X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Нефтяные месторождения могут находиться в северных регионах с отрицательными среднегодовыми температурами, где добычу нефти и ее транспортировку приходится решать в сложных условиях вечной мерзлоты. Здесь на первый план решения проблемы транспортировки нефти выходит задача не столько ее доставки к потребителю, сколько поддержания необходимой положительной температуры нефти в трубе, что обеспечит достаточную для транспортировки нефти степень её вязкости.

В промышленности используются следующие виды обогрева технологических трубопроводов: обогрев трубопроводов обогревающими спутниками (теплоспутниками), обогрев трубопроводов в паровой рубашке, электро-обогрев трубопроводов. В зависимости от технических требований или от климатических условий в проекте обогрева трубопроводов может преобладать один из этих видов обогрева. Во многих случаях 40 % трубопроводов в проекте обогреваются теплоспутниками, а иногда этот показатель может достигать порядка 50 % [1].

Подогрев при помощи спутников (паропровод, горячий водопровод и др.) используется на нефтебазах, перекачивающих станциях, нефтеперерабатывающих заводах, где теплопроводы и трубопроводы для высокозастывающих продуктов укладываются в один канал и изолируются. При большой протяженности подогрев при помощи теплоспутников естественно будет иметь высокую стоимость, поэтому для магистральных трубопроводов он не применяется [2].

Трубопроводы со спутниками выполняют в виде трубы, которую прокладывают рядом с основным обогреваемым трубопроводом. Спутники по конструкции бывают одиночные, состоящие из двух или трех труб, в виде спирали, навитой на основной трубопровод, и в виде двухканальной трубы специального профиля. Наиболее широко применяют одиночные трубы-спутники, которые размещают параллельно основному трубопроводу снизу или сбоку. Диаметр спутников определяется тепловым расчетом и обычно равен 20...50 мм.

Для обогревающих спутников с давлением до 10 кгс/см² наряду с бесшовными трубами применяются электросварные. При давлении больше 10 кгс/см² , а также для спутников, имеющих большое количество гибов (например, при обогреве трубопроводов с большим количеством фланцевых соединений), независимо от давлений применяют бесшовные трубы.

При горизонтальном расположении трубопровода спутники устанавливают под ним (при двух – трех спутниках – симметрично вертикальной оси), при вертикальном – в виде спирали.

Трубопроводы спутника (рисунок 1) обычно закрепляют к основному трубопроводу на хомутах 3 или вязальной проволокой через каждые 0,4...0,5 м. При этом труба – спутник 4 должна плотно прилегать к основному трубопроводу. В местах установки арматуры и фланцев 2 трубу – спутник изгибают и делают компенсатор 5 с фланцевым разъемом, чтобы можно было разбирать и ремонтировать соединение.

Неподвижные крепления трубопроводов для спутников необходимо выполнять на общей опоре с основным трубопроводом.

Крепление обогревающих спутников к опорам и обогреваемому трубопроводу должно обеспечивать свободную дополнительную компенсацию тепловых удлинений спутника. В необходимых случаях на обогревающих спутниках предусматривают дополнительные компенсирующие устройства.

Для укладки обогревающих спутников с условным проходом 40 и 50 мм снизу трубопровода делают вырез в подвижных и неподвижных опорах [3].

Обогреваемый трубопровод изолируют вместе со спутником гибким теплоизоляционным материалом.

Тепловая изоляция трубопроводов с обогревающими их спутниками предусматривает их совместную прокладку в общей теплоизоляционной конструкции ( рисунок 2).

Рисунок 1 − Схема участка трубопровода со спутником: а − на горизонтальных участках трубопровода, б − в месте установки арматуры;

1 – обогреваемый трубопровод; 2 – фланец; 3 – хомуты; 4 – труба-спутник; 5 – компенсатор спутника; 6 – арматура; 7 – спуск конденсата

Рисунок 2 − Конструкции тепловой изоляции трубопроводов с обогревающими их паровыми и водяными спутниками: а) с одним спутником; б) с двумя спутниками

1 − диаметр обогреваемого трубопровода; 2 − диаметр спутника; 3 − толщина теплоизоляционного слоя; 4 − длина линейного участка образующей в конструкции; 5 − длина образующей для конструкции с одним и с двумя спутниками; 6 − угол в конструкции с одним спутником (угол в конструкции с двумя спутниками); 7 − угол в конструкции с одним спутником (угол в конструкции с двумя спутниками); 8 − длина линейного участка образующей в конструкции с двумя спутниками.

