Трубопроводный подогреватель

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 4 Е 17 0 1/18 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 48но-исследовао транспорту льский риродиден нко,ДО ЕВАрубо спол овод- овано относитсяможет быт ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ. ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Всесоюзный научи проектный институт пного газа(57) Изобретениекному транспорту и ь ЯО 1448165 А 1 для подогрева нефтепродуктов. Цель изобретения - утилизация тепла уходящих газов за счет подогрева нефти тепловыми трубами. Теплообменник выполнен из тепловых труб со съемным оребрением, зона испарения которых установлена в потоке уходящих газов, а зона конденсации - в потоке нефтепродуктов. Кроме того, во входных патрубках нагреваемой и греющей сред установлены регуляторы - турбулизаторы потока ирисового типа, а в корпусе второго газового контура установлены поворотные шиберы, связанные с регулятором расхода вязкой жидкости и датчиком температуры, при этом в корпусе первого нефтяного контура установлены перегородки с продольными гофрами и отверстиями. 3 з. п, ф-лы, 3 ил.Изобретение относится к нефтяной и нефтехимической промышленности, а именно к подогревателям высоковязкой жидкости, и может быть использовано для подготовки к перекачке высокопарафинистых нефтей и нефтепродуктов при их трубопроводном транспорте.Цель изобретения - утилизация тепла уходящих газов.Подогрев нефтепродуктов осуществляют с помощью тепловых труб, установленных в " трубопроводе, Подогреватель расположен на оси магистрального трубопровода и содержит корпус, состоящий из первого контура в виде неравномерного тройника, два отвода которого расположены с разносом осей и 1 соединены с линейной частью трубопровода, а третий отвод установлен для ввода тепловых труб, и второго контура, представляющего равнопроходный тройник, диаметром больше диаметра магистрального трубопровода, два отвода которого соединены с бай пасным газоходом газовых турбин, а третий установлен для ввода тепловых труб, соединенных стыкующей обечайкой, патрубками ввода и вывода нагреваемой и греющей среды. В предлагаемом устройстве вместо 2 существующих традиционных трубчатых теплообменных поверхностей, находящихся в высокотемпературном потоке уходящих газов, применен пучок тепловых труб с комбинированным оребрением: в зоне испарения внутреннего теплоносителя - спиральное с 0 относительным шагом 1=0,032 д, в зоне конденсации - винтовое с шагом Т=2 д, закрепленный в трубной доске в шахматном порядке, причем участки тепловых труб, находящиеся в корпусе второго контура, привариваются к трубной доске автоматической 35 сваркой, а участки, находящиеся в корпусе первого контура, припаиваются к их выступающим концам. Трубная доска образует в корпусе подогревателя полость нагрева высоковязкой жидкости и полость охлаждения греющего газа. Подводящие патрубки снабжены регуляторами - турбулизаторами расхода сред ирисового типа с приводом, завихряющим поток на входе и передающим ему вращение вокруг оси трубопровода.Полость нагрева жидкости разделена двумя перегородками на три отсека. Вторая перегородка в нижней части имеет перепускные отверстия для устранения застойной зоны и улучшения тепломассообмена. Во втором контуре охлаждения газов расположены поворотные на 90 шиберные перегородки, 50 регулирующие подачу потока греющих газов в контур. Регуляторы-турбулизаторы сред, поворотные шиберы связаны с датчиком температуры нагреваемой вязкой жидкости.Разность давлений до и после регулятора создается вследствие того, что регулятор работает как дроссельное устройство, выполняя функцию регулятора давления после себя, что предохраняет трубопровод от повышения давления и, следовательно, разрушения и определяет расход среды с заданными параметрами, Применение тепловых труб в качестве теплообменных элементов подогревателя позволяет практически исключить пожаро-взрывоопасность при подогреве нефтей, значительно уменьшить их температурные деформации, увеличить производительность нагрева.Винтовое оребрение тепловых труб, выполненное в виде шнека с относительным шагом 1=2 д, создает противоположное направление закрутки в зоне нагрева вязкой жидкости, увеличивает перемешивание и турбулентность потока в зоне нагрева, а в последствии и тепломассообмена, уменьшает возможность загрязнения поверхностей нагрева, что повышает теплопроизводительность и экономичность подогревателя на весь срок службы при сохранении расчетных параметров.