РЕЗЕРВУАР С СИСТЕМОЙ ОБОГРЕВА ДЛЯ ХРАНЕНИЯ ВЯЗКИХ НЕФТЕПРОДУКТОВ В РЕГИОНАХ С ХОЛОДНЫМ КЛИМАТОМ

Полезная модель относится к устройствам для хранения и выдачи вязких нефтепродуктов и может быть использована в сфере нефтепродуктообеспечения и в других отраслях, связанных с подогревом темных нефтепродуктов (нефть, мазуты, масла и др.) для недопущения проблем при хранении, сливоналивных операциях, отборах проб, перекачке и других видах работ.
Известны горизонтальные резервуары для вязких нефтепродуктов, оборудованные системой обогрева открытым паром, напорным циркуляционным перемешиванием, внутренними трубчатыми электронагревателями и встроенными подогревателями, где используются теплоносители, такие как пар, вода, термальное масло, подаваемое в теплообменник секционного, трубчатого или змеевикового типа [В.В. Шалай и др., 2010].
Известными недостатками таких конструкторских решений являются: скапливание конденсата в теплообменнике; значительная продолжительность процесса нагрева продукта; большие энергозатраты на нагрев всего объема резервуара; неравномерность нагрева из-за нерационального направления тепловых потоков в резервуаре [Едигаров С.Г. и др., 1982]. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является резервуар для масла при низких температурах содержащий: днище, обечайку, горловину, крышку, патрубок, грузовую скобу, съемную опору, кран, нагревательные элементы в виде набора джет-труб, устанавливаемых параллельно на равном расстоянии друг от друга в нижней части резервуара, соединенные подающим и обратным трубопроводами [Патент РФ №162241]. По подающему трубопроводу теплоноситель (горячая вода, острый пар и т.п.) устремляется к подключенному к нему набору металлических труб, где в зоне контакта металлический герметически запаянный корпус нагревается. Под действием температуры теплопроводник, закачанный под вакуумом во внутреннюю полость труб, находящийся в зоне испарения, нагревается и быстро начинает испаряться. Образующийся пар, заполняя объем корпуса труб, поступает в зону конденсации, отдает там тепло нагреваемому маслу и конденсируется. Недостатком этой конструкции является низкая эффективность системы обогрева, обусловленная неравномерностью распределения температуры на поверхности трубы, отсутствием возможности регулировки температуры теплоносителя от окружающей среды, проблемой возврата водяного конденсата, увеличением времени разогрева, разрушением (коксованием) фракционного состава нагреваемого продукта и возможностью использовать обогрев резервуара исключительно через источники (пар, горячая вода) от стационарных котельных.
Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа.
На фиг. 1 - вид спереди на резервуар для хранения вязких нефтепродуктов.
На фиг. 2 - вид в изометрии резервуара для хранения вязких нефтепродуктов с разрезом корпуса резервуара.
Горизонтальный резервуар для хранения вязких нефтепродуктов состоит из корпуса резервуара 1, наливного патрубка 2, люка-лаза 3, сливного патрубка 4, датчика уровня топлива 5, датчика уровня температуры 6, модульных групп стеклопластиковых нагревателей 7, термомаслостойкого провода 8, вертикальных опор 9, грузовых и транспортных скоб 10, лестницы для подъема на площадку с ограждением 11, ящика управления 12, установленного на внешней стороне резервуара.
Технический результат достигается тем, что резервуар для хранения вязких нефтепродуктов функционирует на основе модульных погружных стеклопластиковых нагревателей 7, обеспечивая высокоточный и безопасный нагрев без коксования и обводнения, контроль и поддержание температуры в границах заданного технологического диапазона, без участия человека, вне зависимости от изменения температуры окружающей среды.
Отличительные признаки не встречались в своей совокупности в других технических решениях, так как в резервуаре нагреватели контактируют непосредственно с нагреваемой средой, теплопередача происходит как на внешних, так и на внутренних стенках нагревателей, обеспечивая максимальный КПД электрического нагрева.
В условиях низких температур система подогрева функционирует следующим образом: нагрев продукта осуществляется устройством, представляющим собой набор модульных погруженных стеклопластиковых нагревателей 7. В качестве нагревательного элемента используется углеродный волокнистый материал, размещаемый внутри стенки трубы. Количество нагревателей рассчитывается в зависимости от объема резервуара.
Монтаж нагревателей осуществляется на вертикальные опоры 9, вваренные в корпус резервуара 1, с помощью шпилек, в которых высверливаются крепежные отверстия, или хомутами. Нагреватели 7 устанавливаются с уклоном 4…10 градусов относительно днища резервуара для обеспечения дополнительного перемешивания продукта. Активное перемешивание нагреваемой среды в резервуаре происходит за счет совместного эффекта двух физических процессов:
- эффект свободной (естественной) конвекции, при котором нижние слои вещества нагреваются и поднимаются вверх, а верхние слои остывают и опускаются вниз. Процесс повторяется снова и снова, обеспечивая процесс передачи тепла путем перемешивания;
- эффект Вентури, при котором скорость потока вещества увеличивается при попадании внутрь нагревателя-трубы, а дополнительный нагрев вещества от внутренних стенок нагревателя значительно усиливает этот эффект.
Нагреватели соединены термомаслостойким проводом 8, по которому проходит кабель электропитания. Через ящик управления 12, на который через провода, находящиеся внутри защиты, подаются сигналы с датчика уровня топлива 5, термодатчиков 6. В начале процесса система работает на полную мощность в режиме нагрева среды. При достижении заданной температуры (задается оператором от 20 до 60°С) система переходит в режим термостатирования (поддержания температуры). Нагрев и термостатирование производится без отключения какой-либо группы нагревателей 7 путем распределения мощности нагрева по всем нагревателям, что позволяет обеспечивать равномерность прогрева вещества по всей площади прогрева в течение всего процесса его термообработки. По мере расхода продукта из резервуара, по получаемым данным датчика уровня топлива 5 происходит автоматическое отключение групп нагревателей.
Результатами использования заявляемого объекта является:
- повышение эффективности КПД электрического нагрева, которая достигается за счет того, что нагреватели устанавливаются в резервуар и контактируют непосредственно с нагреваемой средой;
- повышенная поверхность теплообмена стеклопластиковых нагревателей, чем у металлических (нихромовых), благодаря использованию нагревателей в виде трубы, тем самым теплопередача происходит как на внешней, так и на внутренней стенках нагревателей;
2
- высокая устойчивость от разрушения (коксования) фракционного состава нагреваемого продукта за счет малой удельной поверхностной мощности нагревателей 0,6-0,8 Вт/см;
- продолжительный срок службы погружных стеклопластиковых нагревателей в отличие от нихромовых;
- снижение расхода электроэнергии по сравнению с нихромовыми нагревателями.
Источники информации
1. Проектирование и эксплуатация нефтебаз и АЗС: учеб. пособие / В.В. Шалай, Ю.П. Макушев. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2010.
2. Едигаров С.Г., Михайлов В.М., Прохоров А.Д., Юфин В.А. Проектирование и эксплуатация нефтебаз: Учебник для вузов. - М: Недра, 1982.
3. Патент РФ №162241.
4. СНиП 1.11-93. Нормы проектирования. Склады нефти и нефтепродуктов, 1993.