本实用新型专利技术涉及一种利用太阳能加热空气的天然气管道防冻胀装置，该装置包括太阳能热空气模块(1)、储电控制模块(2)、加热箱(3)、循环风机(4)和电加热器(5)，太阳能热空气模块(1)、电加热器(5)、循环风机(4)和加热箱(3)依次连通形成回路，储电控制模块(2)与太阳能热空气模块(1)连接，加热箱(3)设置在天然气管道外围，通过太阳能加热冷空气，从而加热低温天然气管道。电加热器(5)根据实际情况调整运行状态，保证对低温天然气管道的加热。与现有技术相比，本实用新型专利技术符合主动加热输气管道的思路，加热空气过程无明火，在光线条件不足时下也能对冷空气加热，从根本上解决了天然气管道冻胀带来的安全隐患。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种太阳能利用装置，尤其是涉及一种利用太阳能加热空气的天然气管道防冻胀装置。
技术介绍
长输天然气管道输送过程中，需要将高压(8_12MPa)输送的天然气降低至用户需求压力(1.5_4MPa)才能输送给用户使用。天然气经过分输调压站降压过程中，由于焦耳-汤姆逊效应天然气在压力降低的同时，温度也随之降低，对于传统的调压阀而言天然气每降低IMPa温度随之降低4.5-60C。若经过节流降压的天然气分输管温在0°C以下，天然气管道便会发生冻胀问题。在季节更替温度变化的条件下。发生冻胀现象的埋地天然气管道会造成附近地面隆起、调节阀的阀体离开阀座、管道在应力作用下变形、法兰连接处泄漏等问题，严重威胁战场的安全运行，给管输天然气的输送带来隐患。因此，必须采取有效的措施解决冻胀问题，排除管输天然气的安全隐患。目前，防治管道冻胀的措施主要有管沟、换土防水或排水、加热等方法。这些方法中，管沟及换土防水或排水措施并没有对天然气管道进行热补偿，因此，与土壤接触的天然气管道仍会吸收土壤的热量，从而造成土壤冻胀。其中加热是一种能够解决根本问题的方法，但是目前的电加热或者燃料炉均需要消耗电能、燃料等常规能源。太阳能是一种清洁能源，不对环境产生任何危害，且成本低廉。对于现在的地球环境来说，利用太阳能是一个必然趋势，然而太阳能光伏发电时，光伏电池板的吸收率仅有12-15%，因此需要一种方式合理利用没有被光伏板吸收的太阳能。申请公布号为CN 104596122 A的中国专利公开了一种防治寒区含水路基冻胀灾害的方法及集束式低温热管，在路基中安装能将太阳能或电能热量传入地基中的T型集束式太阳能低温热管，当环境温度低于O摄氏度时，使低温热管蒸发段的工质吸收太阳能热量后上升传导到低温热管的冷凝段，在没有太阳时通过电加热使蒸发段的工质升温后传导到低温热管的冷凝段，由冷凝段将热量传入含水路基中使含水路基的温度大于结冰温度，释放热量后的工质在重力的作用下再回到蒸发段吸收热量，如此循环工作，使含水路基的温度保持在结冰温度之上从而防止路基冻胀灾害的发生。然而该装置在开启电加热时需要额外提供电能，仅限于在电能充足的区域使用，且由于热管有自然失效的可能及由于工质与热管材料反应产生不凝结气体导致热管失效的可能，故低温热管对工质要求高，成本高、寿命不长需要经常更换。
技术实现思路
本技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高效率、易于实现的利用太阳能加热空气的天然气管道防冻胀装置。本技术的目的可以通过以下技术方案来实现:—种利用太阳能加热空气的天然气管道防冻胀装置，其特征在于，该装置包括太阳能热空气模块、储电控制模块、加热箱、循环风机和电加热器，所述的太阳能热空气模块、电加热器、循环风机和加热箱依次连通形成回路，所述的储电控制模块与太阳能热空气模块连接，所述的加热箱设置在天然气管道外围。所述的太阳能热空气模块包括光伏电池板、基板、空气流道、空气流道保温层和透明层，所述的光伏电池板设置在基板上，所述的基板设置在空气流道上部，所述的空气流道保温层设置在空气流道下部，所述的透明层位于太阳能热空气模块的上部。所述的太阳能热空气模块还包括设置在空气流道内壁的翅片。所述的透明层为玻璃材料。所述的储电控制模块包括蓄电池和与所述蓄电池连接的光伏控制器，所述的蓄电池为循环风机和电加热器供电，所述的光伏控制器与太阳能热空气模块连接。所述的加热箱包括箱体和箱体保温层，所述的箱体设置在待加热的天然气管道外围，箱体与天然气管道之间充满热空气，所述的箱体保温层设置在箱体外侧。与现有技术相比，本技术具有以下优点:(I)通过采用太阳能加热冷空气，从而通过热空气对低温天然气管道加热的方法，空气在管道内循环流动，符合主动加热输气管道的思路，从根本上解决了天然气管道由于冻胀带来的安全隐患。(2)节省了传统加热方式中所需要的燃料或者电能的消费，进而节省了运行费用。(3)加热空气过程中不产生明火，减少泄漏天然气发生爆炸的可能性，且无毒无腐蚀性更加安全可靠。(4)利用太阳能光伏热空气模块获得电能和热能，无转动机械及燃烧部件使得该部分结构简单、体积减小，空间利用率升高，此外整个系统结构清晰、易于实现。(5)利用太阳能获得能量利用的是自身的特性，基本不需要额外的耗能，并且过程中可以利用太阳能光伏发电，因此，对于无电、缺电的偏远地区来说，综合太阳能光伏热空气模块防治天然气管道冻胀的方法具有更加广阔的推广价值。(6)太阳能热空气模块的空气流道内设置翅片，加大空气受热面积，增加扰动，强化换热，进而加速升温。 (7)光伏控制器根据白天和黑夜光线变化，利用蓄电池储存的电能供电，控制电加热器在光线条件不足的情况下对冷空气进行加热，避免夜间冻胀问题。【附图说明】图1为本技术整体结构示意图；图2为本技术中太阳能热空气模块的切面示意图；图3为本技术中加热型切面示意图；附图标记:1为太阳能热空气模块，11为光伏电池板，12为空气流道，13为空气流道保温层，14为透明层，15为翅片，16为基板，2为储能控制模块，3为加热箱，31为箱体，32为箱体保温层，4为循环风机，5为电加热器。【具体实施方式】下面结合附图和具体实施例对本技术进行详细说明。本实施例以本技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例为了克服现有管输天然气系统中降压后埋地管道由于冻胀问题带来的诸多隐患，本技术提出了一种利用太阳能加热空气的天然气管道防冻胀装置，该装置几乎不需要能耗，而且结构简单、成本低廉，太阳能光伏热空气模块的组合使用，白天靠太阳能辐射加热空气保证输气管道的温度提升，晚间利用太阳能光当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用太阳能加热空气的天然气管道防冻胀装置，其特征在于，该装置包括太阳能热空气模块(1)、储电控制模块(2)、加热箱(3)、循环风机(4)和电加热器(5)，所述的太阳能热空气模块(1)、电加热器(5)、循环风机(4)和加热箱(3)依次连通形成回路，所述的储电控制模块(2)与太阳能热空气模块(1)连接，所述的加热箱(3)设置在天然气管道外围。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李琦芬，徐晶晶，张涛，候宗钦，梁晓雨，杨涌文，刘晓婧，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：新型
国别省市：上海;31
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