拉油井组储罐原油太阳能加热技术

  • 格式:pdf
  • 大小:140.84 KB
  • 文档页数:2

油气田地面工程第29卷第3期(2010.3) 8¨3 

doi:10.3969/j.issn.1006—6896.2010.03・049 

拉油井组储罐原油太阳能加热技术 

刘力 曾宣慰 

(1.西安石油大学 

摘要:太阳能是一种清洁可再生资源, 

陕北地区年太阳辐射总量6 680- ̄8 400 MJ/ m。,长庆油田利用太阳能具有得天独厚的 

优势。利用太阳能热水循环系统对拉油井组 储罐原油进行加温,使储罐原油温度保持在 3O℃以上,补偿燃煤加热系统,既降低了 对环境的污染,又减少了投资成本,达到了 

节能降耗,经济开发的目的。 关键词:太阳能;集热器;设备选型; 

节能降耗 

1 研究目的 

拉油井组储罐原油温度必须保持在25℃以上 才能保证正常拉运。由于陕北地区冬季储罐外部温 度经常处于0℃以下,一般采用燃煤锅炉加热系 

统,燃烧效率低。利用太阳能加温技术对储罐原油 进行加温,使储罐原油温度保持在30。C以上,补 偿燃煤加热系统,能满足日常生产要求,达到节能 

降耗的目的。 

2 拉油井组太阳能集热系统的设计 

太阳能集热系统的设计为:满温差循环+辅助 加热系统+防冻绊热+防过热。每天太阳能集热器 和水箱内的水产生一定温差时进行强制循环加热, 

直到水箱温度和集热器温度达到平衡,然后利用水 箱内的水为油换热。 

2.1太阳能加热系统 自来水直接进入水箱内,当储热水箱水满时, 控制器使系统进入温差循环,即当集热器内水温高 于水箱水温时,控制器使循环水泵自动启动,将水 

箱内较低温度的水打入集热器,而将集热器内高于 水箱温度的热水顶人储热水箱;当集热器内水温低 于水箱水温时,控制器使循环水泵自动停止。 

2.2辅助加热系统 在天气晴朗的白天,太阳能的产热量可以满足 水箱水温要求,当太阳能系统受天气影响,不能满 足要求时,可以自动或手动启动辅助加热系统,保 

证在拉运前的供热要求。 佘小兵 王庭军 

2.长庆油田采油四厂) 

2.3控制系统 (1)采用智能控制器,控制灵敏,抗干扰能力 

强,可实现系统全自动控制,无需专人管理,即能 

保证控制系统的稳定性及可靠性。 (2)控制程序将温度、时间等参数巧妙融合, 实现优先利用太阳能,最大限度地减少辅助加热能 

源的消耗。 (3)设计各种保护性程序,确保系统设备的运 

行安全。 (4)可根据用户用水习惯随时更改控制程序, 

简单方便。 (5)设有应急手动措施,保证系统在应急状态 

下能正常运行。 2.4故障解决 (1)太阳能系统发生故障时,可自动启动电加 

热进行加热,保证热水供应不受影响。 (2)太阳能控制器出现问题时,各输出设备均 

设有手动按钮,一旦发生故障可暂时采取人工运 转,等待抢修。 (3)变频控制器发生故障时,可以手动切换到 

工频运转状态。 (4)水泵发生故障时,太阳能循环泵为一用一 

备,一台出现故障时可切换到另一台使用。 

3 太阳能系统设备选型与计算 

3.1太阳能集热器的选型 目前国内使用的太阳集热器类型主要有平板型 

太阳集热器、真空管太阳集热器、热管真空管太阳 集热器、U形管真空管太阳集热器。根据陕北地 区的气候条件和各种集热器的特点,按照安全性、 

系统经济性的选型原则综合考虑,最终选择了全玻 璃真空管太阳集热器,其热效率高,经济实用,是 目前国内市场普遍使用的产品。 

3.2太阳辐照量的取值 不同斜面上的太阳辐照量是不同的,伴随季节 

变化而变化。本系统设计太阳集热器的倾角采用当 地纬度,设计计算应选择纬度斜面的太阳辐射值。 

因此,取太阳集热器斜面(当地纬度斜面)年平均 值13 280 kJ/m。・d作为设计值。

 84 油气田地面工程第29卷第3期(2010.3) 

