книги / Транспортировка нефти, нефтепродуктов и газа

Рис. 9.5. П ароподогреватель змеевиковый с центральной секцией для подогрева

нефти в резервуаре:

1 — опорные планки; 2 — опорные планки из полосовой стали или уголка; 3 — опоры стеллажей; 4 — подъемная труба

2.Центральную секцию необходимо укладывать вокруг подъемной трубы для более интенсивного подогрева при выходе нефтепродукта.

3.Количество секций рекомендуется принимать нечетное.

4.Расстояние от змеевика до стенок резервуара должно быть не менее 0,5 м.

5.Для выхода конденсата и освобождения змеевика необхо­ димо его укладывать с уклоном от 0,01 до 0,02.

6.Каждая секция змеевика должна иметь самостоятельный ввод пара.

7.Выходы труб змеевиков должны быть на высоте от 0,1 до 0,25 м от днища резервуара с установкой вне резервуара конденсатоотводчиков.

8.Крепление труб змеевика на стеллажах должно быть свободным с помощью хомутов для возможности перемещения змеевика при его удлинении во время нагрева.

382

На рис. 9.6 и 9.7 представлена конструкция подогревателя секционного типа, который практически вытеснил из употребле­ ния подогреватель змеевикового типа по ряду своих преимуществ. Этот подогреватель представляет собой разборную конструкцию в виде нескольких блоков (до шести блоков, в зависимости от объема резервуара), собираемых из отдельных секций. Секции, размерами, позволяющими их протаскивать внутрь резервуара через стандартные лазовые люки резервуаров Ду=500 мм, взаи­ мозаменяемые и изготавливаются в мастерских. Секции соби­ раются между собой на фланцевых соединениях. Каждый блок подогревателя имеет автономный вход пара и выход конденсата и может свободно отключаться при регулировании процесса по­ догрева или в случае его выхода из строя. Для замены вышедших из строя секций не требуется полная зачистка резервуара, а только освобождение от нефти или нефтепродукта.

ПоА-А

Рис. 9.6. Схема размещ ения блоков секционного подогревателя в резервуаре:

1 — вывод конденсатопровода; 2 и 8 — секции блока подогревателя: З и 4 — коллекторы, объединяющие несколько секций; 5 — диаметральная линия резервуара, по которой укладываются подъемные трубы; 6 — автономные вводы пара; 7— линии вывода конденсата.

383

Стандартные секции обычно изготавливаю тся из труб Ду=50—60 мм. Длина секций принимается из таблиц справоч­ ной литературы и составляет от 3,5 до 6 метров. Размеры секций подогревателя приведены в табл. 9.5.

На практике широко применяются секции, изготовленные из двух стандартных труб диаметром D= 114х 2,5 мм. Длина секции при этом принимается от 6 до 10 м. Размер коллектора секции должен быть также не более 450 мм, чтобы секцию можно было протаскивать в резервуар через лазовый люк. В данном случае масса секций увеличивается до 200 кг, но монтаж их все же более удобен, и в несколько раз уменьшается число фланцевых соедине­ ний, то есть потенциальных мест аварийного выхода подогрева­ теля по причине нарушения герметичности. Общая поверхность подогревателей резервуара РВС-5000 обычно составляет от 300 до 400 м2 с числом автономных отключаемых блоков от 4 до 6 блоков. Пароподогреватели по противопожарным нормам можно вклю­ чать в работу при условии уровня нефти или нефтепродукта над поверхностью верхнего яруса не менее 500 мм.

Огневые печи

На промежуточных тепловых станциях, как правило, уста­ навливаются для подогрева нефти или нефтепродуктов огневые печи — подогреватели проходного или скоростного типа. На ри­ сунке 9.8 представлен вид радиантно-конвекционной печи типа ГН-2.

Пропускная способность одной печи составляет 600 м3/ч, при этом нефть нагревается от 30 до 65 °С. Максимальное ра­ бочее давление нефти на входе в змеевик не должно превышать 6,5 МПа. Мощность печи составляет 10500 кВт. Коэффициент по­ лезного действия (КПД) печи достигает 0,77. Высота без дымовой трубы — 10,5 м.

Печь изготавливается в заводских условиях в металлическом каркасе 1 с обмуровкой и на месте устанавливается на бетон­ ный фундамент. Все пространство печи разделено на две зоны: радиантную и конвекционную. Радиантная зона расположена в топочном пространстве и также разделена на две части верти­ кальной перегородкой 2 из огнеупорного кирпича, размещенной вдоль оси печи. Топливом для печи обычно служит транспорти­ руемая нефть или нефтепродукт. Подается топливо через шесть форсунок 5, устанавливаемых в нижней части топки. Распыление топлива осуществляется воздухом, подаваемым по воздухово­ ду бот дутьевого вентилятора. Конструкция форсунок рассчитана на работу на двух видах топлива — жидком и газообразном. Для

386

Рис. 9.8. Принципиальная схемарадиантно-конвекционной печи типа ГН-2:

1 — каркас с обмуровкой печи; 2 — перегородка из огнеупорного кирпича; 3 — взрывной клапан; 4 — кронштейны для укладки радиантных труб; 5 — форсунки; 6—воздуховодотдутьевого вентилятора; 7— шибер; 8—дымовая труба; 9, 10— трубные решетки; 11 — радиантный змеевик; 12— наружная теплоизоляция — обмуровка; 13— огнеупорная футеровка; 14— лестница с площадкой обслуживания; 15—крышка взрывного клапана; 16—смотровые

