Обогрев резервуаров и емкостей

Компенсация тепловых потерь, чтобы поддержать нужную температуру жидкости в резервуаре – это основное назначение системы обогрева резервуара. Резервуары бывают разнообразной формы, объёма и конструктивного исполнения. Их можно классифицировать следующим образом:

1. Форма – сферическая, прямоугольная и цилиндрическая
2. Тип – вертикальный или горизонтальный резервуар
3. Исполнение опор резервуара – на люльках; на столбчатых опорах; на скобах; на бетонной плите; на земле
4. Исполнение торцевых днищ – плоские, блюдцеообразные, сферические, пирамидальные, конические
5. Размещение – полностью закопаны в грунт, частично в грунте, над землёй, в помещении
6. Исполнение теплоизоляции – теплоизолированные опоры, опоры без теплоизоляции, изоляция по всей поверхности, частичная теплоизоляция
7. Наличие арматуры – лестницы, люки, вентили, уровнемеры, клапаны

Чаще всего используются резервуары цилиндрической формы. Это связано с тем, что цилиндрические резервуары проще изготовить, смонтировать, они обладают большей механической устойчивостью и меньшей площадью поверхности стенок при равном объёме.

Все резервуары для выравнивания давления оснащаются арматурой для «дыхания», а также устройствами приёма-отпуска. Для резервуаров под нефть и нефтепродукты с температурой вспышки меньше 120 градусов на вентиляционные патрубки устанавливаются огневые преградители. Помимо дыхательной арматуры на крышках резервуаров также устанавливаются технологические и световые люки. Люки позволяют выполнять обслуживание и необходимые замеры, контроль.

Если резервуар имеет ширину не менее 3 метров и он обсыпан, не менее чем на 200 мм, выше максимально допустимого уровня жидкости, или он заглублён в грунте, при этом минимальная планировочная отметка прилегающей территории находится выше, не менее чем на 200 мм, наивысшего уровня хранящийся жидкости, то такой резервуар называется подземным. Если минимальная планировочная отметка прилегающей территории на одном уровне или ниже днища в пределах 3000 мм, то такой резервуар называется надземным.

Расчёт системы обогрева резервуара, ёмкости

Резервуарные хозяйства являются неотъемлемой частью технологических комплексов предприятий нефтегазовой, перерабатывающей отраслей промышленности и энергетики. Используемые для хранения жидкостей, обеспечивающих производственные процессы, резервуары, как и прочие технические сооружения, нуждаются в обогреве. Наиболее рациональным техническим решением задач такого рода является применение систем кабельного обогрев резервуара.

Данный вид обогрева имеет ряд преимуществ, среди которых следует выделить меньшую энергоемкость в сравнении с обогревом открытым острым паром, простоту монтажа и контроля над процессом обогрев резервуара. Использование саморегулирующихся нагревательных кабелей исключает возможность перегрева как этих кабелей, так и обогреваемых поверхностей, что и делает кабельный электрообогрев самым востребованным техническим решением задач по поддержанию температуры (разогреве) жидкостей, содержащихся в резервуарах.

Чтобы рассчитать необходимую мощность системы электрообогрева резервуара греющим кабелем, сначала нужно определить тепловые потери. Для их подсчёта нужно рассмотреть несколько механизмов теплопередачи. Это тепловое излучение, теплопроводность и конвекция. Часто арматура и опоры резервуара не имеют тепловой изоляции, поэтому именно они вносят значительный вклад в потери тепла. Бывает, что для экономии тепловой изоляцией покрывают не весь резервуар, а только часть боковых стенок и крыши, так как заполняется не весь объём. Всё это нужно учесть в расчётах.

Необходимая мощность обогрева рассчитывается исходя из теплотехнического расчета резервуара и определяется по формуле:

Q = k_зап х (Q_стиз + Q_ст + Q_осн + Q_оп + Q_кр + Q_л + Q_ло) , где

• k_зап – коэффициент запаса
• Q_стиз – теплопотери через стенки резервуара с тепловой изоляцией
• Q_ст – теплопотери через стенки резервуара без тепловой изоляции
• Q_осн – теплопотери через основание резервуара
• Q_оп – теплопотери через опоры резервуара
• Q_кр – теплопотери через крышку резервуара
• Q_л – теплопотери через люки резервуара
• Q_ло – теплопотери через лестничные опоры резервуара

Значения удельных тепловых потерь определяется специалистами компании «Кабельные Системы и Технологии» при помощи специально разработанного программного комплекса методом постройки тепловой модели резервуара.

