Электрообогрев цистерн и емкостей врезными нагревателями

Врезные нагреватели с сухими керамическими ТЭНами как альтернатива прямому погружному нагреву

Цистерны и резервуары для хранения жидкостей используются во всех отраслях обрабатывающей промышленности. Будь то вода, нефтепродукты, химикаты, масло, битум или другие жидкости, часто возникает необходимость в нагревании содержимого резервуара.

Тепло требуется для таких задач:

• Предотвращение замерзания или затвердевания.

• Поддержание условий минимальной вязкости при перекачке.

• Запуск реактора или поддержание температуры подачи химикатов для эффективности реакции.

• Обеспечение ввода тепла в резервуар в замкнутой циркуляционной системе, такой как система теплопередачи.

Обогрев греющими лентами и кабелями

Одним из распространенных методов поддержания температуры резервуара и нагрева жидкостей является подключение к существующим источникам энергии на территории завода, таким как контуры пара или системы теплопередачи. Нагревательные элементы в виде кабелей или лент оборачиваются вокруг резервуара или емкости, чтобы компенсировать тепловые потери или передать дополнительное тепло находящимся внутри материалам.

Когда паровые или теплопередающие источники тепла недоступны или дороги в установке, можно использовать электрический нагрев. Электронагрев резервуаров может осуществляться за счет внешнего обогрева емкости, который обычно осуществляется в форме контактной теплопередачи.

Теплообогрев гибкими нагревателями чаще всего используется для предотвращения замерзания труб, трубопроводов и цистерн, а также для компенсации потерь тепла на поддержание температуры емкости. Однако на больших резервуарах установка и эксплуатация кабельного электрообогрева может быть дорогостоящей. Поскольку электрообогрев греющими лентами и кабелями представляет собой внешнее применение тепла, он наиболее эффективно используется для компенсации потерь, а не для обеспечения дополнительного подводимого тепла для повышения температуры содержимого резервуара.

Прямой погружной нагрев

Установка прямого погружного электрического нагревателя может обеспечить поддержание температуры резервуара, а также обеспечить возможность нагрева жидкости. Нагреватели прямого погружения могут быть размещены непосредственно в резервуаре или установлены во внешнем циркуляционном контуре.

Погружные нагреватели имеют несколько ТЭНов, приваренных к резьбовому фитингу или фланцу (рис 1). Затем нагреватель устанавливается в сопло соответствующего размера рядом с дном резервуара. Этот тип нагревателя практически на 100 процентов эффективен, поскольку выделяемое тепло уходит непосредственно в жидкость. Нагреватель обычно располагается на расстоянии не менее 4–6 дюймов от дна резервуара, чтобы нагреватель находился над любым шламом или накоплением загрязнений на дне резервуара. Это также позволяет создавать потоки естественной конвекции, способствующие передаче тепла жидкости. Материал оболочки электрического нагревательного элемента и поток мощности (поверхностная плотность ватт) согласованы с жидкостью для обеспечения длительного срока службы за счет предотвращения коррозии трубчатого элемента или накопления загрязнений на внешней стороне оболочки нагревателя.

РИСУНОК 1. Врезной металлический фланцевый нагреватель приварен к фланцу или фитингу с резьбой

Фланцевые ТЭНы в виде блок ТЭНа металлических трубчатых нагревателей является очень популярным вариантом нагрева емкостей. Однако такой метод имеет ряд недостатков в сравнении с врезными нагревателями с сухими керамическими ТЭНами. Одним из таких потенциальных недостатков прямого погружного нагрева является коррозия оболочки нагревательного элемента. Несмотря на то, что прилагаются все усилия, чтобы снизить риск коррозии в области применения, в некоторых случаях прямой нагрев погружением не может использоваться из-за присутствия коррозионных веществ.

Еще один потенциальный недостаток - накопление загрязнений на оболочке. Обычно это происходит в виде минеральных отложений при нагревании воды или коксования (углеродистые отложения) оболочки при нагревании масел и других органических химикатов. Покрытие нагревателя действует как изолирующий барьер и заставляет нагревательный элемент работать при более высоких внутренних температурах, что сокращает срок службы.

Погружные нагреватели нефтепродуктов с сухими ТЭНами избавлены от этого недостатка, но общие черты всех нагревательных элементов погружного типа, будь то фланцевые нагреватели нефтепродуктов, стеклопластиковые трубчатые нагреватели или металлические погружные ТЭНы, все же создают проблемы при нагреве резервуаров. Такой недостаток прямых погружных нагревателей состоит в том, что удаление электрического погружного нагревателя для обслуживания или замены требует опорожнения бака. Для многих отраслей это было бы непомерно высокими затратами или логистическим кошмаром.

Одним из способов решения проблемы слива резервуара является установка ТЭНа во внешней системе циркуляционного нагревателя резервуара (рис. 2). Контур циркуляции нагревателя состоит из циркуляционного нагревателя (содержащего сухой керамический ТЭН внутри), насос, фильтр, изоляция запорной арматуры, датчик положительного потока, температуры и других датчиков и необходимых инструментов. Часто шкаф автоматики и управления поставляется с системой этого типа на общей раме для контроля за технологическим процессом. Жидкость резервуара циркулирует через циркуляционный нагреватель, пока содержимое резервуара не достигнет температуры. Жидкость может циркулировать непрерывно для поддержания температуры резервуара или может работать в режиме включения / выключения для поддержания температуры в заданном диапазоне.

