本发明专利技术提供了一种石油加热装置，包括由非金属材料制成的加热管道，该加热管道内通过支撑部件设置有由金属材料制成的、用于对石油进行加热的发热体；所述加热管道的外表面绕制有与交流电源连接的感应线圈。本发明专利技术利用电磁感应机理从石油管道内部对传输的石油进行加热，电热效率高，减少了热损失，无需利用保温材料防止待加热的石油与热源之间的热量损失，维护量小，且成本低；加热管道内的石油由发热体内外表面流过从而被加热，石油内部的温度场分布均匀，易于控制温度；根据电磁感应原理使加热管道内的发热体发热，利用发热体加热石油，不存在环境污染。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种石油加热装置，尤其是一种安装在石油输送管道中，对管道中输送的石油进行加热的石油加热装置。
技术介绍
由于石油溶点高于常温，其在常温下或低温地区呈粘稠状，因此在常温或低温地区将开采的石油通过管道直接进行远距离输送，是一件很困难的事情，为克服这一困难，通常需要对流经输送管道的石油进行加热，以便降低其粘度，使其具有流动性。现有技术中，通常采用三管热水拌热传输装置、两管蒸汽拌热传输装置及电伴热传输装置加热传输的石油。三管热水拌热传输装置及两管蒸汽拌热传输装置分别是通过两根拌热水管及蒸汽管对一根加热管道中传输的稠油进行加热，并通过输送路线上设计的很多个加热站，使用锅炉来提供热水或蒸汽加热管道中的石油，因此存在能源和钢材消耗严重、环境污染严重且需投入大量人力资源的缺陷。电伴热传输装置是将电热带贴合在加热管道的外表面以便在传输过程中对石油加热，但由于电热带存在使用寿命短、维修频率高、不能敷设入地以及需要占用大量耕地等缺陷，也不宜采用。对此，现有文献以及国内外的专利申请文件中提出通过集肤效应电伴热传输装置以及工频加热传输装置对石油或其它粘稠液体进行加热以便于传输，并且已经得到初步的应用。集肤效应电伴热传输装置以及工频加热传输装置的基本原理是在石油管道外侧设置电加热系统，以金属管道为媒介，将热量传递给管道中的石油。与三管热水拌热传输方法、两管蒸汽拌热传输方法及电伴热带传输方法相比，集肤效应电伴热传输方法以及工频加热传输方法具有一定的优点，但是它们同样以管道为媒介，通过管道从外部间接换热给管道内的石油，因此存在以下缺点待加热的石油和热源之间的温度梯度较大，热传递较慢，并且不利于控制和调节石油温度；需要大量的保温材料避免热量过多流失，因而成本高；需要的维护量大；热损失严重，浪费能源。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中对石油输送管道中的石油进行加热的各种技术方案所存在的诸多缺陷与不足，提供一种石油加热装置，该装置利用电磁感应原理从加热管道内部直接对石油进行加热，可避免待加热的石油和热源之间的热量损失，从而提高加热效率，降低加热成本，并使加热管道内传输的石油温度场分布均匀，易于控制。为实现上述目的，本专利技术提供的一种石油加热装置，包括由非金属材料制成的加热管道，该加热管道内通过支撑部件设置有由金属材料制成的、用于对石油进行加热的发热体，所述加热管道的外表面绕制有与交流电源连接的感应线圈。由上述技术方案可知，本专利技术利用电磁感应机理从管道内部直接对传输的石油进行加热，电热效率高，减少了热损失，无需利用保温材料防止待加热的石油与热源之间的热量损失，维护量小，且成本低；加热管道内的石油从发热体内外表面流过从而被加热，石油内部的温度场分布均匀，易于控制温度；管道内的发热体利用电磁感应产生热对石油加热，不存在环境污染。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为螺旋线管内(剖视图)磁感应强度的分布图；图2为本专利技术第一个具体实施例的结构示意图； 图3为图2所示实施例中控制系统的结构示意图；图4为图2所示实施例中加热管道的结构示意图；图5为本专利技术第二个具体实施例的结构示意图；图6为图5所示实施例中绝缘槽的结构示意图；图7为本专利技术在实际应用中与输油管道连接设置的结构示意图；图8为利用本专利技术对石油输送管道中的石油进行加热的流程图。