Обогрев емкостей и резервуаров

Добыча, транспортировка и хранение нефтяной продукции немыслимы без нагревательного оборудования. Нагрев резервуаров и постоянное поддержание необходимого температурного режима предотвращает загустевание жидкости и сопутствующих этому явлению проблем при сливе, транспортировке, хранении, заборе для проб и других процедурах. Решения, о которых будет рассказано ниже, применяются и в газовом хозяйстве.

Примечательно, что добиться необходимой температуры значительно легче, чем поддерживать ее, что обусловлено не только технологическими особенностями, но и теплопотерями.

Основные причины теплопотерь

• естественное падение температуры окружающей среды,
• теплопроводность резервуара и тепловых изоляторов,
• циркуляция воздуха (даже при неизменной температуре окружающей среды),
• тепловое излучение.

Логично, что единственный способ сохранить необходимую температуру нефтяного продукта — обеспечить постоянный регулируемый нагрев. Рассмотрим наиболее актуальные сегодня решения.

Нагрев острыми парами открытого типа

Один из первых методов нагрева нефтепродуктов, довольно простой по своему принципу, однако имеющий ряд недостатков:

• требует больших затрат ресурсов и человеческого труда;
• не предполагает регуляции температуры подаваемого тепла;
• насыщает продукт влагой, которую сложно устранить;
• открытый поток горячего пара представляет опасность для персонала;
• имеет низкий КПД.

Нагрев паром «в рубашке»

Решение является разновидностью предыдущего метода с той разницей, что подача пара выполняется с использованием специальной «рубашки», а не напрямую в нефтяную продукцию. Технология также нашла применение в ж/д сфере и в обогреве емкостей с двойными стенками (пар подается в пространство между ними).

Хотя подача пара осуществляется не напрямую, полностью предотвратить образование конденсата, который трудно удалить впоследствии, эта технология не позволяет. Еще один недостаток решения — невозможно покрыть 100% площади поверхности резервуара, из-за чего требуется увеличивать время нагрева. А в отличие от предыдущего метода добиться полного прогрева продукта не удастся даже с применением специального змеевика, наличие которого оправдывает себя лишь при нагреве крупных резервуаров.

Циркуляционное перемешивание под напором

К этому методу относят ряд решений, построенных по единому принципу: из емкости с помощью специального оборудования выполняется забор части продукции, она прогревается во внешних устройствах, после чего она возвращается в общую массу. Технология применяется в стационарных резервуарах и на больших сливных железнодорожных терминалах. Чтобы ее внедрить, необходимы немалые финансовые затраты, разработка проекта, закупка оборудования и его последующее регулярное обслуживание. Дополнительно требуется оснащение цистерн перемешивающим механизмом, чтобы теплообмен между разогретой массой и остальным объемом вещества происходил равномерно.

В отличие от предыдущих методов скопление воды исключено, а нагревание происходит плавно и за меньшее время, однако сложность и дороговизна технического оснащения и сервисного обслуживания системы не всегда оправдывает такой выбор.

Встраиваемый нагреватель

На сегодняшний день эта технология нагрева резервуаров наиболее популярна. Встраиваемый нагреватель выполнен из труб и разделен на секции. В зависимости от теплоносителя отличаются и особенности решения.

Нагреватель с паровым теплоносителем

В теплообменник подается пар под давлением 0,3–1 МПа при температуре 140 °C. Это экономичный, быстрый и пожаробезопасный метод, впрочем, не лишенный недостатков: для его реализации необходимо вырабатывать пар в непосредственной близости с резервуаром, что выливается в ощутимые траты при невысоком КПД, а в теплообменнике неизбежно скопление конденсата.

Теплоноситель — вода

Процесс аналогичен описанному выше и также является пожаробезопасным. Вода подается под давлением 0,3–0,8 МПа при температуре 90 °C. Скопление конденсата на трубах исключено, а затраты на нагрев теплоносителя ниже, однако нагрев самого продукта возможен лишь до 80 °C из-за невысокой температуры воды.

