Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 [ 91 ] 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121

и теплота, генерируемая в нагревательном трубопроводе, свободно переходит в нефтепровод. В то же время, поскольку ток проходит только по внутренней поверхности нагревательного трубопровода, он может быть заземлен.

Такая система путевого подогрева обладает высоким к. п. д., так как теплота от нагревательной трубы и внутреннего кабеля идет на нагрев нефтепровода. По данным испытаний разность температур нагревательной трубы и нефтепровода не превышает 283 К, выход теплоты составляет от 15 до 150 Вт на 1 м для одной нагревательной трубы. На трубопроводах большого диаметра можно укладывать несколько нагревательных труб.

8.5. ТЕПЛОИЗОЛИРОВАННЫЕ ТРУБОПРОВОДЫ

В некоторых случаях для повышения экономичности эксплуатации горячего трубопровода может оказаться целесообразным покрыть его теплоизоляцией. Изоляция снижает потери теплоты перекачиваемым продуктом, что позволяет сократить число тепловых станций. Правильный выбор материала, конструкции и толщины тепловой изоляции играет важную роль в повышении экономичности горячего трубопровода. Вначале выбирают материал и конструкцию тепловой изолящ-ш, а затем переходят к определению ее толщины. Решение последней задачи зависит от принятого критерия оптимальности или условия, которому должно удовлетворять решение (экономические критерии, недопущение застывания продукта при остановках определенной продолжительности, заданные потери теплоты).

Материалы, применяемые для тепловой изоляции, должны обладать следующими свойствами: низким коэффициентом теплопроводности, малой гигроскопичностью, малой плотностью, отсутствием химического взаимодействия с поверхностью трубопровода, негорючестью, биологической инертностью по отношению к плесени, паразитам и грызунам, термостойкостью, способностью многократно выдерживать охлаждение и нагревание, прочностью, долговечностью и однородностью. Кроме того, при выборе теплоизолирующего материала следует стремиться удовлетворить ряд дополнительных требований. Так, например, затраты на изоляцию должны быть невысокими и быстро окупаться, монтаж изоляции должен быть удобен. Обычно не удается удовлетворять все упомянутые требования. Многим требованиям, предъявляемым к изоляции трубопроводов, удовлетворяет тепловая изоляция из пенополиуретана, покрытая синтетическими пленками.

Определение оптимальной толщины изоляции является технико-экономической задачей, и в общем случае весьма сложной, поскольку приходится оптимизировать кроме толщины изоляции еще несколько параметров: температуры на выходе и входе тепловых станций, число подогревательных и насосных станций и т. п. Однако на практике с учетом опыта проектирования и эксплуатации горячих нефтепроводов задача оптимизации может быть упрощена. Во многих случаях температура нагрева Гн нефти на тепловых станциях принимается

на основании опыта эксплуатации аналогичных трубопроводов или максимально допускаемой технологическими ограничениями (начало разгонки нефти, закоксовывание труб теплообменных аппаратов и т. п.); конечная температура Гц в конце перегона между тепловыми станциями принимается для высокозастывающих нефтей на (3-5) °С выше температуры застывания, а для высоковязких нефтей - на основании опыта эксплуатации аналогичных трубопроводов. Следовательно, на перегоне между тепловыми станциями должны быть заданы потери теплоты. Исследования показали, что минимальным расход (масса) изоляции будет, если толщина ее на всей длине перегона постоянна. С увеличением толщины изоляции растут капитальные и эксплуатационные затраты на изоляцию, но одновременно снижаются теплопотери и соответственно уменьшается необходимое число тепловых станций и затраты на эти станции. Уменьшение толщины изоляции соответственно уменьшает затраты на изоляцию, но одновременно из-за увеличения потерь теплоты растут число тепловых станций и затраты на них. Оптимальным будет вариант, для которого сумма приведенных затрат на теплоизоляцию и тепловые станции будет минимальной.

В соответствии с формулой В. Г. Шухова для трубопровода длиной l и диаметром Dq необходимое число тепловых станций

KnDoL

Qpc Шу

где Шу -= 1п [(Г„-Го)/(Гк-То) 1 и

I In i In "" I L„- (8 13)

KDa агОо 2К Do Кз Dn aD

Я„ и Я„з - коэффициент теплопроводности соответственно металла трубопровода и изоляции; D„ и D - соответственно внутренний и наружный диаметры трубопровода; 0„э - + 2б„з; б„з - толщина изоляции.

Для подземных трубопроводов внепший коэффициент теплоотдачи может быть определен с некоторыми упрощениями по формуле

D„, In • f

V D„

Тепловое сопротивление на границе нефть-труба и сопротивление металла трубы незначительны по сравнению с тепловым сопротивлением изоляции и грунта, поэтому первыми двумя членами (8.13) пренебрегаем и после подстановки (8.14) в (8.13) получаем

А - -i- -f -L- In 4Н--- In D;

2 V Хиз гр /

Тогда необходимое число тепловых станций jiL 1

Qpc Шу Л 4- В In 0„э

Расход тепла на нагрев перекачиваемой нефти на каждой тепловой станции Qt = Qpc {Тп - Тк).

Поверхность нагрева тепловой установки F = <Зт/Ср/(/тТ1т), где Кр - коэффициент резерва теплового оборудования; q-r - тепловое напряжение поверхности нагрева; Т1т - к. п. д. тепловых установок.

Стоимость сооружения тепловых станций

IV- nLKp (Т„ - Тк) Ст

Л ст ---~

<7тТ1т Шу л + в In D„3

где Ст - стоимость сооружения тепловых установок, отнесенная к единице поверхности нагрева установки.

.Эксплуатационные расходы для тепловых станций

Эст - аКст -[- а,п + а,п ЭР(н-Гк)

Пт

где а - годовые отчисления на текущий ремонт и амортизацию в долях единицы; - годовая заработная плата, приходящаяся на одну тепловую станцию; - расходы на воду, топливо, смазку и т. д. на единицу тепловой мощности станции.

Тогда приведенные затраты по тепловым станциям

5ст - ЕКст "\ Зет

где Е - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений;

я£(Г„-Г„)

<7тТ1т Qpc (Г„ - Гк) Т1т

Далее учтем затраты на изоляцию. Капитальные затраты представим в виде

Киз = изРнзСиз = -- (Оиз - Е>%) ЕриэСиз, 4

где 1/„з - объем изоляции; р„:, - плотность изоляции; С„з - стоимость единицы массы изоляции, включающая затраты на ее сооружение.

Эксплуатационные расходы на содержание изоляции Э„з ~ = гКиз + bj, где Pl -отчисления на амортизацию и текущий ремонт тепловой изоляции; />, - затраты, не зависящие от параметров трубопровода.