附图标记说明1-加热管道； 2-发热体； 3-支撑部件；4-感应线圈； 5-交流电源； 6-连筋；7-温度感应器； 8-调压装置； 80-直流电源；81-直流调压模块；82-可调电抗器；83-原边绕组；84-副边绕组；85-电流检测器；86-电流变送器；9-控制系统； 91-温度给定器；92-温度变送器；93-计算机控制器；10-绝缘支架； 101-螺旋槽。具体实施例方式本专利技术采用电磁感应加热原理对加热管道中输送的石油从内部进行加热，其加热原理如下在螺旋线管状的感应线圈中通入交流电后，线圈中便会产生交变的磁场，该磁场的磁感应强度为B=μ2nI(cosβ1-cosβ2)···(1)]]>在上述式(1)中，B为感应线圈内部某一点P的磁感强度，μ为感应线圈内部磁介质的磁导率，n为单位长度上的感应线圈的匝数，I为通过感应线圈的电流强度，β1、β2分别为感应线圈内P点到感应线圈两端的连线与感应线圈的轴线之间的夹角(参见图1)。由上述(1)式可知，当向感应线圈通以交变电流时，因电流强度I的变化导致通过感应线圈内的磁感强度B发生变化，这样穿过感应线圈内固定横截面积的导体的磁通量便会发生变化，根据法拉第电磁感应定律，便会在导体内产生感应电流-涡流，涡流在导体内流动，造成电阻损耗使导体加热，从而使加热管道内流经导体表面的石油吸收热量，温度升高，达到稠油降粘传输的目的。图2所示为本专利技术的第一个具体实施例的结构示意图，该装置由加热管道1、发热体2、支撑部件3及感应线圈4构成，石油从加热管道1中流过。为了避免热量损失，实现从内部对石油的加热，加热管道1由非金属材料如玻璃钢制成；另外，为了便于实际应用，加热管道1的端口可以设置法兰接口，通过法兰接口连接输油管道；由金属材料制作的发热体2用于对加热管道1内部传输的石油进行加热，可以与加热管道1为同心或不同心安装，其截面可以为环形、空心的任意多边形、U形、V形、S形其任意组合，使石油在发热体2内部以及发热体2的外壁与加热管道1的内壁之间流过，当然，发热体2也可以为实心的导体，此时，石油只能从发热体2表面与加热管道1的内壁之间流过；支撑部件3分别与发热体2的外壁及加热管道1的内壁连接，用于固定发热体2。支撑部件3可以为一个以上采取均匀或不均匀分布方式进行设置的固定支架，也可以是沿着加热管道1的纵向设置的固定板。感应线圈4缠绕在加热管道1的外部，为了在相同条件下达到最佳加热效果，感应线圈4的最佳位置是将发热体2包含在该感应线圈4中。感应线圈4可以为单相或三相线圈，相应地，交流电源5可以是单相或三相工频交流电源，当交流电源5为三相工频交流电源时，负荷对称，更加有利于电力系统的运行；交流电源5可以是工频电源经变换而得到的单相或三相高频交流电源。在向感应线圈中通入交流电后，根据电磁感应原理，加热管道内的发热体便会发热从而实现对流过加热管道的石油从加热管道内部进行加热，并且加热管道内的温度场分布均匀，流经其内部的石油能被均匀加热，有利于实现对加热管道出口的石油温度进行精确控制；同时，由于加热管道为非金属材料，流经其内部的石油不易将热量经其向外辐射或传递，电热效率高，节约了能源。本实施例中，为了能达到最佳加热效果，使加热管道1中的石油的温度场分布比较均匀，加热管道1与发热体2的最佳设计均为圆筒形，与其它形状相比，当发热体2的截面为环形时，其散热面积最大，油流的阻力最小，此时，可以对加热管道1的内半径、发热体2的内、外半径以及厚度进行优化设计，使发热体2的内外散热表面积对应一定比例的流质。其中，为了使发热体2的内、外散热表面积分别对应与其散热表面积的大小成一定比例的流质，从而使加热管道1内的流质能被本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种石油加热装置，其特征在于包括由非金属材料制成的加热管道，该加热管道内通过支撑部件设置有由金属材料制成的、用于对石油进行加热的发热体；所述加热管道的外表面绕制有与交流电源连接的感应线圈。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：梁志珊，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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