Способы подогрева, конструкции подогревателей

Практическое применение нашли следующие методы подогрева нефти и нефтепродуктов: подогрев острым паром, подогрев трубчатыми подогревателями, циркуляционный подогрев, подогрев в железнодорожных вагонах-цистернах с паровыми «рубашками».

Подогрев острым (открытым) паром – это такой подогрев, когда насыщенный пар подается непосредственно в нефтепродукт, где он конденсируется, сообщая нефтепродукту необходимое тепло. Этот способ применяют главным образом для разогрева топочного мазута при сливе из железнодорожных цистерн. Недостаток этого способа – необходимость удаления в дальнейшем воды их обводненного нефтепродукта.

Подогрев трубчатыми подогревателями заключается в передаче тепла от пара к нагреваемому нефтепродукту через стенки подогревателя, вследствие чего исключается непосредственный контакт теплоносителя с нефтепродуктом. Применяют этот способ во всех случаях, когда не допускается обводнение нефтепродуктов как при хранении в резервуарах, так и при транспортировке в железнодорожных цистернах и нефтеналивных судах. Пар, поступая в трубчатый подогреватель, отдает тепло нефтепродукту через стенку подогревателя, а сконденсировавшийся пар–конденсат отводится через конденсатоотводчики, благодаря чему исключается обводнение нефтепродукта.

Циркуляционный подогрев основан на разогреве основной массы нефтепродукта тем же нефтепродуктом, но предварительно подогретым в теплообменниках. Горячая струя подаваемого насосом в резервуар предварительно разогретого нефтепродукта, попадая в основную массу застывшего нефтепродукта, перемешивается с ним и отдает ему тепло, нагревая до требуемой температуры, обеспечивающей его текучесть. Циркуляционный подогрев применяют в основном при обслуживании крупных резервуарных парков с устройством централизованной теплообменной установки, а также при разогреве и сливе нефтепродуктов из вагонов-цистерн.

Подогрев в железнодорожных цистернах с паровыми «рубашками»

Вагон-цистерна в нижней половине имеет двойную стенку (паровую «рубашку»). Сливной прибор цистерны также снабжен «рубашкой». Вдоль нижней части «рубашки» устроен специальный желоб для стока конденсата и отвода через нижний патрубок. Пар подается в паровую «рубашку» цистерны и через стенку котла нагревает тонкий слой нефтепродукта, граничащий со стенкой.

В результате нагрева происходит скольжение нефтепродукта по горячей поверхности стенки к сливному прибору и истечение в сливной желоб. Слив высоковязких нефтепродуктов ускоряется приблизительно в 4 раза, при этом исключается обводнение сливаемого нефтепродукта.

Применение цистерн с паровыми «рубашками» требует устройства специальных межрельсовых сливных желобов, оборудованных подогревательными устройствами, обеспечивающими дальнейший разогрев нефтепродукта до температуры, необходимой для перекачки.

Электрические методы бывают:

1) Подогрев переносными погружными электрогрелками.

2) Электроиндукционный подогрев.

3) Инфракрасный подогрев.

На нефтебазах эти методы подогрева практического применения не нашли, так как подогрев нефтепродуктов происходит эпизодически, сооружения для подвода электроэнергии стоят дорого, главным недостатком электрических методов является значительный расход электроэнергии в связи с большими потерями тепла в окружающую среду.

Подогреватели для нефти и нефтепродуктов по своим конструкциям весьма разнообразны. Конструктивные особенности их определяются условиями применения, видом теплоносителя, характером обогреваемой среды. Подогреватели делятся на две группы:

1) переносные;

2) стационарные.

К числу переносных относятся подогреватели:

1) змеевиковые;

2) секционного типа;

3) ребристые;

4) теплообменные аппараты;

5) электрические;

6) путевые.

Подогреватели для открытого пара состоят из трех перфорированных штанг – одной центральной и двух боковых диаметром от 20 до 40 мм. Диаметр отверстий 5-6 мм; отверстия располагаются в шахматном порядке в нижней трети центральной штанги и на отогнутых концах боковых штанг.

Переносные погружные змеевиковые подогреватели по конструкции делятся на спиралеобразные, петлеобразные. Изготавливаются они из тонкостенных цельнотянутых труб диаметром 20-40 мм и состоят из трех секций – одной центральной и двух боковых, соединенных друг с другом последовательно или параллельно при помощи гибких шлангов. Центральная секция выполняется в виде прямого цилиндрического спирального змеевика, а боковые – в виде изогнутых под углом 135⁰С петлеобразных, спиральных или радиаторных змеевиков.

Подогрев нефтепродуктов переносными погружными подогревателями осуществляется: 1) при сливе из вагонов-цистерн; 2) при выкачке из нефтеналивных барж; 3) при эпизодических подогревах в хранилищах, не оборудованных иными подогревательными устройствами. Основным недостатком этих подогревателей является малая поверхность нагрева, ограничиваемая габаритами люков вагонов-цистрен и отсеков нефтеналивных барж.

Применение плавучих подогревателей ограничивается главным образом ямными емкостями, имеющими большую открытую поверхность зеркала подогреваемого нефтепродукта.

Подогреватели в резервуарах выполняются различных конструктивных форм – змеевиковые и секционные из трубчатых элементов. Для лучшего подогрева их размещают по всему поперечному сечению резервуара с равными промежутками между витками или секциями. Наибольшее применение имеют подогреватели, собираемые из отдельных унифицированных элементов секционного типа.

Наряду с общим подогревом всего нефтепродукта, который используется для предварительного подогрева и отстоя, применяют так называемый местный подогрев. Местные подогреватели располагают поблизости от приемо-раздаточных устройств; монтируют их также из типовых секций подогревательных элементов, которые заключаются обычно в экранированные коробки, внутрь которых вводится заборное устройство раздаточного трубопровода.

При циркуляционном методе подогрева нефтепродукт отбирают из нижней части резервуара и насосом прокачивают через внешний подогреватель – теплообменник. В этом случае внутри резервуара устанавливают кольцевой подающий трубопровод с насадками и местный подогреватель у заборной трубы. Теплообменники устанавливают индивидуально у каждого резервуара или в виде групп для обслуживания нескольких резервуаров.