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太阳能光热及 真空超导加热装置

阅读：0发布：2021-09-08

专利汇可以提供太阳能光热及真空超导加热装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型涉及太阳能光热及真空超导加热装置，属于流体加热及超导介质热交换领域。供热系统由热流体介质管线、回流管线和高温循环泵组成。热交换器由壳体、受热流体盘管和热流体介质组成。加热炉由炉壳、受热流体盘管、火筒、烟气管、燃烧室、烟道、烟囱和超导介质组成。晴朗天气，由太阳能集热系统将热流体介质加热，并通过管线将热流体介质输送到热交换器，对其盘管中的受热流体加热，达到要求的温度。阴雨天气，利用真空超导加热炉对炉腔中的超导介质液加热汽化，由高温气态超导介质对炉内盘管中的受热流体加热，达到要求的温度。用于油气集输系统，节省大量油气燃料，热效率高达95％，节省钢材35％，不加水，不冻结，运行安全可靠。，下面是太阳能光热及真空超导加热装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种太阳能光热及真空超导加热装置，包括太阳能集热系统(1)、供热系统、热交换器(5)和真空超导加热炉(11)，其中的太阳能集热系统(1)主要由集热管、聚光镜和导热管组成，其特征是供热系统由热流体介质管线(2)、回流管线(3)和高温循环泵(4)组成，热交换器(5)由壳体、受热流体盘管(22)、盘管支撑板(23)和热流体介质组成，真空超导加热炉(11)由炉壳、受热流体盘管(33)、盘管支撑板(35)、火筒(30)、烟气管(28，29)、燃烧室(12)、烟道(31，32)、烟囱(13)和超导介质组成，太阳能集热系统(1)的热流体介质出口，通过热流体介质管线(2)与热交换器(5)的热流体介质入口(6)连接，太阳能集热系统(1)的热流体介质入口，通过回流管线(3)与热交换器(5)的热流体介质出口(7)连接，高温循环泵(4)串连在回流管线(3)中，热交换器(5)的受热流体出口(20)与真空超导加热炉(11)的受热流体入口(21)，通过受热流体管线(18)连接。
2.根据权利要求1所述的太阳能光热及真空超导加热装置，其特征是热交换器(5)的壳体为卧式圆筒形状，其外表面有绝热保温层，其受热流体盘管(22)利用盘管支撑板(23)安装在壳体内壁上，受热流体盘管(22)的进、出口接管(17、20)从壳体右端伸出，壳体右端上部具有热流体介质进口接管(6)，壳体左端下部具有热流体介质出口接管(7)，壳体外面上顶部具有加入热流体介质接管(8)、压力表接管(9)和温度传感器接管(10)，壳体外面底部具有排液管(24)和支座(25)。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能光热及真空超导加热装置，其特征是热交换器(5)的盘管支撑板(23)为正方形或其它多边形，均布若干安装盘管的圆孔及过流孔(E)。
4.根据权利要求1所述的太阳能光热及真空超导加热装置，其特征是太阳能集热系统(1)选用WZJZ-G集热管系列产品，热流体介质选用导热油、复合化学超导介质、热蒸汽或其它传热介质。
5.根据权利要求1所述的太阳能光热及真空超导加热装置，其特征是真空超导加热炉(11)的炉壳为卧式圆筒形状，其外表面有绝热保温层，其受热流体盘管(33)利用盘管支撑板(35)安装在炉壳内腔上半部，火筒(30)安装在炉壳内腔下半部，烟气管(28、29)右端与火筒(30)右端连通，烟气管(28、29) 左端与烟道弯头(26、27)连通，燃烧室(12)在炉壳左端，燃烧室(12)里端与火筒(30)左端连通，外端与燃烧器连通，受热流体盘管(33)的进、出口接管(21、19)从炉壳右端伸出，炉壳内腔下半部充满复合化学超导介质液，炉壳外面上顶部具有加入超导介质接管(14)、压力表接管(15)和温度传感器接管(16)，炉壳外面底部具有排液接管(36)和支座(37)。
6.根据权利要求1或5所述的太阳能光热及真空超导加热装置，其特征是真空超导加热炉(11)的盘管支撑板(35)为半圆形状，均布若干安装盘管的圆孔，盘管支撑板(35)置于几个支撑块(38)上，支撑块(38)固定在炉壳内壁上。