люки с крышками

предотвращения разрушения печи от взрыва («хлопка») при вос­ пламенении накопившегося в горячей топке топлива и его паров, в топке печи устанавливаются взрывные клапана-хлопушки 3, у которых при ударной волне открываются крышки 75, через них взрывная волна выходит наружу — в окружающую среду. «Хлоп­ ки» обычно возникают при отрыве и погасании пламени факела от форсунок и при возобновлении подачи топлива после кратко­ временного перерыва. В радиантной зоне печи на кронштейнах 4 укладываются трубы 11 змеевика, по которому прокачивается нефть. Нагрев нефти в этой зоне осуществляется в основном за счет лучистой энергии факелов форсунок. Продукты сгорания из топки проходят в конвективную зону, где передача теплоты текущей по трубам нефти осуществляется за счет конвекции. Из конвективной зоны печи продукты сгорания выбрасываются в атмосферу через дымовую трубу 8.

387

Регулирование разрежения (тяги) в печи осуществляется с помощью шибера 7. Змеевиковые трубы в конвективной каме­ ре крепятся с помощью трубных решеток (средней 9 и торцо­ вой 10). Стены топки печи покрыты изнутри огнеупорной футе­ ровкой из огнеупорного кирпича 13, а снаружи тепловой изоля­ цией — футеровкой 12. Для обслуживания печи устанавливает­ ся лестница 14 с площадками. Для наблюдения за состоянием конвективных труб и их очистки от сажи предусмотрены люки с крышками 16.

Работа огневых печей автоматизирована и управляется опе­ ратором с дистанционного пульта. Система автоматического контроля и регулирования обеспечивает защиту и аварийную остановку печи при нарушении заданного технологического ре­ жима. Несмотря на автоматизацию работы печей, по Правилам Ростехнадзора присутствие обслуживающего персонала во время работы печи не исключается.

К недостаткам применения подогрева нефти с помощью ог­ невых печей можно отнести:

—ограничение температуры подогрева нефти, что вызывает необходимость увеличения числа и, соответственно, приводит к увеличению капитальных затрат на строительство ТС;

—недопустимость длительной остановки перекачки, что может привести к застыванию нефти в трубопроводе и к большим трудностям по ее возобновлению.

Внастоящее время широко применяются узкокамерные труб­ чатые печи следующих типов.

Печи серии Г — узкокамерные, с верхним отводом дымовых газов и горизонтальными трубами змеевика:

ГС-1 — с однозарядным настенным экраном и свободным вертикальным факелом;

ГН-2—двухкамерная с однорядными настенными экранами

снижним боковым расположением форсунок под углом;

ГД-2 — двухкамерная, с двухрядным настенным экраном с нижним боковым расположением форсунок под углом.

Печи серии Б — узкокамерные с нижним отводом дымовых газов и горизонтальными нагревательными трубами. Выпуска­ ются двух видов: ББ-2 (двухкамерная с однорядными настен­ ными экранами с панельными беспламенными горелками) и БС-2 (двухкамерные с подовыми форсунками с вертикальным пламенем).

Печи серии Ц — многосекционные, цилиндрические, верти­ кальные, трубчатые с верхним отводом дымовых газов.

388

9.5.Электрический подогрев нефти

втрубопроводе

Электрический подогрев нефти и нефтепродуктов при их перекачке по магистральному трубопроводу, как правило, при­ меняется на линейной части трубопровода, то есть используется как путевой подогрев. Для подогрева трубопровода применяются греющие кабели, гибкие нагревательные элементы (ГНЭ) и систе­ ма подогрева, работающая на использовании скин-эффекта.

Греющие кабели обычно прокладываются вдоль поверхности трубопровода в специальной трубе — спутнике, небольшого диа­ метра, приваренной к трубопроводу.

Гибкие нагревательные элементы обычно используются на небольших участках. ГНЭ изготавливаются в виде плоских ткан­ ных, выполненных из стекловолокна, внутри которых проходит в несколько рядов электрическая проволока из нихрома. Снаружи ленты покрываются термостойким покрытием из полимерных материалов. ГНЭ изготавливаются различной длины (от 2,5 до 60 м) и разной мощности. ГНЭ могут навиваться на трубопровод в виде спирали с шагом, который устанавливается при разработ­ ке проекта с учетом необходимой мощности, приходящейся на 1 погонный метр трубы. ГНЭ также могут привязываться жгутом из стекловолокна к трубопроводу параллельно его оси в 1,2,3 и 4 ряда. Трубопровод вместе с ГНЭ покрывается теплоизоляцией. Подсоединяются ГНЭ к питающему электрическому кабелю, прокладываемому вдоль трубопровода через проходные клемм­ ные коробки.

Электрический подогрев трубопровода с использованием скин-эффекта также является прогрессивным способом подо­ грева. Как известно, при пропуске переменного тока по стальной

Рис. 9.9. Подогрев трубопровода с применением гибких нагревательных элементов:

1 —трубопровод: 2 —теплоизоляция; 3 — ГНЭ; 4—клеммные коробки; 5 — электропитающие кабели

389