一种用太阳能空气热水模块解决天然气管道冻胀的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及天然气管道传输中的冻胀问题，尤其是涉及一种用太阳能空气热水模块解决天然气管道冻胀的装置。
【背景技术】
[0002]目前，在内陆地区天然气的运输大多采用管道运输，为提高管道的输运能力需升高天然气的压力，然后再经天然气调压门站降压，才进入城镇管网供工业和居民用气。在调压门站的节流降压的过程中，根据焦耳一汤姆逊效应天然气的温度会随压力的降低，温度会急剧的降低。据统计，天然气管道的压力每降低IMPa，温度会降低4?5°C。例如天然气阀前温度为13.1°C，压力为5.3MPa，经节流降压后压力为2.5MPa，温度则为1°C。当外界环境温度降低时，特别是在冬天的情况下，经调压后的天然气管道就处在零度以下运行，这就容易造成天然气管道的冻胀现象。
[0003]发生冻胀现象的地埋天然气管道会造成附近的地面隆起、调压阀的阀体离开阀座、管道在应力作用下变形、法兰连接处或管道焊接处泄露等问题。同时在冬天发生冻胀的管道，只有在来年春天才能发现。这会严重的威胁门站和天然气管道的安全运行，给天然气的输运造成安全隐患。
[0004]传统解决天然气管道冻胀现象的办法多采用电加热器，提高节流后的天然气温度。使进入地埋管道的天然气温度处于零度以上。但这种方法不仅会消耗大量高品质的电能，而且所用电加热的功率以及何时启用电加热都无法准确的确定。另外其他解决冻胀的方法还有换土、防水和排水，设置管沟等。这些方法不仅工程量大、费用昂贵，而且没有从根本上解决天然气管道的冻胀问题:使天然气的温度回升到零度以上，这就导致天然气下游管段还会发生冻胀。
[0005]太阳能空气热水模块可利用清洁的太阳辐射能源，用以加热空气和循环水。在一般情况下水和空气在这种太阳能空气热水集热模块里吸收太阳能，温度可达到55°C左右。其太阳能辐射利用率远远高于太阳能光伏发电效率，且结构简单，造价低廉，便于安装维护。一般太阳能集热器所需面积较大，可采取单元制作，这样便于运输安装，便于根据实际所需热量，进行多块太阳能空气热水模块串联和并联使用。考虑到这些优点，将太阳能空气热水模块用于解决天然气管道的冻胀，是一种很好的方法。
[0006]中国专利CN201364061公开了一种热管组件，包括多个热管，所述热管上端弯曲、下端垂直，中部具有连接上下两端的延伸部分；所述热管的两头封闭，内部呈中空状，在所述热管内封装有用于传热的流体工质。该专利的热管组件需要选择安装在天然气管道的位置，且未提及选择什么类型的传热来源对流体工质进行传热。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型的目的就是为了克服现有技术中采用电加热解决天然气管道冻胀问题时存在需消耗大量高品质电能的缺陷，而提供一种用太阳能空气热水模块解决天然气管道冻胀的装置，结构简单、成本低廉，运行维护费用较低，且能很好的解决天然气管道的冻胀问题。
[0008]本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0009]—种用太阳能空气热水模块解决天然气管道冻胀的装置，包括热空气-天然气换热腔、太阳能空气热水模块、空气-热水换热器、储水箱和控制器，天然气管道设于热空气-天然气换热腔内，所述热空气-天然气换热腔的进气口、出气口通过控制阀分别对应连接空气-热水换热器和太阳能空气热水模块的出气口、进气口，所述太阳能空气热水模块的进水口连接空气-热水换热器的出水口，所述空气-热水换热器的进水口连接储水箱的出水口，所述储水箱的进水口连接太阳能空气热水模块的出水口，所述控制器连接控制阀。
[0010]所述太阳能空气热水模块包括壳体、壳体顶面的玻璃盖板、壳体底面的保温层和循环水管，所述壳体设有连接热空气-天然气换热腔的进气口和出气口，所述保温层包裹循环水管，所述循环水管设有连接空气-热水换热器的进水口和连接储水箱的出水口。
[0011 ] 所述玻璃盖板与保温层之间的空气通道内设有翅片和吸热层。
[0012]所述热空气-天然气换热腔的外壁设有保温层。
[0013]所述空气-热水换热器中进水口到出水口的方向与进气口与出气口的方向相反。
[0014]所述热空气-天然气换热腔中进气口到出气口的方向与天然气管道中天然气流向相反。
[0015]所述控制阀为三通阀。
[0016]所述热空气-天然气换热腔的进气口处设有风机。
[0017]所述储水箱的出水口处设有循环水栗。
[0018]所述储水箱的进水口处设有截止阀。
[0019]与现有技术相比，本实用新型具有以下优点:
[0020]I)以往采用电加热的办法，最明显的就是消耗大量的电能，这样不经济也不节能。再者因环境温度的变化和输气管道中天然气流量的变化，无法准确的计算电加热的功率和何时合适启用电加热等问题。本实用新型利用太阳能的热量加热空气和水从而使天然气的温度回升，从根本上解决了地埋天然气管道的冻胀问题，避免了以往用电加热解决天然气管道冻胀需消耗大量电能的弊端，提高了管道运输天然气在低温环境下运行的安全性。
[0021]2)同时太阳能空气热水模块加热的热水则可存储在储水箱中，当热空气不足以回温天然气时，可用储水箱中的热水通过换热器加热空气，提高热空气的温度。
[0022]3)控制器可根据季节和当地的天气进行综合调节，即对三通阀到太阳能空气热水模块和空气-热水换热器这两路的开度进行综合调节，以提高热空气的温度，满足对天然气升温的要求，从而更好地解决天然气的管道的冻胀问题。
[0023]4)空气-热水换热器和热空气-天然气换热腔采用逆向换热，这样更能提高换热器的效率，从而更好的利用热能以提高整个系统的效率。
[0024]5)结构简单，易于运行维护，对于解决天然气管道冻胀效果很好，对于天然气门站安全运行具有很好的推广价值，适于在常年发生天然气管道冻胀问题的门站和地区进行应用，相比于换土、排水和设置管沟的措施，本实用新型工程量比换土和设置管沟的小很多。
[0025]6)采用保温材料设置保温层，以防止对外散热，提高换热性能，同时翅片加强循环空气的扰动以吸收更多的太阳能。
[0026]7)采用吸热层可快速吸收更多的太阳能，有利于提高空气和循环水的温度，也有利于加快空气和循环水温度升高的速度。
[0027]8)用空气作为传热介质，经济、安全且无腐蚀性和毒性，这更有利于整个系统安全运行和维护方便。
【附图说明】
[0028]图1为本实用新型整体结构示意图；
[0029]图2为热空气-天然气换热腔的结构示意图；
[0030]图3为太阳能空气热水模块的结构示意图。
[0031]图中:1、热空气-天然气换热腔，2、太阳能空气热水模块，3、空气-热水换热器，4、储水箱，5、三通阀，6、风机，7、循环水栗，8、截止阀，9、玻璃盖板，10、保温层，11、循环水管，12、翅片，13、吸热层，A、空气，B、天然气。
【具体实施方式】
[0032]下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方