受熱充分;系統控制操作簡單，降低看井工人的勞動強度;為無電地區油井提供電力。

　　下面結合附圖和實施例對系統進一步說明。

圖1　系統原理圖

　　1.循環泵 2.換熱器 3.相變材料 4.循環管路 5.熱管式聯集管集熱器 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.油罐內壁  16.換熱器接

　　控制柜是太陽能集熱系統的大型控制儀器，它不僅具備水位水溫顯示、自動上水、水位設置、水溫設置、即時加熱、手動加熱、電熱恒溫控制、管道循環、溫差循環等功能，而且具備防干燒、漏電保護、自動報警、傳感器故障自動閉鎖等多重保護功能，可對太陽集熱系統進行自動監測和控制，實現無人職守。

　　相變材料是一種能夠儲存能量并延時釋放出能量的物質。它的工作原理為：利用太陽能或低峰谷電能加熱相變材料，使其吸收能量發生相變(如從固態變為液態)，把太陽能儲存起來。在沒有太陽的時間里，又從液態回復到固態，并釋放出熱能。相變貯能是針對物質的潛熱貯存提出來的，它不同于太陽熱水器利用介質的顯熱貯能，對應溫度波動較小的循環過程，相變貯能非常高效。對選擇相變材料的要求非常嚴格：相變溫度適宜;相變潛熱高;相變是可逆的，重復循環不變質;液相和固相的導熱系數河導溫系數高;密度大;比熱容大;相變體積變化小等?，F已開發的相變貯能物質為水化鹽類，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變為交流電能供給負載的一種電能轉變裝置，它是整流裝置的逆向變換功能器件。光伏發電系統中，太陽光電池板在太陽光照射下產生直流電，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變為交流電，轉變裝置即為逆變器。

　　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。由導熱性好的金屬管制成，工作時高溫工作介質在管內流動，管外為溫度較低的物質，工作介質的熱量通過換熱器的傳導將熱量傳給低溫物質，起到換熱的目的。

　　為解決儲油罐加熱時的能源浪費及污染排放問題，我們設計出一種太陽能石油儲罐加熱系統，它可以克服以上缺點，使用自然能源中的太陽能持續為油罐加熱，并能將熱量儲存以備陽光不足時釋放熱量;還可以在無電地區利用太陽能光伏發電系統供提供系統用電及看井工人生活用電。

　　目前各油田的單井儲油罐，由于保溫效果差，散熱很快，原油進入油罐后很快降溫，氣溫較低時粘度開始增大，并逐漸凝結，運油時需要提前一天燒煤或用電對油加熱至可以流動的液態，然后再通過放油口放進運油車進行運輸。每次加熱要耗掉1～2噸煤，全年大約耗掉200噸煤，這樣既浪費煤、電，又造成了環境污染，還增加了看井工人的勞動強度，因為需要二十幾小時連續往爐膛添煤，勞動量很大。

　　該系統其技術問題所采用的技術方案是：將儲油罐設計為內外兩層，外層有加厚保溫層，兩層之間為一空腔，其間裝有換熱器，換熱器周圍內充滿相變材料，用來傳導熱量給相變材料，而且罐內也裝有換熱器，可以使罐內中央熱量較難傳到的區域同時受熱，杜絕加熱盲區。相變材料可以吸收換熱器傳導的熱量，并把熱量儲存，然后再逐漸釋放出來，熱量通過罐壁的傳導傳給罐內的原油，這樣在沒有陽光的晚上或陰雨天也可以為油罐加熱，保證油溫不會下降，以利于運輸。

　　太陽能集熱部分采用熱管式聯集管集熱器，熱管式聯集管集熱器是靠真空管內的熱管吸收真空管收集的太陽的熱量，再通過熱管內的工質蒸發、冷凝傳輸給聯集管水箱中的工質(熱媒)，真空管內無液體工質，杜絕了系統因為工質泄漏造成故障的現象，且單管破損也不影響系統運行。循環管路分為兩條，一條與夾層內換熱器相連，一條與油罐內部換熱器相連，兩條循環管路同時運行，保證原油均勻受熱。在自動控制系統的控制下循環泵啟動，循環管路開始循環，聯集管水箱內的工質(熱媒)通過循環管路將熱量輸送至儲油罐的夾層中，通過換熱器把熱量傳給相變材料。

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

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