本实用新型专利技术涉及一种冻土区高温运输管道的降温系统，包括对流换热箱（1）、左侧通风通道（2）、右侧通风通道（3）以及中间通风通道（4）；对流换热箱埋设在地下，其中心位置具有供高温运输管道（5）穿过的空间，使其内部的对流换热空间围设在高温运输管道外周；左右通风通道顶部进风口处均设有制冷部件（6），中间通风通道顶部出风口处设有加热部件（8）和第一风帽（7）。左右通风通道吸入外界环境中的空气，中间通风通道排出对流换热箱内部的热空气，在这个过程中通过热压差的加强、空气主动对流的形成，大大强化了通风通道的烟囱效应，显著提高了对流换热效率，实现了在快速带走高温运输管道放出热量的同时对周围冻土层进行有效降温的效果。
A cooling system of high temperature transportation pipeline in Permafrost Area
【技术实现步骤摘要】
一种冻土区高温运输管道的降温系统
本技术涉及冻土降温
，尤其涉及一种冻土区高温运输管道的降温系统。
技术介绍
冻土是指温度在0℃或以下，且含冰的土类或岩石。由于其强烈的热敏感性，自人类在冻土区开展工程实践以来，融沉便成为主要灾害类型之一。融沉会造成房屋建筑倾斜、裂缝与倒塌；路基工程的波浪、倾斜和裂缝以及输电线路、输油管道、水利工程不均匀沉降等。目前，冻土降温措施主要分为主动降温和被动保温两类。被动保温无法改变冻土退化趋势，不能从根本上解决融沉灾害问题。主动式降温措施如热棒，通风管及块碎石等大多适用于铁路、公路、输电线路等地上工程，对埋地式高温原油管道等地下线性工程则具有较大局限性。高温输油管道放出的热量，对下伏冻土层造成持续热侵蚀，使得多年冻土上限下降，土体沉降，管道发生融沉灾害。美国于1977年建成的Trans-Alaska输油管道全长1280km，管径122cm，输送温度为38～63℃，属于长距离大口径高温管道，采用热管+桩基的形式敷设。国家四大能源战略工程之一的中俄输油管道，常年正温运营，2018年的监测资料显示，漠河出站油温最高接近25℃，管道沿线出现多处融沉灾害。为了达到防火，防盗的目的，管道采用沟埋的方式敷设，传统的埋地式热油管道大多采用保温层来进行被动保温，虽然在一定程度上减缓了油管向冻土层的热传递，但无法逆转冻土退化的总体趋势。因此，研发一种适用于埋地式高温运输管道的冻土降温措施，对于管道的安全运营，具有重要且深远的现实意义。申请号201520625756.5的技术专利公开了一种高温输油管道的放热结构，包括风管结构和保温结构。但是，由于风管结构中通风管为完全的被动式通风，受自然风速、风向影响较大，对流换热效率较低，而且在暖季，热流在管内流通，对保护冻土非常不利。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种冻土区高温运输管道的降温系统，其能够主动强化对流换热过程，提高降温效能。为解决上述问题，本技术所述的一种冻土区高温运输管道的降温系统，包括对流换热箱、设在其左右两边的左侧通风通道和右侧通风通道以及设在其顶部中心的中间通风通道；所述对流换热箱沿高温运输管道长度方向设置，埋设在地下，其中心位置具有供所述高温运输管道穿过的空间，使其内部的对流换热空间围设在所述高温运输管道外周；以上三种通风通道均与所述对流换热箱内部的对流换热空间相连通并且三者的顶部均伸出地面与外界环境相连通；所述左侧通风通道和右侧通风通道顶部进风口处均设有制冷部件，所述中间通风通道顶部出风口处设有加热部件和第一风帽，所述第一风帽用于在自然风的驱动下将所述对流换热箱中的热空气排出。