Для осуществления регулирования параметров сред с минимальными потерями во входных патрубках устанавливаются регуляторы-турбулизаторы потока сред, которые изготавливаются по принципу ирисовых заслонок и, которые закручивая потоки сред, подвергают их турбулизации пропорционально расходным характеристикам. Закрученный в объеме корпуса первого контура поток нефти на выходе из решетки тепловых труб выравнивается и дальше в нефтепроводе имеет место ламинарный режим течения, при этом в периферийном слое нагретая нефть выполняет роль смазки, облегчая ее транспортировку, в связи с чем уменьшается гидравлическое сопротивление при перекачке. Турбулизация потока нефи в корпусе первого контура, наряду с увеличением локальных значений скоростей, обеспечивает равномерное распределение сред в межтрубном пространстве по поверхности трубного пучка, что повышает коэффициент теплопередачи при одновременном снижении сопротивлений, габаритов, массы подогревателя заданной производительности.С целью удешевления конструкции и удобства монтажа корпус второго контура выполнен в виде равнопроходного тройника с присоединительными фланцами к патрубкам, С целью расширения регулирования параметров газового потока в корпусе второго контура расположены дополнительные поворотные на 90 шиберные перегородки, связанные с регулятором расхода вязкой жидкости или датчиком температуры на ее выходе. С целью повышения технологичности изготовления и возможности применения автоматизированной приварки оребренных труб к трубной доске винтовое оребрение может быть съемным и насаживается после сварки, Участки тепловых труб пучка, находящиеся в корпусе второго контура, жестко привариваются к трубной доске, а участки тепловых труб, находящиеся в корпусе пер 144865вого контура, припаиваются к их выступающим концам. Подогреватель используется для подогрева жидкости в прямом направлении перекачки и позволяет вести ее перекачку через устройство без остановки и подключения промежуточной насосной.На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый подогреватель, разрез; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез; на фиг. 3 - перегородка, вид сбоку.Подогреватель содержит входной. патрубок 1 с регулятором-турбулизатором 2 расхода нефтепродуктов, присоединенный к корпусу 3 первого контура фланцами 4 и к нефтепроводу 5, трубный пучок тепловых труб 6 первого контура и трубный пучок 7 второго контура, трубную доску 8, обечайку 9, соединяющую с помощью фланцев 10 корпус 3 первого контура с корпусом 11 второго контура, присоединенный к обечайке 9 фланцами 12 патрубок 13 отвода нефтепродуктов в трубопровод (нефтепровод) 5, перегородки 14 и 15, расположенные между рядами тепловых труб 6 первого контура перепускные отверстия 16 в перегородках 14 и 15, дренаж 17, датчик - сигнализатор 18 снижения температуры нефтепродуктов, входной патрубок 19 для ввода газового потока, присоединенный к корпусу второго контура 11 фланцами 20, регулятор-турбулизатор 21 газового потока, соединенный фланцами 22 с газоходом 23, поворотные шиберы 24, с приводным регулируемым механизмом 25, патрубок 26 для выброса газового потока в выхлопной газоход, воздушник 27, дистанционирующие пластины 28,Подогреватель работает следующим образом.Нагреваемую. высоковязкую жидкость из нефтепровода 5 через входной патрубок 1 регулятор-турбулизатор 2 направляет в межтрубное пространство первого отсека корпуса 3 первого контура тепловых труб 6, где в зоне конденсации частично нагревают, затем направляют во второй и третий отсеки трубного пучка тепловых труб 6, где нагревают до расчетной температуры и через выпускной патрубок 13 выводят из подогревателя, В межтрубное пространство корпуса 11 второго контура тепловых труб 7 по входному патрубку 19 из газохода 23 через регулятор-турбулизатор 21 направляют теплоноситель, например выхлопные газы газовой турбины, которые, двигаясь в межтрубном пространстве, отдают тепло тепловым трубам в зоне испарения из внутренней жидкости и охлаждаясь в зоне конденсации внутренней жидкости тепловых труб, отводятся через выходной канал газо- хода в атмосферу. При прохождении потоков через регуляторы-турбулизаторы 2 и 21 как и по. межтрубному пространству трубного пучка с оребренными трубами 6 и 7 создаютая турбулентные вихри, что увеличивает скорость движения теплоносителей и интенсивность тепломассообмена, увеличивает равномерное распределение теплоносителей в объеме пучка, что повышает коэффициент теплопередачи и обеспечивает компактность конструкции,Заполнение устройства нагреваемой вязкой жидкостью при подготовке к работеосуществляют следующим образом.Из нефтепровода 5 через патрубок 1 иОрегулятор-турбулизатор 2 поступающей жидкостью постепенно заполняют последовательно межтрубное пространство первого отсекакорпуса 3 первого контура тепловых труб 6,затем пространство второго и третьего отсеков и весь объем устройства, вытесняя15 воздух через воздушник 27, причем удаление воздуха из верхних полостей первого ивторого отсеков контура тепловых труб 6обеспечивается при помощи перепускныхотверстий 16 в первой перегородке 15, приэтом заранее открывают регулятор-турбулиза20 тор 21 газового потока на входе в патрубок 19 ввода газового потока и тепловые трубы находятся в горячем состоянии,что создает на их поверхности текущуюнефтяную пленку.25 Слив жидкости из подогревателя при егоотключении по нефти осуществляют приоткрытом воздушнике 2 через дренаж 7 ичерез выпускной патрубок 13. причем сливиз первого отсека во второй, а из второго втретий производят при помощи нижних пе 30 репускных отверстий 16, Последние в перегородках 14 и 15 (не более 20 мм) обеспечивают полную сливаемость жидкости из подогревателя и не влияют на режим его работы вследствие незначительного общегогидравлического сопротивления подогрева 35 теля и, следовательно, небольшого перетокажидкости.Сборку подогревателя производят присоединением к трубной доске 8 с помощьюавтоматической сварки тепловых труб 7 вто 4 О рого контура, находящегося в камере корпуса 11 охлаждения газа, и с помощьюпайки труб трубного пучка первого контура 6 к выходным концам труб второго контура 7, находящихся в камере корпуса 3 подогрева нефти. Затем на торцах трубного пуч 45 ка тепловых труб устанавливают дистанционирующие пластины 28. Сваренный с трубной доской 8 и раскрепленный пластинами 28 пакет теплообменных труб устанавливают в корпус 11 второго контура, фиксируют в своей средней части обечайкой 950 с выходным патрубком 23. Поворотные гофрированные шиберы 24 с приводным механизмом 25 устанавливают в корпусе 11 свозможностью поворота на 90.На корпусе 3 первого контура 6 устанавливают с помощью сварки входной патру 55бок 1, а также перегородки 14 и 15. Затемкорпус 3 с помо 1 цью фланцевого соединения 10 крепят к обечайке 9, входные патрубки 1 и 19 через установленные регулято 14481655ры-турбулизаторы 2 и 21 к фланцевым соединениям 4 и 22 магистрального нефтепровода 5 и газоходу 23, а выходные патрубки 13 и 26 также с помощью фланцевых соединений 22 крепят к нефтепроводу 5 и газо- ходу 23,Формула изобретения1, Трубопроводный подогреватель преимущественно при транспорте нефти, содержащий трубчатый корпус с установленными в нем теплообменниками и патрубки подвода и отвода греющего газа и нагреваемой вязкой жидкости, отличающийся тем, что, с целью утилизации тепла уходящих газов, корпус имеет первый и второй контуры, теплообменники выполнены из оребренных тепловых труб, зона испарения которых установлена в потоке уходящих газов, а зона конденсации - в потоке нефти, при этом зоны 6разделены трубной доской, на которой в шахматном порядке закреплены тепловые трубы,2, Подогреватель по п. 1, отличающийся тем, что, с целью регулирования расхода во входных патрубках нагреваемой жидкости и греющего газа, установлены регуляторытурбулизаторы потока ирисового типа.3. Подогреватель по п, 1, отличающийся тем, что, с целью регулирования газового потока, в корпусе второго газового контура установлены поворотные шиберы, связанные с регулятором расхода жидкости, и датчик температуры.4, Подогреватель по п, 1, отличающийся тем, что, с целью интенсификации тепло- обмена, в корпусе первого нефтяного контура установлены перегородки с продольными гофрами, причем в верхней части первой и нижней части второй имеются перепускные отверстия.Сост Техред Тираж омитета Ж - 35 еское пр 1 б 1 б 1 б 1 б б 1 б 1 б Фмд,