Подогрев в теплообменных аппаратах.

Теплообменные аппараты для подогрева нефти и нефтепродуктов применяются при местном подогреве, в централизованных подогревательных пунктах и при путевом подогреве. Теплообменные аппараты являются трубчатыми подогревателями. Конструкции теплообменных аппаратов разнообразны.

Процесс теплопередачи в теплообменных аппаратах улучшается по сравнению со змеевиковыми подогревателями в несколько раз (до 3 ÷ 6) за счет создания повышенных скоростей движения и турбулентности в потоке обменивающихся теплом сред.

Теплообменники, применяющиеся в нефтяной промышленности, нормализованы. На рисунках 7 (фото 2) и 8 показаны теплообменники, которые наиболее часто применяются для подогрева нефтепродуктов.

Рис. 7. Кожухотрубчатый теплообменник

Фото 2. Кожухотрубчатый теплообменник

Рис. 8. Подогреватель топлива секционный типа ПТС:

1 и 2 – опоры неподвижные; 3 – клапан выхода топлива; 4 – клапан входа пара;
5 – клапан выхода конденсата; 6 – клапан входа топлива; 7 – труба нагревательная;
8 – корпус подогревателя; 9 – фланец корпуса; 10 – болт; 11 – крышка; 12 – изоляция;
13 – рёбра нагревательной трубки; А и Б – вход и выход нефтепродукта; В – вход пара;
Г – выход конденсата

Теплообменники типа «труба в трубе» широко используются при разогреве нефтепродуктов. Преимущество таких теплообменников заключается в простоте конструкции, и они могут быть собраны из стандартных элементов. При необходимости поверхность теплообмена может быть увеличена за счет установки нескольких секций.

На рис. 8 показан секционный паровой подогреватель топлива ПТС типа «труба в трубе».

Горячий пар входит через клапан 4, проходит по трубе 7 и выходит через клапан 5 в виде конденсата. Проходя по трубе, пар нагревает ее и отдает теплоту через стенки трубы 7 нефтепродукту. Холодный нефтепродукт под действием перепада давления входит в подогреватель через клапан 6, а выходит через клапан 3. Нефтепродукт, проходя через кольцевое сечение подогревателя, увеличивает свою температуру, снижая вязкость и увеличивая текучесть. Массовый расход пара и нефтепродукта регулируется проходными сечениями клапанов.

При подогреве маловязких нефтепродуктов целесообразно применение схемы циркуляционного или направленного подогрева с централизованной теплообменной установкой. Такая схема имеет более высокие экономические показатели по сравнению с другими схемами подогрева.

Сущность ее заключается в том, что нефтепродукт, остывший в хранилище, но не утративший текучести, постепенно перекачивают насосом через теплообменную установку, направляя его далее по назначению или возвращая обратно в то же хранилище; при этом температура нефтепродукта постепенно повышается.

Применяя рассмотренный способ подогрева, можно с помощью одной централизованной теплообменной установки обслуживать крупные резервуарные парки с разными сортами нефтепродуктов. При этом значительно сокращаются капитальные затраты на устройство подогрева и снижаются эксплуатационные расходы.

Метод циркуляционного подогрева основан на передаче тепла от горячего нефтепродукта к холодному в результате их интенсивного перемешивания. Перед сливом нефтепродукта из цистерны (рис. 9) на её сливном патрубке устанавливают паровую рубашку, в которую подают пар. Это позволяет слить часть нефтепродукта, который по шлангу 4 направляется в теплообменник 10. Здесь он нагревается до 40…50°С и насосом 7 по шарнирному трубопроводу 2 через устройство 1 с раскладывающимися трубами-соплами подаётся внутрь цистерны. Поскольку горячий нефтепродукт на выходе из сопел имеет давление 1…1,2 МПа, то он интенсивно перемешивается с холодным, отдавая последнему часть своего тепла. Далее в теплообменник 10 из цистерны поступает уже смесь холодного и горячего нефтепродуктов. Она нагревается и также закачивается насосом 11 в цистерну 5. Таким образом, температура нефтепродукта в ней постепенно увеличивается. Когда она достигнет заранее установленной величины, приступают к откачке нефтепродукта в приемный резервуар. Однако часть нефтепродукта продолжает циркулировать по системе теплообменник —насос — цистерна —теплообменник, чтобы компенсировать потери тепла в окружающую среду.

Рис. 9. Циркуляционный подогрев нефтепродукта

Сущность электроиндукционного подогрева заключается в том, что вокруг цистерны при помощи обмотки, по которой пропускают переменный ток, создается электрическое поле. При этом стенки цистерны нагреваются, а тепло от них передается нефтепродукту.