Конструктивные решения тепловой изоляции определяются числом спутников и их расположением относительно трубопровода в конструкции. Применяются системы обогрева, предусматривающие частичный и полный обогрев трубопровода. Для повышения эффективности теплообмена между спутником и трубопроводом применяются конструктивные решения (распорки, подкладки), обеспечивающие максимальное использование теплоотдающей поверхности спутника и тепловоспринимающей поверхности трубопровода в пространстве, ограниченном теплоизоляционной конструкцией. Для снижения тепловых потерь через участок теплоизоляционной конструкции, контактирующий с воздухом в пространстве, ограниченном теплоизоляционной конструкцией, за счет уменьшения радиационной составляющей теплового потока, могут применяться внутренние обкладки (экраны) из алюминиевой фольги толщиной 0,1 мм или фольгированных листовых и рулонных материалов, с учетом допустимой температуры их применения [4].

Теплоносителем в обогревающих спутниках может быть теплофикационная вода, горячая вода, подготавливаемая в бойлерных специально для обогрева, пар, электроэнергия. Выбор теплоносителя определяется технико-экономическими показателями [5].

Чаще всего теплоносителем в обогревающих спутниках является насыщенный пар давлением 3—10 ат. Количество спутников, их диаметр, а также параметры греющего пара выбираются в зависимости от диаметра обогреваемого трубопровода.

Установка паровых спутников обходится дешевле, их ремонт относительно несложен, кроме того, предупреждается возможность взаимного загрязнения сред [6].

Однако опыт эксплуатации нефтехимических производств показывает, что использование водяного пара в качестве теплоносителя для обогревающих спутников способствует снижению надежности и безопасности работы материалопроводов.

Из изложенного следует, что нужно максимально ограничить применение водяного пара в качестве теплоносителя для обогревающих спутников.

Внедрение обогревающих спутников с использованием горячей воды (теплофикационной) в качестве теплоносителя и усовершенствование их конструкции повышает надежность и безопасность эксплуатации материалопроводов [7].

Применениеобогревающих спутников для обогрева трубопроводов во многих случаях является единственно возможной мерой предотвращения замерзания жидкостей при их транспортировке зимой. Однако во многих случаях при недостаточно внимательном обслуживании и контроле происходит конденсация греющего пара и замерзание воды в теплоспутниках, что может привести к тяжелым последствиям при аварии. Поэтому применение обогревающих спутников требует постоянного обслуживания и контроля необходимой подачи теплоносителя. Чтобы трубы - спутники не смогли послужить источником аварии, их конструкции должны быть надежного исполнения.

Испытание и приемка систем трубопроводов − спутников производятся в соответствии с «Правилами устройства и эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды», утвержденными Госгортехнадзором как трубопроводов, относящихся к IV категории [8].

Список литературы

Кохов Т.А. Программный комплекс проектирования обогрева технологических трубопроводов тепловыми спутниками для систем автоматизированного проектирования.// Программные продукты и системы № 4 (112), 2015, Тверь, 244-248 с.

Земенков Ю.Д., Васильев Г.Г., Дудин С.М. Справочник инженера по эксплуатации нефтегазопроводов и продуктопроводов. Москва: Инфра-Инженерия, 2006. — 928 с.

Тавастшерна Р.И. Монтаж технологических трубопроводов. Учебник для проф. - техн. учеб. заведений. Изд. 3-е, испр. и доп. М.: Высшая школа, 1975. — 295 с.

СП 61.13330.2012 Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов. Актуализированная редакция СНиП 41-03-2003 (с Изменением N 1)

Бережковский М.И. Трубопроводный транспорт химических продуктов - Ленинград : Химия, Ленинградское отделение, 1979. — 237 с.

Бэмфорт А. В. Промышленная кристаллизация. Пер. с англ. канд. техн. наук Л. М. Матусевича. - Москва : Химия, 1969. — 239 с.

Брейман М. И. Безопасная эксплуатация оборудования на открытых площадках. М.: Химия, 1978. — 208 с.

Севастьянов М.И. Технологические трубопроводы нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов. Справочное пособие. Под ред. канд. техн. наук М.А. Берлина. — Москва: Химия, 1972. — 312 с.

Код для цитирования: Скопировать