Трубопроводный подогреватель Советский патент 1988 года по МПК F17D1/18 

4

NU

00

05

ел

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 соединены с линейной частью трубопровода, а третий отвод установлен для ввода тепло- :вых труб, и второго контура, представляющего равнопроходный тройник, диаметром больще 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 существующих традиционных трубчатых теп- лообменных поверхностей, находящихся в высокотемпературном потоке уходящих газов, применен пучок тепловых труб с комбинированным оребрением: в зоне испарения внутреннего теплоносителя - спиральное с относительным шагом ,032d, в зоне конденсации - винтовое с щагомТ 2ё, закрепленный в трубной доске в шахматном порядке, причем участки тепловых труб, находящиеся в корпусе второго контура, привариваются к трубной доске автоматической 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, регулирующие подачу потока греющих газов в контур. Регуляторы-турбулизаторы сред, поворотные щиберы 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 эле- ментов подогревателя позволяет практически исключить пожаро-взрывоопасность при по- догреве нефтей, значительно уменьщить их температурные деформации, увеличить производительность нагрева.

Винтовое оребрение тепловых труб, вы

полненное в виде щнека с относительным

шагом , создает противоположное направление закрутки в зоне нагрева вязкой- жидкости, увеличивает перемешивание и турбулентность потока в зоне нагрева, а в последствии и тепломассообмена, уменьщает возможность загрязнения поверхностей нагрева, что повыщает теплопроизводитель- ность и экономичность подогревателя на весь срок службы при сохранении расчетных параметров.

0 Для осуществления регулирования параметров сред с минимальными потерями во входных патрубках устанавливаются регу- ляторы-турбулизаторы потока сред, которые изготавливаются по принципу ирисовых за5 слонок 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 нефте0 проводе 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

5 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

5 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

0 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

5 сварки. Участки тепловых труб пучка, находящиеся в корпусе второго контура, жестко привариваются к трубной доске, а участки тепловых труб, находящиеся в корпусе первого 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 1I 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 б первого контура перепускные отверстия 16 в перегородках 14 и 15, дренаж 17, да тчик - 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, дистанцио- нирующие 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 газохода в атмосферу. При прохождении потоков через регуляторы-турбулизаторы 2 и 21 как и по. межтрубному пространству трубного пучка с оребренными трубами 6 и 7 создаютея- турбулентные вихри, что увеличивает скорость движения теплоносителей и

0

интенсивность тепломассообмена, увеличивает равномерное распределение теплоносителей в объеме пучка, что повышает коэффициент теплопередачи и обеспечивает ком- пактность конструкции.

Заполнение устройства нагреваемой вязкой жидкостью при подготовке к работе осуществляют следующим образом.

Из нефтепровода 5 через патрубок 1 и регулятор-турбулизатор 2 поступающей жидкостью постепенно заполняют последовательно межтрубное пространство первого отсека корпуса 3 первого контура тепловых труб 6, затем пространство второго и третьего отсеков и весь объем устройства, вытесняя

5 воздух через воздушник 27, причем удаление воздуха из верхних полостей первого и второго отсеков контура тепловых труб 6 обеспечивается при помощи перепускных отверстий 16 в первой перегородке 15, при этом заранее открывают регулятор-турбулиза

0 тор 21 газового потока на входе в патрубок 19 ввода газового потока и тепловые трубы находятся в горячем состоянии, что создает на их поверхности текущую нефтяную пленку.

5 Слив жидкости из подогревателя при его отключении по нефти осуществляют при открытом воздушнике 27 через дренаж 17 и через выпускной патрубок 13. причем слив из первого отсека во второй, а нз второго в третий производят при помощи нижних пео 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 общего гидравлического сопротивления подогрева5 теля и, следовательно, небольшого перетока жидкости.

Сборку подогревателя производят присоединением к трубной доске 8 с помощью автоматической сварки тепловых труб 7 вто« рого контура, находящегося в камере корпуса 11 охлаждения газа, и с помощью пайки труб трубного пучка первого контура 6 к выходным концам труб второго контура 7, находящихся в камере корпуса 3 подогрева нефти. Затем на торцах трубного пуч5 ка тепловых труб устанавливают дистан- ционирующие 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 9

0 с выходным патрубком 23. Поворотные гофрированные шиберы 24 с приводным механизмом 25 устанавливают в корпусе 11 с возможностью поворота на 90°.

На корпусе 3 первого контура 6 устанавливают с помощью сварки входной патрубок 1, а также перегородки 14 и 15. Затем корпус 3 с помощью фланцевого соединения 10 крепят к обечайке 9, входные патрубки 1 и 19 через установленные регулято5

ры-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 газоходу 23.

Формула изобретения

1. Трубопроводный подогреватель преимущественно при транспорте нефти, содер- : жащий трубчатый корпус с, установленными I в нем теплообменниками и патрубки подвода и отвода греющего газа и нагреваемой вязкой жидкости, отличающийся тем, что, с целью утилизации тепла уходящих газов, кор пус 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

5

разделены трубной доской, на которой в щах- матном 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 регуляторы- турбулизаторы потока ирисового типа.

3.Подогреватель по п. 1, отличающийся тем, что, с целью регулирования газового потока, в корпусе второго газового контура установлены поворотные щиберы, связанные с регулятором расхода жидкости, и датчик температуры.

4.Подогреватель по п. 1, отличающийся тем, что, с целью интенсификации теплообмена, в корпусе первого нефтяного контура установлены перегородки с продольными гофрами, причем в верхней части первой и нижней части второй имеются перепускные отверстия.

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано 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.

-г-

2д 22 21

Фаг. 1

Фие.2

16 16 16 f6

/ / //

14

15

//

7 / / /

i6 16 16 16

(Pae.