Рисунок 2. Циркуляционный контур нагревателя состоит из циркуляционных нагревателей, насоса, фильтра, изоляции запорной арматуры, датчика положительного потока, температуры и других датчиков и необходимых инструментов.

Преимущество этой системы заключается в том, что для снятия нагревателя не требуется опорожнение бака. Запорные клапаны закрыты, резервуар нагревателя опорожнен, а узел нагревателя снят для обслуживания. Недостатком является то, что общая стоимость нагревательной системы существенно выше по сравнению с прямыми погружными нагревателями или косвенными методами нагрева. Кроме того, перед снятием электронагревателя необходимо слить воду из циркуляционного сосуда. Следовательно, хранение и утилизация слитых жидкостей означает, что использование этого типа нагревателя все еще связано с некоторыми расходами.

Косвенный нагрев бака врезными нагревателями

Нагреватели врезного типа представляют собой конструкцию электрического нагревателя косвенного действия, которая исключает необходимость слива воды из резервуаров для обслуживания или демонтажа погружных электронагревателей. Врезной нагреватель нефтепродуктов, также известный как нагреватель с трубной вставкой, бывает различных форм. По сути, вместо прямого погружения в жидкость, электронагреватель устанавливается внутри колбы: трубы с закрытым концом, которая устанавливается в резервуаре. Сухой керамический ТЭН нагревает внутреннюю часть колбы, создавая состояние, подобное духовке, когда нагревательные элементы излучают, конвектируют и проводят энергию к внутренней поверхности сухого бокса. Тепло передается через стенку колбы жидкости в бак.

Преимущества сухоблочных нагревателей заключаются в том, что они облегчают снятие электрического нагревателя без необходимости опорожнять резервуар, а нагревательные элементы изолированы от содержимого резервуара, что исключает коррозию и накопление загрязнений. Недостатком сухоблочных нагревателей является то, что их размер и стоимость в целом выше, чем у нагревателей прямого погружения с металлическими ТЭНами.

Существует два основных типа нагревателей для емкостей: сваривание и прямое присоединение к патрубку резервуара (рис. 3 слева). Решение для сварки на месте часто используется, когда резервуар изготавливается или модифицируется. В емкости вырезается отверстие. Сухой нагреватель в колбе вставляется в отверстие и приваривается к стенке резервуара, чтобы стать его постоянной частью.

РИСУНОК 3. Врезной нагреватель на емкости.

Метод непосредственного присоединения к форсунке резервуара более удобен для применения при модернизации (рис. 3 справа). Ответный резьбовой фитинг или фланец прикрепляется к трубам нагревателя для сопряжения с существующим патрубком на резервуаре для хранения. В обоих случаях система обогрева сухого бокса должна быть установлена ​​низко в резервуаре, при этом нижняя часть сухого бокса должна располагаться на расстоянии не менее 10-15 см от дна резервуара.

Более высокая стоимость врезных и погружных ТЭНов с  сухими керамическими ТЭНами может быть несколько снижена за счет использования менее дорогостоящего источника тепла, такого как керамический сухой ТЭН упрощенного типа с открытой спиралью. Нагревательный элемент с открытой спиралью представляет собой электрически активный резистивный провод, соединенный с керамическими изоляторами и опорами. Основным преимуществом нагревателей с открытой спиралью является более низкая стоимость по сравнению с электрическими трубчатыми нагревателями промышленного класса с более качественными и надежными сухими ТЭНами.

Основные недостатки изделий с источниками тепла эконом класса заключаются в том, что они хрупкие, находятся под напряжением и не герметичны. Обработка, установка и удаление элементов с разомкнутой катушкой может привести к изгибу опор или поломке керамических изоляторов, что потребует ремонта или замены. Резервуары, которые испытывают вибрацию или находятся в сейсмически активных зонах, должны использовать только самые качественные нагреватели. Крайне важно, чтобы все изоляторы были в рабочем состоянии, потому что находящиеся под напряжением провода будут коротко замыкаться при контакте с сухим боксом. 

Советы по применению нагревателей Полимернагрев

Перед тем, как нагреватель нефтепродуктов с сухими ТЭНами будет выбран вместо другого типа погружного нагревателя прямого действия, необходимо оценить стоимость отказа. Другими словами, перевешивают ли вложения в немного более дорогой сухой нагреватель затраты и логистические трудности, связанные с получением доступа к прямому погружному нагревателю для обслуживания или замены? Некоторые аспекты затрат, времени и ресурсов, которые следует учитывать:

• Размер бака и количество сливаемой жидкости.

• Физический размер нагревателя, стоимость, ожидаемый срок службы и затраты на установку.

• Требования к временному хранению слитой жидкости.

• Тип жидкости и требования к обращению с ней из-за токсичности, коррозии и других проблем безопасности.

• Простои обработки и потери или порча продукции.

• Наличие персонала и оборудования для перекачки и обслуживания жидкостей.

В заключение следует отметить, что прямой нагрев жидкости в резервуаре погружением предпочтительнее, если важна экономия стоимости в текущий момент или если нужно подогревать жидкость на подвижных цистернах. Однако, когда емкость стационарны и особое внимание уделяется возможности демонтажа и обслуживания нагревателя без опорожнения бака, нагреватели врезного типа с сухими трубчатыми нагревательными элементами являются лучшим выбором.

Мы производим погружные и врезные нагреватели с керамическими сухими ТЭНами под заказ с нужными вам параметрами. Некоторые модели врезных нагревателей находятся у нас на складе и уже готовы к отправке в любой город России по вашему требованию.