RU2619222C2 - Method of thermal effect on the product, transported through pipeline at the oil heating points and device for its implementation - Google Patents
Method of thermal effect on the product, transported through pipeline at the oil heating points and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2619222C2 RU2619222C2 RU2015140433A RU2015140433A RU2619222C2 RU 2619222 C2 RU2619222 C2 RU 2619222C2 RU 2015140433 A RU2015140433 A RU 2015140433A RU 2015140433 A RU2015140433 A RU 2015140433A RU 2619222 C2 RU2619222 C2 RU 2619222C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- heating
- product
- heat
- heat exchange
- Prior art date
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 78
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 230000000694 effects Effects 0.000 title abstract description 13
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 67
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 38
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 27
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 11
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 11
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 8
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 6
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 8
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 abstract 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 65
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 241000566515 Nedra Species 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 2
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 2
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 2
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 1
- 239000010690 paraffinic oil Substances 0.000 description 1
- 239000010734 process oil Substances 0.000 description 1
- 238000011112 process operation Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000011269 tar Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L53/00—Heating of pipes or pipe systems; Cooling of pipes or pipe systems
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
- F17D1/00—Pipe-line systems
- F17D1/08—Pipe-line systems for liquids or viscous products
- F17D1/16—Facilitating the conveyance of liquids or effecting the conveyance of viscous products by modification of their viscosity
- F17D1/18—Facilitating the conveyance of liquids or effecting the conveyance of viscous products by modification of their viscosity by heating
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, в частности к области тепловых и силовых воздействий на транспортируемый по трубопроводу продукт, с целью облегчения его транспортировки и подготовки к переработке, а также относится к технологическому оборудованию комплекса подготовки нефти и может быть использовано для нагрева нефтяных эмульсий и нефти.The invention relates to the oil and oil refining industries, in particular to the field of thermal and power effects on the product transported through the pipeline, in order to facilitate its transportation and preparation for processing, and also relates to technological equipment of the oil treatment complex and can be used to heat oil emulsions and oil.
Сложной энергосберегающей задачей для предприятий нефтяной промышленности является сокращение расхода топлива и снижение стоимости энергоресурсов на низкотемпературный подогрев (до температуры 200-250°С) и транспортирование нефти, вязких и застывающих нефтепродуктов, мазутов, битумов, гудронов, особенно в зимний период.A difficult energy-saving task for the oil industry is to reduce fuel consumption and reduce the cost of energy for low-temperature heating (to a temperature of 200-250 ° C) and the transportation of oil, viscous and solidifying oil products, fuel oils, bitumen, tar, especially in winter.
В настоящее время в России в общем балансе добычи нефти значительное место занимают высоковязкие и парафинистые нефти, доля которых неуклонно возрастает. Одной из проблем, осложняющих добычу нефти, является образование асфальтосмолопарафиновых отложений на скважинной арматуре.At present, in Russia in the general balance of oil production a significant place is occupied by high-viscosity and paraffinic oils, whose share is steadily increasing. One of the problems complicating the production of oil is the formation of asphalt-resin-paraffin deposits on well fittings.
Подобные отложения, которые происходят из-за снижения температурного режима потока нефти, встречаются практически во всех регионах нефтедобычи. Из-за отложений снижаются эффективность работы и производительность скважин, быстрее изнашивается оборудование, в несколько раз повышаются расходы на электроэнергию.Similar deposits, which occur due to a decrease in the temperature regime of the oil flow, are found in almost all regions of oil production. Due to deposits, the operating efficiency and productivity of wells decrease, equipment wears out faster, and electricity costs increase several times.
Повышение производительности транспортирования нефти при ее низкотемпературном нагреве, упрощение процесса нагрева и повышение стабильности процесса нагрева при сокращении расхода топлива и снижение стоимости энергоресурсов на нагрев - основная задача в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности.Increasing the productivity of oil transportation during its low-temperature heating, simplifying the heating process and increasing the stability of the heating process while reducing fuel consumption and lowering the cost of energy for heating is the main task in the oil and oil refining industries.