Нагреватель на термальном масле

Широко распространенное решение для хранения и транспортировки битума, который требует поддержания большей температуры из-за высокой вязкости. Термальное масло закипает при 170 °C, поэтому возможен нагрев жидкости до 160 °C, что и дало этому теплоносителю наиболее широкую популярность.

Нагрев происходит быстро, метод экономически выгоден, но, как и все остальные, имеет свои недостатки:

• требуются специальные устройства для нагрева и перекачки масла;
• необходим запас теплоносителя на случай аварии;
• применение нагревателей на термальном масле имеет смысл лишь в объемных хранилищах и/или при его высокой цикличности.

Электрические нагреватели для резервуаров с нефтепродуктами

По сравнению с другими типами оборудования эти устройства обходятся дороже, поскольку в роли теплоносителя выступает электроэнергия, однако их проще устанавливать и ремонтировать.

Внутренние ТЭНы и блоки ТЭНов

Трубчатые электронагреватели, собранные на одном фланце в единую систему, называются блоками. В зависимости от типа емкости, места размещения нагревательных элементов и требуемой мощности может варьироваться конструктивное исполнение ТЭН. Крепление к резервуару реализуется в вертикальном или горизонтальном положении со внутренней стороны посредством ответных фланцев. Нагреватель должен быть полностью погружен в рабочую жидкость.

Мощность устройств обычно находится в диапазоне 4–36 кВт, однако по индивидуальному заказу возможен выпуск оборудования мощностью до 100 кВт. В среднем срок их эксплуатации составляет 8 лет. Корпус нагревателя, как правило, выполнен из стали, а если прибор предназначен для контакта с агрессивной средой — из нержавеющей стали.

Для автоматического управления температурой система оснащается специальным шкафом автоматики. В зависимости от модели нагрев ограничен температурой вспышки нагреваемой жидкости или точкой кипения воды.

Основной недостаток такого технического решения — высокие затраты на электроэнергию.

Электрокабель

Нагревательные устройства этого типа охватывают широкий спектр задач:

• первичный разогрев,
• компенсация теплопотерь,
• защита от замерзания при хранении и транспортировке различных веществ,
• обогрев.

Существуют электрокабели с автоматической регуляцией и постоянно нагревающиеся.

Саморегулирующиеся кабели вырабатывают тем больше тепла, чем ниже температура прогреваемой зоны. Это реализуется за счет полупроводников в нагревательном элементе: снижение температуры приводит к понижению сопротивления и увеличению силы тока. На различных участках кабеля процесс протекает независимо, а его применение в небольших резервуарах возможно без системы контроля.

У постоянно нагревающихся кабелей мощность и температурная подача выше, но их использование требует обязательной установки термодатчиков и системы управления.

Плотно прилегая к стенкам резервуара, электрокабель эффективно отдает тепло, поэтому решение ценится за высокий КПД при умеренном потреблении мощности. С системой управления возможна установка периодичности подачи тепла и, отдельно, температуры на каждый из отрезков времени. В большинстве случаев подача температуры ограничивается 200 °C, однако возможно изготовление моделей, рассчитанных на предел в 400 °C.

На базе данной технологии специалисты разработали специальные панели с рядом достоинств:

• простая и удобная установка на нагреваемый объект;
• площадь контакта с нагреваемым веществом максимальна;
• рабочая температура — до 232 °C;
• устройство требует минимум места за объекте установки.

Основной недостаток панелей, ограничивающий их распространение, — высокая стоимость.

ИК нагреватели на полимерной основе

Из-за невысокой рабочей температуры — до 70 °C — применение этих устройств целесообразно лишь во внутренней части небольших резервуаров.

Нагреватели погружного типа со стеклопластиковым полым корпусом

Решение отличается высоким КПД и позволяет прогревать жидкости до 250 °C. Устройства легко монтировать, а на их основе возможно создание автоматизированных нагревательных систем.

Выбор того или иного метода нагрева резервуаров требует учета множества факторов и оценки условий эксплуатации в перспективе. Если вы затрудняетесь с выбором подходящего оборудования, специалисты «БМСТЕХ» будут рады проконсультировать вас.