说明书全文

太阳能光热及 真空超导加热装置

(一)技术领域

[0001] 本实用新型涉及到太阳光热的利用，属于太阳能流体加热系统，也涉及到真空超导介质热交换系统。具体而言是一种太阳能光热及真空超导加热装置。(二)背景技术

[0002] 多年来，国内油气田普遍采用“水套炉”作为油气集输系统的加热保温设备。这种水套炉利用天然气或原油作燃料，将水加热，再以热水为传热介质，将热量传递给流动状态的原油、天然气或油水混合液，使其达到并保持集输流程要求的温度。此类加热炉的主要缺点是：每年要消耗大量宝贵的天然气或原油，运行成本高；热效率较低，约60％左右；钢材用量较大，制造成本较高；带压运行并且要经常加水，一旦熄火易冻结，无人值守事故较多；燃烧油气，污染环景。经检索，对水套炉改进的专利文献已有多篇，例如“二合一加热炉”(200620024347.0)，仍未从根本上克服上述缺点。近几年出现了超导液加热炉，例如“卧式超导液原油加热炉”(200620080559.0)，虽然热效率有所提高，但是仍要消耗大量的油气燃料。也有利用太阳能加热，并采用真空超导散热的装置，例如“真空超导与太阳能集热组合采热装置”(200820023106.3)，虽然既节省然料，又热效率较高，但是都不能用于油田的油气集输系统。(三)发明内容

[0003] 鉴于上述已有技术存在的缺点和不足之处，本实用新型的目的就在于开拓创新，研制、提供一种太阳能光热及真空超导加热装置。用太阳能代替油气燃料，进一步提高热效率，降低制造成本，更有利于安全运行和环保。

[0004] 上述目的是由下述技术方案实现的：

[0005] 太阳能光热及真空超导加热装置，包括太阳能集热系统、供热系统、热交换器和真空超导加热炉。其中的太阳能集热系统主要由集热管、聚光镜和导热管组成。其特征是供热系统由热流体介质管线、回流管线和高温循环泵组成。热交换器由壳体、受热流体盘管、盘管支撑板和热流体介质组成。真空超导加热炉由炉壳、受热流体盘管、盘管支撑板、火筒、烟气管、燃烧室、烟道、烟囱和超导介质组成。太阳能集热系统的热流体介质出口，通过热流体介质管线与热交换器的热流体介质入口连接。太阳能集热系统的热流体介质入口，通过回流管线与热交换器的热流体介质出口连接。高温循环泵串连在回流管线中。热交换器的受热流体出口与真空超导加热炉的受热流体入口，通过受热流体管线连接。

[0006] 上述太阳能光热及真空超导加热装置，其热交换器的壳体为卧式圆筒形状，其外表面有绝热保温层。其受热流体盘管利用盘管支撑板安装在壳体内壁上。受热流体盘管的进、出口接管从壳体右端伸出。壳体右端上部具有热流体介质进口接管，壳体左端下部具有热流体介质出口接管。壳体外面上顶部具有加入热流体介质接管、压力表接管和温度传感器接管。壳体外面底部具有排液接管和支座。

[0007] 上述太阳能光热及真空超导加热装置，其热交换器的受热流体盘管的支撑板为正方形或其它多边形，均布若干安装盘管的圆孔及过流孔。

[0008] 上述太阳能光热及真空超导加热装置，其太阳能集热系统选用WZJZ-G集热管系列产品或其它类似产品。

[0009] 上述太阳能光热及真空超导加热装置，其热流体介质选用导热油、复合化学超导介质、热蒸汽或其它传热介质。

[0010] 上述太阳能光热及真空超导加热装置，其真空超导加热炉的炉壳为卧式圆筒形状，其外表面有绝热保温层。受热流体盘管利用盘管支撑板安装在炉壳内腔上半部。火筒安装在炉壳内腔下半部。烟气管右端与火筒右端连通，烟气管左端与烟道弯头连通。燃烧室在炉壳左端，燃烧室里端与火筒左端连通，外端与燃烧器连通。受热流体盘管的进、出口接管从炉壳右端伸出。炉壳内腔下半部充满复合化学超导介质液。炉壳外面上顶部具有加入超导介质接管、压力表接管和温度传感器接管。炉壳外面底部具有排液接管和支座。