3.3太阳能集热器的采光面积计算 根据《太阳热水系统设计、安装及工程验收技 

术规范(GB/T 18713—2002)》,直接系统太阳集 热器的采光面积可以按如下公式计算 

Q c ( 一t )f 一。 JT叩 d(1一玑) 

式中:A ——直接系统太阳集热器的采光面积,m。; 

Q ——日均用水量,kg; 

c ——水的定压比热容, /(kg・℃),应取 

4.186 kJ/(kg・。C); t a——储水箱内水的终止温度,℃,对于该 

太阳能系统,应取65。C; ti——水的初始温度,。C,对于该太阳能系 

统,应取15。C; 

厂——太阳能保证率,无量纲,最新的国家 标准建议取0.3~0.8,这里取0.8; 

J ——太阳集热器采光面的太阳辐照量, 

kJ/m d,对于该太阳能系统,应 取13 280 kJ/m ・d; 

砌——太阳集热器效率,无量纲,取 

0.55; 玑——管路及储水箱热损失,无量纲,取 

0.24。 根据上述数据,各建筑太阳能集热器采光面积 

的计算如下 

^ Q C (t d—t。)f 一 J T叩 d(1一玑) 

一 ≈24 m3 0 1 0 24 1 280×.55×(一. ) 选用太阳人牌JPS—D58×50型中央热水集 热器。 

3.4 集热器 高效太阳芯全玻璃真空集热管的技术指标为聚 

能芯真空集热管;吸收比大于0.92,最高达0.97 (国标0.86);半球发射比大于0.06(国标0.09)。 

真空集热管的材料为3.3高硼硅玻璃,抗2.5 cm以下正面冰雹冲击,耐高寒(一40℃),抗老 化,寿命长。聚能芯集热管热水澎湃,强劲得热, 

得热量大。 芯片是电脑的心脏,采用聚能芯处理技术:装 

备十二层镀膜,聚核驱动,吸收与发射,设防严 

密,快速吸收热量和传递热量,三级真空系统,可 最大降低热损,为集热器内部提供全钟罩般的防 

护,彻底解决了冬天阳光不足,升温慢,温度不高 

等弊端,使冬天也有更多的热水供应。 (1)集热模块。竖插管结构,热循环导热效果 好,传热快,水温高。 (2)组合式支架。设计合理,结构稳定,采用 镀锌防腐工艺,寿命15年以上。 

(3)保温层。采用聚氨酯整体发泡,经过高温 熟化处理,具有发泡细密、均匀、闭孔率高,保温 性能好等优点。 

3.5储热水箱的配置与选型 选用干净卫生的SU304不锈钢保温水箱,可 达到饮用水标准。为了加强保温,采用80 cm厚聚 

氨酯保温。储热水箱的容量按照可以满足高峰时用 热水量设计。 3.6水泵、电磁阀的配件选型 

水泵选用低噪音耐高温的德国威乐热水循环 泵;电磁阀选用2W400—40型大口径直开式无压 

电磁阀,阻力小,密封性好。 

4 现场应用情况及效益评价 

4.1现场试验情况 2009年10月18日在大路沟二区罗32—50拉 油井组进行太阳能加热系统现场应用试验,该井组 

共有油井5口,日产液6.2 m。,综合含水46 。 根据计算所需太阳能加热面积为22.8 m ,实际安 

装太阳能集热板20 m。。系统投运后,经过近2个 月的现场运行,使用效果良好,能满足原油拉运工 

作的要求。 4.2‘经济效益评价 (1)燃煤加热系统。罗32—5O井组采用燃煤 锅炉加温时,消耗煤炭0.4 t/d,年加热天数约 

180天,燃煤价格800元/t,年投资费用:0.4× 

180×800 ̄5.76万元。 (2)太阳能加热系统。罗32—5O井组安装集 

热板面积20 m。,包括辅助配套总共投资费用8.05 

万元。 (3)投资回收周期。太阳能系统投资费用÷燃 

煤加热系统投资费用一8.05÷5.76≈1.39年。 对上述太阳能加热系统应用效果及投资成本分 析可知,太阳能加热系统投资费用8.05万元,年 可节余燃煤费用约5.76万元,投资回收周期一年 

零四个月。 通过现场应用表明,太阳能热水循环系统设计 

新颖,产品综合性能好,符合环保要求,是一种节 

能效果突出,效率高,可持续利用的绿色环保无污 染新型技术。另外,太阳能热水循环系统与燃煤锅 炉加热系统有机结合具有较好的推广应用前景。 

(栏目主持樊韶华)