[發明專利]一種基于光熱轉化的集熱-儲熱式輸油管道加熱系統

有效

• 申請號: 202110327445.0
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN113090950B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 馮浩;焦小紅
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: F17D1/18
• 分類號: F17D1/18;F24S10/40;F24S10/70;F24S50/20;F24S60/30
• 代理公司: 重慶雙馬智翔專利代理事務所(普通合伙) 50241
• 代理人: 顧曉玲

1.一種基于光熱轉化的集熱-儲熱式輸油管道加熱系統，其特征在于：包括光熱轉化單元、儲液罐（6）和加熱管路（5），所述光熱轉化單元包括太陽光跟蹤控制器（7）、一個或多個并連的光熱轉化裝置，所述光熱轉化裝置包括聚光裝置（1）和集熱管（2），所述太陽光跟蹤控制器（7）與聚光裝置（1）通過電纜連接控制聚光裝置（1）隨著太陽光照射方向而轉動從而將太陽光聚集照射在集熱管（2）上；

所述加熱管路（5）纏繞在輸油管道（4）上，光熱轉化裝置通過輸液管路（9）與所述儲液罐（6）的進口（30）連接，加熱管路（5）的進口與儲液罐（6）的出口（32）連接，加熱管路（5）的出口通過第一分支管道（38）與集熱管（2）的進口連接，同時加熱管路（5）的出口還通過第二分支管道（39）與輸液管路（9）連接；輸液管路（9）、加熱管路（5）、第一分支管道（38）和第二分支管道（39）上均設置有控制閥；

集熱管（2）內設置有光熱轉化材料，將經聚光裝置（1）聚光的太陽光轉化為熱能對集熱管（2）內的換熱工質進行加熱，換熱工質經輸液管路（9）流入儲液罐（6），再進入加熱管路（5），從加熱管路（5）出來后流回集熱管（2）或輸液管路（9），形成循環；

所述集熱管（2）包括內管（25）和外管（24），所述內管（25）和外管（24）之間留有間隙作為真空保溫層（26），內管（25）和外管（24）均采用透光材料；光熱轉化材料設置在內管（25）中，所述光熱轉化材料為多孔光熱轉化材料（22），所述多孔光熱轉化材料（22）的主體為多孔骨架（28），所述多孔骨架（28）內設置有多個相互連通的孔道（29），所述多孔骨架（28）的外表面和內部孔道（29）的表面上均設置有光熱轉化層（27），所述光熱轉化層（27）能夠吸收經聚光裝置（1）聚集過來的太陽光并將太陽光轉化為熱能；換熱工質在內管（25）中流動，流經多孔骨架（28）的孔道（29）從而與光熱轉化層（27）之間進行熱交換；

所述聚光裝置（1）包括聚光器（17）和調整支架（18），所述聚光器（17）固定在所述調整支架（18）上，將太陽光聚集照射到集熱管（2）上；調整支架（18）通過信號控制電纜（8）與太陽光跟蹤控制器（7）連接，太陽光跟蹤控制器（7）控制調整支架（18）隨日間太陽光照射方向的變化而轉動從而保證太陽光垂直照射到聚光器（17）表面；所述聚光器（17）為透射式聚光鏡或者反射式聚光鏡，所述透射式聚光鏡設置在集熱管（2）的上方，所述反射式聚光鏡設置在集熱管（2）的側下方；

所述儲液罐（6）的頂部設置有釋壓口（34），儲液罐（6）的殼體（31）外設置有保溫層（33），所述儲液罐（6）的進口（30）、儲液罐（6）的出口（32）分別設置在儲液罐（6）的上部和下部。

2.如權利要求1所述的基于光熱轉化的集熱-儲熱式輸油管道加熱系統，其特征在于：所述換熱工質選擇工質蒸餾水，所述內管（25）和外管（24）的材質為石英玻璃，所述光熱轉化層（27）的材料為黑色二氧化鈦、碳納米管或活性炭，所述多孔骨架（28）的材料為泡沫金屬或多孔碳材料。

3.如權利要求1所述的基于光熱轉化的集熱-儲熱式輸油管道加熱系統，其特征在于：所述聚光器（17）為菲涅爾透鏡或槽式聚光鏡，所述菲涅爾透鏡設置在集熱管（2）的上方，所述槽式聚光鏡設置在集熱管（2）的側下方。

4.如權利要求1所述的基于光熱轉化的集熱-儲熱式輸油管道加熱系統，其特征在于：所述輸液管路（9）上設置有截止閥（12），所述第一分支管道（38）和第二分支管道（39）上均設置有電磁閥（10,11），連接儲液罐（6）的出口（32）與加熱管路（5）的進口的管道上設置有截止閥（14）和循環泵（13），加熱管路（5）的出口設置三通（15），所述三通（15）與第一分支管道（38）和第二分支管道（39）連接，連接三通（15）和加熱管路（5）的出口的管道上設置有截止閥（16），連接第一分支管道（38）與集熱管（2）的管道上設置有循環泵（3）。

5.如權利要求1所述的基于光熱轉化的集熱-儲熱式輸油管道加熱系統，其特征在于：所述輸液管路（9）為不銹鋼材質，輸液管路（9）外設置有保溫層。

6.如權利要求1所述的基于光熱轉化的集熱-儲熱式輸油管道加熱系統，其特征在于：所述加熱管路（5）和輸油管道（4）之間的空隙處填充有硅脂，加熱管路（5）的材質為銅，加熱管路（5）外設置有保溫層。