优选的，该降温系统还包括与所述制冷部件、所述加热部件均相连的控制器以及与所述控制器相连的气温检测部件，所述控制器用于根据所述气温检测部件检测到的温度值控制所述制冷部件和所述加热部件的开启或关闭，具体为：当所述温度值小于或等于0℃时，开启所述加热部件关闭所述制冷部件，当所述温度值大于0℃时，关闭所述加热部件开启所述制冷部件。优选的，所述左侧通风通道和右侧通风通道顶部进风口的顶部分别设有第二风帽和第三风帽，这两个风帽用于将在自然风的驱动下将外界环境中的空气吸入各自的通风管道。优选的，所述制冷部件为半导体制冷片，其围设在所述左侧通风通道、右侧通风通道顶部进风口的外壁上。优选的，所述加热部件为电热丝，其设在所述中间通风通道顶部出风口的内壁上。优选的，所述左侧通风通道和右侧通风通道的底部开口位于所述对流换热箱的下部。优选的，所述第一风帽的位置高于所述左侧通风通道和右侧通风通道顶部的位置。优选的，所述第一风帽包括与所述中间通风通道顶部相连的支撑筒、通过棘轮结构设在所述支撑筒顶部中心的转动轴、设在所述转动轴顶部位于外界环境中的迎风伞状结构以及设在所述转动轴底部位于所述支撑筒内部的数片风叶，所述迎风伞状结构包括呈伞状的遮雨板和沿径向均布在所述遮雨板上表面的迎风板。优选的，所述对流换热箱的下部与所述左侧通风通道和右侧通风通道形成U型预制结构，所述U型预制结构的底部上表面中心具有与所述高温运输管道外壁相适应的第一弧度；所述对流换热箱的中上部与所述中间通风通道形成倒Y型预制结构，所述倒Y型预制结构的下表面中心的第二弧度与所述高温运输管道外壁相适应；所述U型预制结构中所述对流换热箱的下部与所述倒Y型预制结构中所述对流换热箱的中上部通过拼装形成整体，下部与中下部的内部空间相互连通，所述第一弧度和所述第二弧度之间形成供所述高温运输管道穿过的空间。优选的，所述左侧通风通道和右侧通风通道的通道内壁上具有沿竖直方向均布的数块轻质的防止回流板，和/或所述对流换热箱底部内壁上布设有回流加强筋。本技术与现有技术相比具有以下优点：1、本技术中，左右通风通道用于吸入外界环境中的空气，中间通风通道用于排出对流换热箱内部的热空气，而且在这个过程中，（1）左右通风通道进风口处的制冷部件的降温作用和/或中间通风通道出风口处的加热部件的加热作用均能加强两侧进气端与中间的出气端的热压差，（2）中间通风通道出风口处的风帽的排气作用形成空气的主动对流，（3）同时由于中间通风通道的设置使得高温运输管道自身热量能够巧妙用来加强热压差，在以上热压差的加强和空气主动对流的形成的综合作用下，大大强化了通风通道的烟囱效应，显著提高了对流换热效率，实现了在快速带走高温运输管道放出热量的同时对周围冻土层进行有效降温的效果。2、本技术中，左右通风通道进风口处设有制冷部件，在暖季，制冷部件能够使得进入通风通道里面的气流为冷气流，使得本技术降温系统在暖季同样可以进行管道及冻土的降温。附图说明下面结合附图对本技术的具体实施方式作进一步详细的说明。图1为本技术实施例提供的降温系统的一种结构示意图。图2为本技术实施例提供的降温系统的另一种结构示意图。图中：1—对流换热箱，2—左侧通风通道，3—右侧通风通道，4—中间通风通道，5—高温运输管道，6—制冷部件，7—第一风帽，8—加热部件，9—气温检测部件，10—控制器，11—防止回流板，12—第二风帽，13—第三风帽，14—加强筋，15—高温原油，16—螺纹通孔，17—上管道护板，18—下管道护板，19—地温检测部件，20—太阳能电板，21—回填土，22—回流加强筋；71—支撑筒，72—转动轴，73—风叶，74—遮雨板，75—迎风板，76—棘轮结构，77—推力球轴承连接柱。