[发明专利]一种基于光热转化的集热-储热式输油管道加热系统

权利要求书

1.一种基于光热转化的集热-储热式输油管道加热系统，其特征在于：包括光热转化单元、储液罐（6）和加热管路（5），所述光热转化单元包括太阳光跟踪控制器（7）、一个或多个并连的光热转化装置，所述光热转化装置包括聚光装置（1）和集热管（2），所述太阳光跟踪控制器（7）与聚光装置（1）通过电缆连接控制聚光装置（1）随着太阳光照射方向而转动从而将太阳光聚集照射在集热管（2）上；

所述加热管路（5）缠绕在输油管道（4）上，光热转化装置通过输液管路（9）与所述储液罐（6）的进口（30）连接，加热管路（5）的进口与储液罐（6）的出口（32）连接，加热管路（5）的出口通过第一分支管道（38）与集热管（2）的进口连接，同时加热管路（5）的出口还通过第二分支管道（39）与输液管路（9）连接；输液管路（9）、加热管路（5）、第一分支管道（38）和第二分支管道（39）上均设置有控制阀；

集热管（2）内设置有光热转化材料，将经聚光装置（1）聚光的太阳光转化为热能对集热管（2）内的换热工质进行加热，换热工质经输液管路（9）流入储液罐（6），再进入加热管路（5），从加热管路（5）出来后流回集热管（2）或输液管路（9），形成循环；

所述集热管（2）包括内管（25）和外管（24），所述内管（25）和外管（24）之间留有间隙作为真空保温层（26），内管（25）和外管（24）均采用透光材料；光热转化材料设置在内管（25）中，所述光热转化材料为多孔光热转化材料（22），所述多孔光热转化材料（22）的主体为多孔骨架（28），所述多孔骨架（28）内设置有多个相互连通的孔道（29），所述多孔骨架（28）的外表面和内部孔道（29）的表面上均设置有光热转化层（27），所述光热转化层（27）能够吸收经聚光装置（1）聚集过来的太阳光并将太阳光转化为热能；换热工质在内管（25）中流动，流经多孔骨架（28）的孔道（29）从而与光热转化层（27）之间进行热交换；

所述聚光装置（1）包括聚光器（17）和调整支架（18），所述聚光器（17）固定在所述调整支架（18）上，将太阳光聚集照射到集热管（2）上；调整支架（18）通过信号控制电缆（8）与太阳光跟踪控制器（7）连接，太阳光跟踪控制器（7）控制调整支架（18）随日间太阳光照射方向的变化而转动从而保证太阳光垂直照射到聚光器（17）表面；所述聚光器（17）为透射式聚光镜或者反射式聚光镜，所述透射式聚光镜设置在集热管（2）的上方，所述反射式聚光镜设置在集热管（2）的侧下方；

所述储液罐（6）的顶部设置有释压口（34），储液罐（6）的壳体（31）外设置有保温层（33），所述储液罐（6）的进口（30）、储液罐（6）的出口（32）分别设置在储液罐（6）的上部和下部。

2.如权利要求1所述的基于光热转化的集热-储热式输油管道加热系统，其特征在于：所述换热工质选择工质蒸馏水，所述内管（25）和外管（24）的材质为石英玻璃，所述光热转化层（27）的材料为黑色二氧化钛、碳纳米管或活性炭，所述多孔骨架（28）的材料为泡沫金属或多孔碳材料。

3.如权利要求1所述的基于光热转化的集热-储热式输油管道加热系统，其特征在于：所述聚光器（17）为菲涅尔透镜或槽式聚光镜，所述菲涅尔透镜设置在集热管（2）的上方，所述槽式聚光镜设置在集热管（2）的侧下方。

4.如权利要求1所述的基于光热转化的集热-储热式输油管道加热系统，其特征在于：所述输液管路（9）上设置有截止阀（12），所述第一分支管道（38）和第二分支管道（39）上均设置有电磁阀（10,11），连接储液罐（6）的出口（32）与加热管路（5）的进口的管道上设置有截止阀（14）和循环泵（13），加热管路（5）的出口设置三通（15），所述三通（15）与第一分支管道（38）和第二分支管道（39）连接，连接三通（15）和加热管路（5）的出口的管道上设置有截止阀（16），连接第一分支管道（38）与集热管（2）的管道上设置有循环泵（3）。

5.如权利要求1所述的基于光热转化的集热-储热式输油管道加热系统，其特征在于：所述输液管路（9）为不锈钢材质，输液管路（9）外设置有保温层。

6.如权利要求1所述的基于光热转化的集热-储热式输油管道加热系统，其特征在于：所述加热管路（5）和输油管道（4）之间的空隙处填充有硅脂，加热管路（5）的材质为铜，加热管路（5）外设置有保温层。