[0011] 上述太阳能光热及真空超导加热装置，其真空超导加热炉的受热流体盘管的支撑板为半圆形状，均布若干安装盘管的圆孔，盘管支撑板置于几个支撑块上，支撑块固定在炉壳内壁上。

[0012] 按照上述技术方案制造成的太阳能光热及真空超导加热装置，主要优点是：

[0013] 1.除了少数阴雨天气外，大部分时间利用取之不尽的太阳能作为加热能源，可节省宝贵的天然气或原油资源。常年累计，其节能效益非常显著。

[0014] 2.由于采用先进的载热流体介质、传热超导介质和相变换热技术，热流体介质温度可达400-500℃，其热效率可达95％，比水套炉大大提高。

[0015] 3.由于热交换器和加热炉结构设计更合理，比水套炉节省钢材35％左右，体积变小，重量减轻，制造成本进一步降低，运输和安装更方便。

[0016] 4.运行时，热交换器内腔处于高温低压状态，加热炉内腔压力低于炉外大气压力，无爆炸、爆膛之忧。一旦熄火，也无冻结事故之患。

[0017] 5.太阳能是众所周知最洁净的能源，不但节能，而且避免燃烧油气污染环景。

[0018] 该装置不但用于油田的油气集输系统，也可以用于取暖、洗浴等。(四)附图说明

[0019] 附图1是本实用新型的设备组成及平面布局示意图。

[0020] 附图2是图1中热交换器5的整体结构剖开侧面示意图。

[0021] 附图3是图2的A-A断面示意图。

[0022] 附图4是图2的B向示意图。

[0023] 附图5是图1中加热炉11的整体结构剖开侧面示意图。

[0024] 附图6是图5的C-C断面示意图。(五)具体实施方式

[0025] 结合附图说明一个实施例：

[0026] 附图中，1是太阳能集热系统，2是热流体介质管线，3是回流管线，4是高温循环泵，5是热交换器，6是热流体介质进口接管，7是热流体介质回流接管，8是加入热流体介质接管，9是压力表接管，10是温度传感器接管，11是真空超导加热炉，12是燃烧室，13是烟囱，14是加入超导介质液接管，15是压力表接管，16是温度传感器接管，17是热交换器的受热流体进口接管，18是受热流体管线，19是加热炉的受热流体出口接管，20是热交换器的受热流体出口接管，21是加热炉的受热流体进口接管，22是热交换器的受热流体盘管，23是盘管支撑板，24是热交换器的排液接管，25是热交换器的支座，26是烟道大弯头，27是烟道小弯头，28是小烟气管，29是大烟气管，30是火筒，31是竖烟道，32是横烟道，33是加热炉的受热流体盘管，34是盘管弯头，35是盘管支撑板，36是加热炉的排液接管，37是加热炉的支座，38是支撑块。E是过流孔。

[0027] 由图1、2、5所示，太阳能光热及真空超导加热装置，包括太阳能集热系统1、供热系统、热交换器5和真空超导加热炉11。其中的太阳能集热系统1主要由集热管、聚光镜和导热管组成。其特征是供热系统由热流体介质管线2、回流管线3和高温循环泵4组成。热交换器5由壳体、受热流体盘管22、盘管支撑板23和热流体介质组成。真空超导加热炉11由炉壳、受热流体盘管33、盘管支撑板35、火筒30、烟气管28，29、燃烧室12、烟道31，32、烟囱13和超导介质组成。太阳能集热系统1的热流体介质出口，通过热流体介质管线2与热交换器5的热流体介质入口6连接。太阳能集热系统1的热流体介质入口，通过回流管线3与热交换器5的热流体介质出口7连接。高温循环泵4串连在回流管线3中。热交换器5的受热流体出口20与真空超导加热炉11的受热流体入口21，通过受热流体管线18连接。