Пример расчёта

Рассмотрим на примере методику расчета необходимой мощности обогрева для вертикального цилиндрического резервуара хранения воды.

Материал резервуара – сталь теплопроводностью 56 Вт/м². Материал теплоизоляции — минеральная вата теплопроводностью 0,05 Вт/м².

Таблица 1. Конструктивы: обогрев резервуара

Значения температур, используемые в расчете:

• Т, абсолютная минимальная (-46°С)
• Т_макс, окружающей среды (+18°С)
• Т_пуск, минимальная температура запуска системы обогрева (-20°С)
• Т, требуемая температура продукта (+10°С)
• Т_макс, максимальная допустимая температура продукта (+20°С)

Для определения тепловых потерь данного резервуара выстраивается осесимметричная модель. Расчетные результаты тепловых потерь представлены в Таблице 2.

Таблица 2. Тепловые потери вертикального резервуара

На основании представленных данных (Таблица 2) сумма тепловых потерь по результатам моделирования составила 10362 Вт. С учетом коэффициента запаса необходимая мощность системы кабельного электрообогрева для данного резервуара составит 14092 Вт.

При выборе марки саморегулирующегося нагревательного кабеля следует учитывать вид жидкости. В данном случае это вода, поэтому возможно использование нагревательного кабеля с оболочкой из термопласта. Однако, в случаях, когда резервуар предназначен для хранения нефтепродуктов и прочих горюче-смазочных материалов, следует использовать нагревательный кабель с оболочкой из фторполимеров, стойких к химическим воздействиям.

После расчета необходимой мощности обогрева, а также количества и типа нагревательного кабеля производится подбор элементов системы управления электрообогревом, подсистемы крепления нагревательного кабеля и соединительных коробок на обогреваемом резервуаре, а также элементов системы питания.

Монтаж нагревательных секций на задвижках

Ниже представлен пример монтажа греющего кабеля на задвижках резервуаров и емкостей. Петля вокруг задвижки выполняется каждой ниткой греющего кабеля.

Обогрев горизонтального резервуара

Монтаж системы обогрева горизонтального резервуара выполняется согласно специальной инструкции по монтажу саморегулирующихся нагревательных лент на резервуаре. Специалисты компании ООО «КСТ» предоставляют данную инструкцию вместе с готовым проектом по электрообогреву.

Нагревательные секции допускается монтировать при температуре окружающей среды до -40 °С, однако следует учесть, что минимальный радиус однократного изгиба кабеля должен быть более 105 мм. Сопутствующее и другое электрооборудование следует монтировать согласно паспортным требованиям изделий.

Горизонтальный резервуар должен быть изолирован минеральной ватой. Толщина минеральной ваты должна быть не менее 80 мм, плотность от 100 до 150 кг/м³, а теплопроводность не больше 0,05 Вт/(м * °С).

Обогрев вертикальных резервуаров

К электрообогреву, радиусу изгиба, температуре монтажа, размерам и типу теплоизоляции вертикальных резервуаров предъявляются такие же требования, как и к горизонтальным резервуарам. Монтажные работы проводятся в соответствии технологической инструкции по монтажу, требованием проектной документации и ПУЭ.

Заказать электрообогрев резервуаров и емкостей

Специалистами компании «Кабельные Системы и Технологии» были сданы в эксплуатацию десятки резервуарных хозяйств с внедренными системами кабельного электрообогрева на основе саморегулирующихся нагревательных лент. Мы всегда открыты для диалога, будем рады оказать содействие в выборе оптимальных и проверенных технических решений!

Для получения технико-коммерческого предложения и разработки базового проекта, просим Вас заполнить опросный лист по обогреву резервуаров: