油井单体储油罐太阳能加温装置的开发研制

1、油井单体储油罐太阳能加温装置的开发研制邓寿禄，黄学义(1中国石化股份胜利油田分公司技术检测中心，山东 东营257001；2中国石化股份胜利油田分公司油气集输总厂，山东 东营257061)摘要：根据油井单体储油罐太阳能加温装置的开发研制情况，设计了油井单体储油罐太阳能加温装置，该装置由太阳能集热器、储能器、热交换器、控制器四部分组成，具有节能、安全、高效、环保等特点，可实现对油井单体储油罐自动加温的功能，避免了使用电加热棒浪费能源、不安全等问题。实践证明，使用该装置能够完全满足对油井单体储油罐的加热要求，具有良好的经济效益和社会效益。关键词：油井；储油罐；太阳能加温装置；节能中图分类号：TK5l

2、5 文献标识码：B 文章编号：10004-7948(2009)100039-02引言 在油田原油生产过程中，部分边远油井因产量低、离计量站距离远等原因而无法用管线输送原油，因此在井场安装. 2040m单体储罐，将生产的原油临时储存于罐中，用车辆定期进行拉运。由于原油在储罐内降温很快，尤其在冬季，原油降温后粘度增加，造成无法拉运，因而拉运前必须对储罐内原油进行加温。传统上加温大多使用电加热棒，功率一般在28kW左右，耗电量高，并且易损坏，同时也存在许多安全隐患。当储罐内液位低时，储罐空间内充满了混合性可燃气体，易燃易爆，此时加温极易造成爆炸，此类事故已多次发生。为更好地节约能源，保障安全生产，专

3、门设计了单井储油罐太阳能加温装置。 1太阳能加温装置的构成 油井单体储油罐太阳能加温装置主要由太阳能集热器、储能器、热交换器、控制器四大部分组成。其中储能器、热交换器为一体化设计，控制器依据储油罐内油温确定是否需要补充加温，整个系统为全自动化控制，实现了无人值守化运行。 (1)太阳能集热器。集热器采用最新型金属超导真空管，集热能力远远超过普通产品，根据储油罐容积确定使用管数、面积，从而保证最有效的采热能力，并设有防破坏钢网。比普通太阳能集热管效率提高20以上，并且在阴雨天同样可以产生晴天时40的热能，因此，只有当太阳光线不足时才启动电加热进行加热，真正意义上做到充分利用太阳能的目的。 (2)储

4、能器。由圆筒形罐体和储热液体组成，采用最新保温技术，保障在光照不足情况下，12h内液体失温不大于10。(3)热交换器。采用导热系数较高的不锈钢软管，根据储油罐容积确定盘管换热面积，从而保证最佳的换热效果。.(4)控制器。设置有水箱水位、水箱水温、储油罐油温等显示，采用数码温度控制器，实现温差控制自动循环加热，并设有水位自动控制和自动补液，满水自锁防外溢、过低水位防干烧等功能。2太阳能加温装置的特点油井单体储油罐太阳能加温装置利用太阳能集热器采集热能，通过热交换器对储油罐盘管内的水进行加温，以提高储油罐内的液体温度，其优势为：（1）节能效果明显。该装置主要利用太阳能作为主要能源，仅在特殊气候条件

5、下需要补充电加热，因而大大减少了电能的消耗。（2）安全可靠。由于该装置采用水循环换热，电气系统采用防爆设计，实现了本质安全化，从而避免了传统上电加热棒加热存在的安全隐患。（3）热效率高。传统上电加热棒在储油罐内原油温度降低到无法输出时启动加热，而该装置在有光照条件下持续加热，从而可以长时问保持储罐内原油温度。（4）节能环保。阳光是最清洁的能源，利用太阳能不会对环境造成污染。3太阳能加温装置的设计计算及选型胜利油田河口采油厂(山东东营市东营区)213-6井储油罐太阳能加温装置的设计资料为：循环加热热水出口温度为80，热水进口温度为60，盘管换热进水温度为80，出水温度为. 60，确保储油罐内原油

