风能输气管道加热系统技术方案

本发明专利技术涉及一种风能输气管道加热系统，包括风力发电系统和温控加热系统，风力发电系统用于进行风力发电并实时向温控加热系统供电，温控加热系统包括瓦型加热盒、温度传感器和控制箱，多个瓦型加热盒均匀设置在输气管道外侧，瓦型加热盒旁的输气管道外侧还设置有温度传感器，温度传感器用于检测输气管道的温度并将检测结果发送到控制箱，控制箱用于控制瓦型加热盒对输气管道进行加热，并在温度传感器的检测结果高于预设温度上限值时关闭瓦型加热盒，在温度传感器的检测结果低于预设温度下限值时启动瓦型加热盒。本发明专利技术采用风力清洁能源即时供电，加热地下管线解决冰堵问题；采用瓦型陶瓷加热盒将加热元件绝缘封闭，防止浸水及短路，但不影响导热。但不影响导热。但不影响导热。

【技术实现步骤摘要】
风能输气管道加热系统


[0001]本专利技术涉及天然气输送系统领域，具体涉及一种风能输气管道加热系统。

技术介绍

[0002]天然气开采后需要通过输气管道输送到集气站。采气点往往在无热能和电能供应的野外无人区，所采集的天然气需通过地埋管线输送到集气站。从采集点采集出来的天然气往往夹带水汽和水合物，在北方寒区的冬季时间，这些物质极易结冰，冰层逐渐变厚，缩小管道的传输面积，形成冰堵，尤其在处于低地势的管线段，更容易形成水汽聚集、造成严重冰堵。应对的方法多采用压差调节、灌入抑制剂(甲醇)、停产放空和清管等措施，甚至开挖管线以热水加热。压差调节的方法效果非常有限；灌入抑制剂的方法需要建设一套灌入与回收系统，运行成本较高，且仍然不能完全防止冰堵。频繁停产清管，直接导致产能降低、成本增加。管道冰堵是天然气生产和输送过程中亟待解决的一大难题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种风能输气管道加热系统。
[0004]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0005]风能输气管道加热系统，包括风力发电系统和温控加热系统，所述风力发电系统用于进行风力发电并实时向温控加热系统供电，所述温控加热系统包括瓦型加热盒、温度传感器和控制箱，所述瓦型加热盒有多个且均匀设置在输气管道外侧，至少一个瓦型加热盒旁的输气管道外侧还设置有温度传感器，所述温度传感器用于检测输气管道的温度并将检测结果发送到控制箱，所述控制箱用于控制瓦型加热盒对输气管道进行加热，并在温度传感器的检测结果高于预设温度上限值时关闭瓦型加热盒，在温度传感器的检测结果低于预设温度下限值时启动瓦型加热盒。
[0006]进一步的，所述温控加热系统还包括环形的聚氨酯泡沫层，所述聚氨酯泡沫层包裹在瓦型加热盒和输气管道外侧，所述瓦型加热盒被密封在聚氨酯泡沫层和输气管道之间的间隙内。
[0007]进一步的，所述瓦型加热盒包括空心瓦形外壳和加热丝，所述空心瓦形外壳的内径与输气管道的外径相同，所述空心瓦形外壳的凹形一侧紧贴输气管道外壁，所述加热丝设置在空心瓦形外壳内的密闭空腔内。
[0008]进一步的，所述瓦型加热盒与输气管道接触处设置有导热硅脂。
[0009]进一步的，所述空心瓦形外壳为陶瓷材质。
[0010]进一步的，相邻瓦型加热盒间隔5
‑
10米。
[0011]进一步的，所述风力发电系统包括电杆和风力发电机。
[0012]进一步的，还包括远程报警系统，所述远程报警系统包括故障测试模块和无线通讯模块，所述控制箱用于通过故障测试模块检测温控加热系统是否存在故障，若是则通过
无线通讯模块向远处控制终端发送报警信号。
[0013]本专利技术的有益效果为：
[0014]1、采用风力清洁能源发电，加热地下管线解决冰堵问题；
[0015]2、采用瓦型陶瓷加热盒将加热元件绝缘封闭，防止浸水及短路，但不影响导热；
[0016]3、采用聚氨酯泡沫塑料现场发泡，将瓦型加热盒、导线接头及所在的输气管线段外壁包裹一起，起隔热、绝缘、防潮等作用；
[0017]4、风力电能直接接入负载，无需作稳压或稳流的调控，减少投资成本；
[0018]5、当发生故障时，自动通过无线通讯卡向集气站终端报送故障信息。
附图说明
[0019]图1为本专利技术的总体结构示意图；
[0020]图2为瓦型加热盒的安装位置示意图。
[0021]附图中各标号所代表的的部件列表如下：
[0022]1、电杆；2、小型风力发电机；3、控制箱；4、输气管线；5、瓦型加热盒；6、温度传感器；7、电热丝；8、聚氨酯泡沫层
具体实施方式
