Решим любую задачу по нагреву
06.08.2018
Обогрев резервуаров и поддержка необходимых температур являются неотъемлемыми критериями процесса добычи, транспортировки и хранения большого количества нефтяной продукции разного состава. Нагревательные системы, о которых пойдет речь далее могут использоваться также и в газовом хозяйстве. Применение обогрева емкостей с нефтяной продукцией обуславливается возможностью ее загустения, что вызовет массу проблем во время слива или залива материала, отбора незначительного количества вещества для пробы, перекачки или других манипуляций. Также обогрев необходим для поддержания температурных режимов во время хранения продукции. Например, содержание дизельного топлива при низких температурах недопустимо, в противном случае на стенках хранилищной емкости откладывается парафиновый налет, который сложно убрать, что крайне негативно влияет на качество резервуара и его дальнейшую эксплуатацию. Поддерживать температуру намного сложнее, чем разогревать продукцию, а связано это не только с самой технологией процесса, но и с потерями тепловой энергии.
Потери тепла происходят:
Из-за естественного падения температуры окружающей среды;
От имеющейся тепловой проводимости самого резервуара и тепловых изоляторов;
Из-за циркуляции воздуха, даже если температура окружающей среды не изменяется;
От излучений тепла.
Проблему обогрева на сегодняшний день можно решить несколькими способами. В данной теме мы рассмотрим самые актуальные и применяемые методы нагрева нефтяной продукции.
Это один из самых первых применяемых способов обогрева, где нефтепродукт прогревается за счет воздействия открытого острого пара. Методика достаточно проста, но имеет массу недостатков:
Большие затраты человеческого труда и ресурсов;
Невозможность регулировать температуру подающуюся нефтепродукту;
Набор продуктом влаги, которую очень сложно убрать;
Опасность работы персонала из-за открытого потока горячего пара;
Невысокий КПД;
В процессе нагрева зачастую требуется подача большого количества пара, что тянет за собой увеличение затрат.
Данная методика относится к разновидностям нагрева паром. Здесь пар подается с помощью специальной «рубашки», а не в саму нефтяную продукцию. Нагрев парам с помощью «рубашки» очень широко применяется на Ж/Д транспорте.
Такую методику также применяют и в обогреве двустенных резервуаров, где подача пара осуществляется в пространство между стенками емкости. Как и стандартная методика нагрева, паром этот метод также имеет некоторые недостатки. Пар хоть и воздействует теплом на вещества через «рубашку» все равно появляется конденсат, который сложно устраняется. Также значительным недостатком есть то, что покрыть площадь поверхности резервуара на 100% невозможно, из-за чего придется увеличивать время нагрева. И сравнительно с первым методом прогреть продукт полностью практически никогда не удается. Использование специального змеевика проводящего пар не приносит необходимого эффекта. Нагрев змеевиком актуален лишь для емкостей небольших размеров.
В процессе применения данного метода нагрева производится забор обогреваемой продукции. В категорию циркуляционного нагрева с перемешиванием можно отнести ряд методов основанных на одном и том же принципе: из резервуара за счет специальных механизмов забирается определенное количество вещества, затем оно прогревается на внешних устройствах и подается опять в резервуарную емкость. Данный метод актуален для резервуаров стационарного типа и больших сливных ж/д терминалах. Чтобы создать подобную систему нагрева придется вложить немало финансов, создать целый проект и потратить усилия на установку системы, а также закупить много дополнительного оборудования и регулярно его обслуживать.
Для обогрева цистерн данной методикой придется подключить дополнительный технологический процесс в виде перемешивания продукции. После того как продукт разогрет, осуществляется его обратная подача в хранилище, где прогретая струя не разбивается в материале, который еще не нагрет, а «прорезает» его. Поэтому продукция разогревается неравномерно. С помощью перемешивания указанный эффект полностью устраняется и нагревание производится в равномерном порядке. Циркуляционное перемешивание под напором намного эффективней нагрева парам: сливаемый продукт достаточно качественный, в нем нет скоплений воды, нагревание производится плавно и значительно быстрее. Но, данная методика зависит от работы технологической системы, в которую входит большое количество элементов, требующих внимательности и профессионализма людей, работающих со сложным оборудованием.
На сегодня самым применяемым способом нагрева резервуаров является встраиваемый нагревательный прибор. Встраиваемый нагреватель состоит из труб разных параметров. Само устройство может иметь вид змеевика либо разделено на секции.
Теплоносителем выступает пар либо горячая вода, подаваемая под высоким давлением в теплообменник. В период остывания вода отдает тепловую энергию нефтепродукту. Нагрев материалов с таким теплоносителем быстрый, экономичный и пожаробезопасный.
Пар подают под давлением не менее 0,3 и не более 1 МПа при температуре около 140 градусов.
Недостатками методики есть необходимость вырабатывания пара непосредственно на месте, где установлен резервуар. При этом в теплообменнике скапливается конденсат. Стоимость на выработку пара высока, а КПД невысокий.
Действие указанного теплоносителя и методика проведения аналогичны паровому нагреву. Подача давления осуществляется от 0,3 до 0,8 МПа при температуре около 90 градусов. Относится к пожаробезопасным способам прогрева нефтепродуктов. В процессе обогрева конденсат на трубах не накапливается и стоимость использования горячей воды ниже затрат на паровой обогрев. Но, по причине невысокой температуры воды прогреть продукт можно лишь до 80 градусов.