6、温度为45以上；采用太阳能集热 +热普电加热方式；按40m³单体储油罐原油恒温. 45时，换热负荷约为12kWh；储油罐顶面设太阳能集热场，储油罐内设盘管式换热器，储油罐架下设热普电热器。31热水水量计算(1)依照循环换热要求，热水进口温度按60设计，热水出口温度按80设计，太阳能系统产热温差 T=80-60=20。. (2)系统循环水流量为. 12Lmin。. (3)考虑使用特点状况、现场可利用面积、初投资经济性及相关技术文件要求，按强制循环金属超导真空水平热管集热器太阳供热系统设计，电辅助加热确保储油罐全天换热加温需要。. 32集热器选型强制循环太阳能供热系统选用. TMQRZ1

7、5-18P型金属超导真空水平热管集热器。集热面积为30m组，能量输出值为150kW组，集热器件为金属超导真空水平热管集热管65×1800mm、15支组。. 33供热系统集热面积. (1)该太阳能供热系统换热负荷为12kWh； (2)TMQRZ15 18P型能量输出值：150kW组，集热面积为30m组； (3)该系统换热负荷为. 12kWh，需TMQRZ15 -18P型集热器8组；. (4)该系统在日照充足条件下换热负荷由太阳能集热系统承担50，其余部分由辅助加热供给，故需TMQRZ15-18P型集热器. 4组，集热面积. 12m，西65×1800mm热管集热管60支。. 3

8、4供热系统储热水箱该太阳能供热系统利用热普电热器设置了一个. 60L贮水水箱，作为系统热源的热媒膨胀补液箱。35供热系统辅助能源装置利用热普辅助加热作为补热方式，非晴好天气辅助加热系统补热负荷为. 18kW。 36供热系统智能自控装置太阳能智能系统工作站1套，包括温度显示、自控温差集热循环、自控恒温换热循环、定时段编程运行、自控双能源转换。供热系统全自动运行，无需专人值守。37供热系统布局依据现场条件，标准TMQRZ15-18P型集热器集中摆放于储油罐顶面，集热管东西向水平放置，集热器安装倾角约为50。，采用串联密排连接方式，热普电热器设于储油罐架下方。. 38其他循环管路采用国际热镀锌管，换

9、热盘管采用紫铜管或不锈钢波纹软管。室外管路采用橡塑管保温，厚度50mm外作为保护层。集热器、集热循环管路采用防冻工质封闭循环，间接换热。4加温效果及节能效果对比(见表1) (1)在阳光充足条件下，热交换器内水温不低于90，储油罐内油温不低于55。. (2)在阳光不足情况下，系统自动启动辅助电加热装置，可保证热交换器内水温不低于80，储油罐内油温不低于50。表1传统电加热与太阳能加温装置对比对比项目 电加热棒 太阳能装置加温功率/kW 28 最大18加温方式 定时 连续投资/万元 2.5 6.9寿命 平均不到一年 最少十年耗电量/kW 24 日常为0，最大为18加温效果 45左右 平均50左右5

10、效益分析 (1)安全效益。单井储油罐太阳能加温装置利用热水循环对罐内液体进行加温，杜绝了使用电加热棒加温易引起爆炸事故的隐患，电气部分全部采用防爆设计，实现了安全化生产。. (2)经济效益。用电加热棒加温按每天平均使用18h电价按目前平均市场价. 0.6元/kWh计算，日耗用电费为3024元，年耗用电费为108864元。采用太阳能加温装置在阳光充足时无需用电，按该地区年平均气候条件，每年连阴及阳光不足.100计算，年使用电费为25930元。使用太阳能加温可以大幅度节省电费，因而经济效益十分显著。. (3)社会效益。油井单体储油罐太阳能加温装置是应用于工业用途的科研项目，该装置充分利用清洁绿色的太阳能，节约了大量宝贵的电力资源，具有极佳的环保效益，具有较好的社会效益。6结语目前，油田边缘井油井单体