[0028] 由图1、2所示，热交换器5的壳体为卧式圆筒形状，其外表面有绝热保温层。其受热流体盘管22利用盘管支撑板23安装在壳体内壁上。受热流体盘管22的进、出口接管17、20从壳体右端伸出。壳体右端上部具有热流体介质进口接管6，壳体左端下部具有热流体介质出口接管7。壳体外面上顶部具有加入热流体介质接管8、压力表接管9和温度传感器接管10。壳体外面底部具有排液接管24和支座25。

[0029] 由图2、3所示，热交换器5的盘管支撑板23为正方形或其它多边形，均布若干安装盘管的圆孔及过流孔E。

[0030] 图1中的太阳能集热系统1，选用WZJZ-G集热管系列产品或其它类似产品。热流体介质选用导热油、复合化学超导介质、热蒸汽或其它传热介质。

[0031] 由图1、5、6所示，真空超导加热炉11的炉壳为卧式圆筒形状，其外表面有绝热保温层。其受热流体盘管33利用盘管支撑板35安装在炉壳内腔上半部。火筒30安装在炉壳内腔下半部。烟气管28、29右端与火筒30右端连通，烟气管28、29左端与烟道弯头26、27连通。燃烧室12在炉壳左端，燃烧室12里端与火筒30左端连通，外端与燃烧器连通。受热流体盘管33的进、出口接管21、19从炉壳右端伸出。炉壳内腔下半部充满复合化学超导介质液。炉壳外面上顶部具有加入超导介质接管14、压力表接管15和温度传感器接管16。炉壳外面底部具有排液接管36和支座37。

[0032] 由图5、6所示，真空超导加热炉(11)的盘管支撑板35为半圆形状，均布若干安装盘管的圆孔，盘管支撑板35置于几个支撑块38上，支撑块38固定在炉壳内壁上。

[0033] 该装置的工作原理说明：

[0034] 在晴朗天气，都可以利用太能加热，此时加热炉11不工作。由图1所示，太阳能集热系统1产生的热量先将其导热管中的热流体介质(导热油、超导介质或热蒸汽等)加热到要求的温度，再经热流体介质管线2和进口接管6输送到热交换器5，热流体介质接近充满热交换器5的内腔。受热流体从进口接管17连续不断流入图2中的受热流体盘管22，再从出口接管20连续不断流出。然后经过图1中的受热流体管线18和进口接管21进入加热炉11，最后由加热炉的出口接管19流出。与此同时，图2中热交换器5内的热流体介质将热量传递给盘管22中的受热流体(原油、天然气或油水混合液)，使其达到并保持要求的温度。热交换器5内的热流体介质逐渐降温，再由图1中的高温循环泵4将热交换器5内的热流体介质抽出，经回流管线3返回太阳能集热系统1，再被加热升温。如此动态循环运行，昼夜不停。热交换器5工作在无压力状态，安全可靠。

[0035] 在阴雨天气，不能利用太阳能加热时，可暂时利用加热炉11加热，此时热交换器5不工作。由图1所示，如上所述，受热流体连续不断从进口接管17进入热交换器5，最后从加热炉11的出口接管19流出。如此同时，由图5所示，用天然气或原油作燃料，在加热炉11的燃烧室12产生高温火焰，高温火焰先将火筒30加热，再给烟气管28和29加热。炉内腔下半部的超导介质液被间接加热汽化，高温气态的超导介质充满炉腔上半部，对上方的受热流体盘管33加热，盘管33中的受热流体被间接加热到要求的温度。散热后的超导介质冷却下来，由气态变为液态，回落到炉腔下半部，再次被加热气化。如此反复，炉内达到热平衡状态。循环运行，昼夜不停。加热炉11工作在接近真空状态，安全可靠。

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