Обогреватель на основе термального масла также имеет конструкцию змеевика и размещается во внутренней части емкости хранения продукции. Такой обогрев принято использовать для битума, по причине высокой вязкости вещества. В отличие от обычных видов индустриального масла термальное закипает при температуре выше 170 градусов. Поэтому нагреть нефтепродукт можно до 160 градусов. Именно из-за этого данный тип нагрева наиболее распространен.
Способ термомасляного нагрева за счет высокотемпературного носителя эффективный и быстрый. По экономическим затратам это самый выгодный метод. Но, как и у всех видов обогрева термомасляный обогрев также имеет свои недостатки:
Необходимость наличия специальных устройств для обогрева и перекачки масла;
Запас термомасла на аварийный случай;
Использование масляного теплоносителя целесообразно лишь для объемных больших хранилищ и/или его высокой цикличности за определенный отрезок времени.
К данной категории нагревателей относятся все приборы, питающиеся от электричества. Это более дорогостоящие обогреватели сравнительно с другими типами нагревающих устройств и установок по причине применения в качестве теплового носителя электричества. Но, электронагреватели удобны в монтаже и ремонтных работах.
Блоки ТЭН – это несколько трубчатых элементов нагрева собранных на одном фланце в единое устройство. Конструктивное исполнение трубчатых элементов нагрева может иметь отличия, зависимо от требуемой мощности, типа обогреваемой емкости и места расположение устройств нагрева. Крепятся ТЭНы к резервуару за счет ответных фланцев. ТЭНы можно устанавливать в емкость с нефтепродуктами и в вертикальном, и в горизонтальном положении. Блоки ТЭНов в обязательном порядке должны быть полностью погруженными в продукт. Зачастую мощность таких устройств составляет от 4 до 36 кВт, но при необходимости под заказ выполняются и приборы с мощностью до 100кВт. В среднем при соблюдении условий эксплуатации блоки служат до 8 лет. Корпус нагревателя обычно выполняют из обычной стали, а при условиях использования в агрессивной среде из нержавеющей стали. Управлять температурным нагревом можно в автоматическом режиме с помощью специального шкафа автоматики. Зависимо от модели устройства максимальная температурная подача ограничивается температурой вспышки нагреваемого вещества или точкой закипания для воды. Благодаря этому ТЭНы наряду с термальным маслом довольно часто используют для обогрева битума. Основными недостатками способа являются высокие затраты на электричество.
Указанный способ обогрева предназначен для решения широкого спектра задач. С помощью кабеля можно:
Производить обогрев;
Предотвращать замерзание систем хранения и транспортировки различных веществ;
Компенсировать тепловые потери;
Осуществлять первичный разогрев.
Электрокабель может быть двух типов: с автоматической регуляцией процессов нагрева, и постоянного действия.
Саморегулирующийся кабель функционирует по принципу: чем ниже температуры прогреваемой зоны, тем выше выработка тепла. Возможность саморегуляции обусловлена наличием полупроводников в нагревательном элементе: при снижении температуры падает сопротивление и увеличивается ток.
Зависимо от температурных показателей на каждом отдельном участке ток увеличивается по-разному в зонах крепления кабеля. Данный тип кабеля в небольших резервуарах можно использовать без систем контроля.
Кабель постоянного нагревания характеризуется большей выработкой мощности и температурной подачей, но применяя его, в наличии обязательно должны быть системы управления и температурные датчики.
Из-за плотного прилегания нагревателя к поверхности резервуара, кабели выделяются высоким уровнем КПД и невысоким потреблением мощности. Используя систему управления, есть возможность не только задавать периодичность тепловой подачи, но и температуру на каждый отдельный отрезок времени. Зависимо от модели электрокабеля максимальная температурная подача может равняться 200-т градусам, а в отдельных случаях и 400. Развитие электрокабельной технологии обогрева подтолкнуло специалистов на разработку и внедрение нагрева специальными панелями. Нагревательным панелям характерны:
Удобная и легкая установка на объект нагрева;
Рабочая температура 232 градуса;
Максимальная контактная площадь;
Занимает немного места на объекте установки.
Несмотря на все достоинства панелей, высокие расценки на устройства не дают возможность их достаточно широко распространить на рынках.
Все рассмотренные нами виды обогрева существуют достаточно давно и опробованы в полной мере. Но, технологичное развитие не стоит на месте и уже появились новые хорошо себя зарекомендовавшие методики, позволяющие не затрачивать много ресурсов и достаточно удобные в применении.
Рабочая температура – 70 градусов. По причине небольшого размера нагревательного устройства тепло распределяется только по внутренней части резервуара, что говорит о возможности его применения лишь на небольших хранилищах.
Продукт, возможно, прогреть до 250 градусов, что говорит о высоком уровне КПД. Монтаж прибора проводить достаточно легко. Беря за основу стеклопластиковые погружные устройства нагрева можно создать автоматизированные нагревательные системы.
Подбор способа нагрева нефтяной продукции должен основываться на наличии либо отсутствии необходимых элементов нагревающего устройства (электричество, пар, вода и т. д). Также должны быть учтены все факторы температурного воздействия и свойств окружающей среды.
