Нефть - главное богатство
России

Электрический подогрев


Электроподогрев применяется для нефтепродуктов с высокой температурой воспламенения и коксования, обводнение которых недопустимо. Наиболее целесообразно применение электроэнергии для подогрева масел и других высоковязких нефтепродуктов. Подогрев осуществляется переносными погружными электрогрелками (электронагревателями сопротивления). При пользовании электрогрелками необходимо обеспечить температуру поверхности проводников на 10-20°С ниже температуры воспламенения нефтепродукта во избежание воспламенения его паров при обнажении электрогрелки.

Применение переносных погружных электрических подогревателей имеет существенный недостаток, являющийся общим недостатком для всех типов погружных подогревателей. Процесс разогрева осуществляется из середины разогреваемой среды, и тепловой поток направлен от середины к периферии. Это обстоятельство вынуждает для обеспечения слива нефтепродукта разогревать весь объем его до необходимой температуры. При сопоставлении такого процесса разогрева с процессом, имеющим место в вагонах-цистернах с паровыми «рубашками», нетрудно усмотреть существенное различие между ними. В первом случае разогревается весь объем нефтепродукта, а во втором только пограничный слой, соприкасающийся со стенками вагона-цистерны. Расход тепла в первом случае будет в несколько раз больше. Разница в величине расхода тепла определяется сопоставлением объема вагона-цистерны и объема пограничного слоя.

Для осуществления слива вязкого нефтепродукта из вагона-цистерны с подогревом электрической грелкой требуется 4 подогревателя суммарной мощностью 140 квт. Для разогрева маршрута из 40 вагонов-цистерн требуется мощность в 5600 квт. Подвод такой мощности трудно обеспечить на нефтебазах, так как их потребление электроэнергии значительно меньше, В связи с этим применение погружных электрических подогревателей возможно при сливе одиночных вагонов-цистерн.

Электрогрелки представляют собой фарфоровые цилиндры (катушки) с намотанным на них проводником, предназначенным для нагрева. Фарфоровые цилиндры нанизываются на стальные прутья, скрепленные с каркасом. Концы проводников выводятся к контактам на панели и соединяются на «звезду» или «треугольник». Грелка для предохранения ее электрической части от механических повреждений помещается в металлический кожух с прорезями.

Электроснабжение подогревательных установок должно выполняться с учетом правил безопасности электро сооружений. Все металлические части эстакад, распределительные ящики групповых щитков, аппаратура сети и рельсы подлежат обязательному заземлению. Кроме того, рельсы сливного тупика отделяют от общих путей изолированными стыками. Провода, подводящие ток к электрогрелкам, заключаются в бронированные резиновые трубки.

Электроиндукционный подогрев

Наиболее эффективным методом подогрева с поверхности емкости является индукционный нагрев, заключающийся в сообщении тепла нагреваемой среде циркуляцией индуктированных в ней электрических токов.

Индукционный нагрев производится при помощи соленоида, выполненного из проволоки с малым омическим сопротивлением (медь, алюминий), внутри которого помещается подлежащая нагреву емкость или трубопровод с нефтепродуктом. Через соленоид пропускается электрический ток,, который создает вокруг соленоида переменное магнитное поле, индуктирующее в стенках обогреваемого трубопровода или сосуда вторичный ток, преобразующийся в тепло.

По предложению А. А. Романова, А. Д. Гольдмана, С. Н. Зонова и М. Н. Каюкова на 1-ой ГЭС в Ленинграде экспериментально исследован разогрев мазута в вагонах-цистернах методом электроиндукции. Исследования дали положительные результаты, на основе которых сооружена промышленная установка.

При индукционном нагреве:

  • устраняется обводнение котельного топлива;
  • время слива сокращается в 2,5-3 раза по сравнению с продолжительностью слива при подогреве паром;
  • обеспечивается слив котельного топлива без остатков;
  • улучшаются условия труда обслуживающего персонала и создаются условия для автоматизации установки.

Показатели индукционного нагрева очень близко сходятся с показателями, характеризующими слив из вагонов-цистерн 1 с паровой «рубашкой». Электроиндукционный подогреватель (см. изображение) состоит из двух отдельных каркасного типа полуцилиндров 2 и 3, изготовленных из полосовой стали, на которых смонтирована электрообмотка из медного или алюминиевого провода 4 сечением 95-150 мм2. Каждый провод, смонтированный на полуцилиндрическом каркасе, имеет вид полукольца, верхний и нижний концы которого имеют штекерные контакты 5.

Полуцилиндры с проводами крепятся на металлических рамах 6, имеющих по две пары колес, служащих для передвижки левого и правого полуцилиндров к цистерне, когда требуется подогрев стенок, и для обратной откатки их от цистерны после подогрева и слива мазута.

При соединении полуцилиндров все полукольца проводов, расположенные группами по длине цистерны, соединяются при помощи штекерных

контактов, образуя целые витки обмотки. Штекерные контакты каждой группы собраны на жестких изоляционных кольцах. Полуцилиндрические каркасы с обмоткой, установленные на тележках, передвигаются к цистерне и в свое первоначальное положение с помощью механизмов с электроприводом.

К обмоткам подводится электрический ток промышленной частоты, напряжением 120-220-380 в, однофазный или трехфазный в зависимости от принятой схемы соединения групп обмотки.

Электроиндукционный подогреватель для вагонов-цистерн 1 Ленинградской ГЭС: а - подогреватель до наложения обмотки на вагон-цистерну; б - подогреватель в рабочем положении

Конструкция отдельных узлов устройства и выбор наиболее рациональной схемы наложения обмоток по цистерне приняты после проведенных многочисленных опытов на макетах, в лабораторных условиях и на натуральной железнодорожной цистерне, наполненной мазутом.

Разогрев мазута марки 100 производился в цистерне грузоподъемностью 50 т при -15° С и сильном северном ветре. На цистерне были смонтированы три группы витков обмотки, по 25 витков в группе. На обмотки, соединенные в треугольник, было подано напряжение 220 в; подведенная мощность составляла 160 квт, сила тока в линии 700 а, в фазах 700/3 а. Сливной прибор был открыт через 1 ч после включения нагрева. Слив продолжался 5 ч. Нагрев стенок котла индукцией доходил до 80-100° С. Внутренняя поверхность стенок самоочищается; остатков мазута в вагоне-цистерне не было.

Стоимость подогрева электроиндукционным методом по сравнению с подогревом открытым паром, по данным 1 ЛГЭС, оказалась ниже в 3-3,5 раза.

Недостатком метода индукционного нагрева является значительный расход электроэнергии в связи с большими потерями тепла в окружающую среду.