具体实施方式参考图1~2，本技术实施例提供了一种冻土区高温运输管道的降温系统，其主要包括对流换热箱1、设在其左右两边的左侧通风通道2和右侧通风通道3以及设在其顶部中心的中间通风通道4。对流换热箱1沿高温运输管道5长度方向设置，长度与高温运输管道5需要进行降温保护段的长度相适应，埋设在地下，其中心位置具有供高温运输管道5穿过的空间，使其内部的对流换热空间围设在高温运输管道5外周；可以理解的是，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种冻土区高温运输管道的降温系统，其特征在于，该降温系统包括对流换热箱（1）、设在其左右两边的左侧通风通道（2）和右侧通风通道（3）以及设在其顶部中心的中间通风通道（4）；/n所述对流换热箱（1）沿高温运输管道（5）长度方向设置，埋设在地下，其中心位置具有供所述高温运输管道（5）穿过的空间，使其内部的对流换热空间围设在所述高温运输管道（5）外周；/n以上三种通风通道均与所述对流换热箱（1）内部的对流换热空间相连通并且三者的顶部均伸出地面与外界环境相连通；所述左侧通风通道（2）和右侧通风通道（3）顶部进风口处均设有制冷部件（6），所述中间通风通道（4）顶部出风口处设有加热部件（8）和第一风帽（7），所述第一风帽（7）用于在自然风的驱动下将所述对流换热箱（1）中的热空气排出。/n
【技术特征摘要】
1.一种冻土区高温运输管道的降温系统，其特征在于，该降温系统包括对流换热箱（1）、设在其左右两边的左侧通风通道（2）和右侧通风通道（3）以及设在其顶部中心的中间通风通道（4）；
所述对流换热箱（1）沿高温运输管道（5）长度方向设置，埋设在地下，其中心位置具有供所述高温运输管道（5）穿过的空间，使其内部的对流换热空间围设在所述高温运输管道（5）外周；
以上三种通风通道均与所述对流换热箱（1）内部的对流换热空间相连通并且三者的顶部均伸出地面与外界环境相连通；所述左侧通风通道（2）和右侧通风通道（3）顶部进风口处均设有制冷部件（6），所述中间通风通道（4）顶部出风口处设有加热部件（8）和第一风帽（7），所述第一风帽（7）用于在自然风的驱动下将所述对流换热箱（1）中的热空气排出。
2.如权利要求1所述的降温系统，其特征在于，该降温系统还包括与所述制冷部件（6）、所述加热部件（8）均相连的控制器（10）以及与所述控制器（10）相连的气温检测部件（9），所述控制器（10）用于根据所述气温检测部件（9）检测到的温度值控制所述制冷部件（6）和所述加热部件（8）的开启或关闭，具体为：当所述温度值小于或等于0℃时，开启所述加热部件（8）关闭所述制冷部件（6），当所述温度值大于0℃时，关闭所述加热部件（8）开启所述制冷部件（6）。
3.如权利要求1所述的降温系统，其特征在于，所述左侧通风通道（2）和右侧通风通道（3）顶部进风口的顶部分别设有第二风帽（12）和第三风帽（13），这两个风帽用于将在自然风的驱动下将外界环境中的空气吸入各自的通风管道。
4.如权利要求1所述的降温系统，其特征在于，所述制冷部件（6）为半导体制冷片，其围设在所述左侧通风通道（2）、右侧通风通道（3）顶部进风口的外壁上。
5.如权利要求1所述的降温系统，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：李国玉，曹亚鹏，穆彦虎，冯刚，王飞，吴刚，
申请(专利权)人：中国科学院寒区旱区环境与工程研究所，
类型：新型
国别省市：甘肃;62
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