储油罐太阳能加热系统（太阳能热水工程）方案设计

　　利用太阳能为石油储灌加温的有益效果是，减少污染排放;节约常规能源;减少热量散失;原油受热充分;系统控制操作简单，降低看井工人的劳动强度;为无电地区油井提供电力。

　　下面结合附图和实施例对系统进一步说明。

图1　系统原理图

　　1.循环泵 2.换热器 3.相变材料 4.循环管路 5.热管式联集管集热器 6.太阳光电池板 7.蓄电池

　　8.光电控制器Tarom235  9.逆变器SPM600-224  10.控制柜HKG-I 11.换热器

图2　夹层油罐示意图

　　12.辅助能源接  13.保温层 14.油罐外壁  15.油罐内壁  16.换热器接

　　控制柜是太阳能集热系统的大型控制仪器，它不仅具备水位水温显示、自动上水、水位设置、水温设置、即时加热、手动加热、电热恒温控制、管道循环、温差循环等功能，而且具备防干烧、漏电保护、自动报警、传感器故障自动闭锁等多重保护功能，可对太阳集热系统进行自动监测和控制，实现无人职守。

　　相变材料是一种能够储存能量并延时释放出能量的物质。它的工作原理为：利用太阳能或低峰谷电能加热相变材料，使其吸收能量发生相变(如从固态变为液态)，把太阳能储存起来。在没有太阳的时间里，又从液态回复到固态，并释放出热能。相变贮能是针对物质的潜热贮存提出来的，它不同于太阳热水器利用介质的显热贮能，对应温度波动较小的循环过程，相变贮能非常高效。对选择相变材料的要求非常严格：相变温度适宜;相变潜热高;相变是可逆的，重复循环不变质;液相和固相的导热系数河导温系数高;密度大;比热容大;相变体积变化小等。现已开发的相变贮能物质为水化盐类，如Na2SO4·10H2O(芒硝);熔盐类，如硝酸盐类。

　　逆变器全称直流-交流逆变器，是把直流直流电能转变为交流电能供给负载的一种电能转变装置，它是整流装置的逆向变换功能器件。光伏发电系统中，太阳光电池板在太阳光照射下产生直流电，然而绝大部分用电器不能直接用直流电供电，因而需要将直流电转变为交流电，转变装置即为逆变器。

　　其中换热器为盘管式换热器，排列方式有螺旋形排列和S形排列。由导热性好的金属管制成，工作时高温工作介质在管内流动，管外为温度较低的物质，工作介质的热量通过换热器的传导将热量传给低温物质，起到换热的目的。

　　为解决储油罐加热时的能源浪费及污染排放问题，我们设计出一种太阳能石油储罐加热系统，它可以克服以上缺点，使用自然能源中的太阳能持续为油罐加热，并能将热量储存以备阳光不足时释放热量;还可以在无电地区利用太阳能光伏发电系统供提供系统用电及看井工人生活用电。

　　目前各油田的单井储油罐，由于保温效果差，散热很快，原油进入油罐后很快降温，气温较低时粘度开始增大，并逐渐凝结，运油时需要提前一天烧煤或用电对油加热至可以流动的液态，然后再通过放油口放进运油车进行运输。每次加热要耗掉1～2吨煤，全年大约耗掉200吨煤，这样既浪费煤、电，又造成了环境污染，还增加了看井工人的劳动强度，因为需要二十几小时连续往炉膛添煤，劳动量很大。

　　该系统其技术问题所采用的技术方案是：将储油罐设计为内外两层，外层有加厚保温层，两层之间为一空腔，其间装有换热器，换热器周围内充满相变材料，用来传导热量给相变材料，而且罐内也装有换热器，可以使罐内中央热量较难传到的区域同时受热，杜绝加热盲区。相变材料可以吸收换热器传导的热量，并把热量储存，然后再逐渐释放出来，热量通过罐壁的传导传给罐内的原油，这样在没有阳光的晚上或阴雨天也可以为油罐加热，保证油温不会下降，以利于运输。

　　太阳能集热部分采用热管式联集管集热器，热管式联集管集热器是靠真空管内的热管吸收真空管收集的太阳的热量，再通过热管内的工质蒸发、冷凝传输给联集管水箱中的工质(热媒)，真空管内无液体工质，杜绝了系统因为工质泄漏造成故障的现象，且单管破损也不影响系统运行。循环管路分为两条，一条与夹层内换热器相连，一条与油罐内部换热器相连，两条循环管路同时运行，保证原油均匀受热。在自动控制系统的控制下循环泵启动，循环管路开始循环，联集管水箱内的工质(热媒)通过循环管路将热量输送至储油罐的夹层中，通过换热器把热量传给相变材料。

　　系统控制所需电力由太阳能光伏发电部分提供。在太阳能光伏发电部分，通过太阳光电池板将太阳能转化为电能储存在蓄电池内，系统用电时，光电控制器控制逆变器将蓄电池内的直流电转换为交流电传输给各用电器。在无电地区也可以为看井工人提供生活用电及系统照明用电。

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