[0023]以下对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。
[0024]天然气开采多在西北高寒地区，如西北寒区、陕晋北部，地形多为广袤戈壁，极少高山地区，冬季的风力资源充裕。本专利技术采用风力发电机即时提供电源，利用加热单元对易发生冰堵的管线段进行加热，从而达到防止冰堵的目的。如图1所示，系统由电杆1、小型风力发电机2、控制箱3、输气管线4、瓦型加热盒5、温度传感器6，以及加热与温控回路组成。加热与温控回路连接瓦型加热盒5、温度传感器6和控制箱。瓦型加热盒5为内径与输气管线外径相等的瓦型陶瓷盒，电阻加热丝7封闭在绝缘的陶瓷盒中，陶瓷盒以黏土密封。陶瓷盒凹形一侧紧贴输气管外壁，必要时，在结合处涂抹导热硅脂。加热盒其他外表面、导线接线头，连同管道一起以聚氨酯泡沫塑料现场发泡密封包裹。加热盒朝钢管下方布置，可每隔5
‑
10米左右安装一块加热盒。如图2所示。
[0025]系统的有关有关安装参数，需根据现场实际情况计算确定。现场情况的关键影响因素是：地形、管线走向形状及高低差、风能及持续时间、环境温度、地表温度、散热平衡数据等。作为一般性，提供一种安装举例供参考：风机功率选择400W，每只加热盒20W，在电杆两边的管线上各安装10只加热盒，每隔10米安装，即一根风机电杆为200米的管线加热，此例的电杆的作用距离为200米。现场具体参数需根据不同情况调整设定。
[0026]因野外地区难免有人靠近，从安全考虑，风力发电机输出电能的最高电压宜控制在36V。负载的选购根据单负载的功率确定。风机工作时，输出起伏不定的电压和电流，不作调控和转换，直接接入负载(加热盒)。热能通过管线钢质材料的传热并散失，以及被气流带走而散失，在取得热平衡数据后，根据提升温度的多少，通过计算后确定该处电杆所能加载的加热盒个数。由于管内气流是高压流动的，故电杆设置可根据实际情况在电杆作用距离之间再隔开100
‑
200米设置另一电杆，以减少施工成本。如某些地区仅是局部管段易发生冰
堵，则仅在该管段设置风能电杆。
[0027]安装接通后，间隙性风力发电，直接接入负载，作用距离内的管线处于加热、冷却的不定起伏中，使管线温度升高，水合物超过露点温度，从而达到防止冰堵的目的。预设温度上限值设置为40℃，在当风力强劲、持续，万一加热达到设定温度时，控制系统自动切断若干分钟，待冷却散热到预设温度下限值(如5℃)时再接入。加热负载断开电能的间隙，或接入蓄电池(控制系统用电)充电，或接地放空。
[0028]发热元件分组、并联连接到控制箱，依据安置密度的不同每组加热元件并联2
‑
4只。当某一加热元件发生短路时，本组回路断开，不影响其他组件的工作。同时，短路状态反馈到电杆控制箱，通过无线卡发送故障信息到集气站终端，通知维护人员到现场进行修复。
[0029]进入夏季，冰堵问题不复存在。此时使风机停止工作，进入维护保养阶段。
[0030]以上所述仅为本专利技术的较佳实施例，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.风能输气管道加热系统，其特征在于，包括风力发电系统和温控加热系统，所述风力发电系统用于进行风力发电并实时向温控加热系统供电，所述温控加热系统包括瓦型加热盒(5)、温度传感器(6)和控制箱(3)，所述瓦型加热盒(5)有多个且均匀设置在输气管道(4)外侧，至少一个瓦型加热盒(5)旁的输气管道(4)外侧还设置有温度传感器(6)，所述温度传感器(6)用于检测输气管道(4)的温度并将检测结果发送到控制箱(3)，所述控制箱(3)用于控制瓦型加热盒(5)对输气管道(4)进行加热，并在温度传感器(6)的检测结果高于预设温度上限值时关闭瓦型加热盒(5)，在温度传感器(6)的检测结果低于预设温度下限值时启动瓦型加热盒(5)。2.根据权利要求1所述的风能输气管道加热系统，其特征在于，所述温控加热系统还包括环形的聚氨酯泡沫层(8)，所述聚氨酯泡沫层(8)包裹在瓦型加热盒(5)和输气管道(4)外侧，所述瓦型加热盒(5)被密封在聚氨酯泡沫层(8)和输气管道(4)之间的间隙内。3.根据权利要求1所述的风能输气管道加热系...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐自立，刘洋，李浙，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：