Известен способ теплового воздействие на продукты например нефти, транспортируемой по обогреваемому трубопроводу, путем преобразования электрической энергии в тепловую энергию, используя основу поверхностного эффекта, при котором передачу теплоты для подогрева продукта в обогреваемом трубопроводе производят от нагреваемой трубы, при прохождении по ней переменною электрического тока с неравномерно распределенной по сечению плотностью тока, при этом наибольшую плотность тока на внутренней поверхности создают выбором толщины стенки из условия превышения ее длины электромагнитной волны в стали при частоте тока 50 Гц. Известный способ изложен в работе Фонарев З.И. «Электроподогрев трубопроводов, резервуаров и технологического оборудования в нефтяной промышленности». - Л.: Недра, 1984. - 148 с.A known method of thermal exposure to products of, for example, oil transported through a heated pipeline by converting electrical energy into thermal energy using the basis of the surface effect, in which heat is transferred to heat the product in a heated pipeline from a heated pipe, when an alternating electric current passes through it with the current density unevenly distributed over the cross section, while the greatest current density on the inner surface is created by choosing the wall thickness from the condition that its electromagnetic wavelength is exceeded in steel at a current frequency of 50 Hz. The known method is described in the work Fonarev Z.I. "Electric heating of pipelines, tanks and technological equipment in the oil industry." - L .: Nedra, 1984. - 148 p.
Известно устройство для реализации известного способа, включающее обогревающую трубу с нефтью, нагревательную трубу, внутри которой проложен токоведущий кабель. Нагревательная труба закреплена снаружи обогреваемой трубы с помощью сварки и заключена в общую изоляцию. Один конец кабеля подключен к нагревательной трубе, а другой конец кабеля подключен к источнику питания переменною тока. Устройство изложено на рис. 1 страницы 7 книги Фонарев З.И. «Электроподогрев трубопроводов, резервуаров и технологического оборудования в нефтяной промышленности». - Л.: Недра, 1984. - 148 с.A device is known for implementing the known method, including a heating pipe with oil, a heating pipe, inside which a current-carrying cable is laid. The heating pipe is fixed to the outside of the heated pipe by welding and is enclosed in general insulation. One end of the cable is connected to the heating pipe, and the other end of the cable is connected to an AC power source. The device is shown in Fig. 1
Недостатком известного способа является высокая стоимость энергоресурсов для теплового воздействия на продукт, транспортируемый в обогреваемом трубопроводе. К недостаткам следует отнести необходимость применения высоковольтного напряжения (500 В - 3000 В) для эффективного нагрева нефти и теплостойкого кабеля, а также сложного и дорогостоящего оборудования.The disadvantage of this method is the high cost of energy for thermal effects on the product transported in a heated pipeline. The disadvantages include the need to use high voltage (500 V - 3000 V) for efficient heating of oil and heat-resistant cable, as well as complex and expensive equipment.
Способы и методы обогрева, использующие в своей основе электричество, как правило, сложны и небезопасны в эксплуатации, а также более дорогостоящие по сравнению с другими обогревателями вследствие использования электричества как энергоносителя.Methods and methods of heating, using electricity in their basis, are usually difficult and unsafe to operate, as well as more expensive than other heaters due to the use of electricity as an energy carrier.
Известен способ теплового воздействия на продукт, например нефти, транспортируемый по трубопроводу путем воздействия теплом циркулирующего газового теплоносителя, образованного смешением продуктов сгорания топливного газа с избыточной частью отработанного теплоносителя подаваемого дымососом, при этом производят подогрев дутьевого воздуха теплом удаляемой части отработанного теплоносителя в атмосферу (дымового газа), Способ теплового воздействия на продукт, например нефти, изложен в патенте России RU №2090810, F27B 1/10, опубл. 20.09.1997 г.A known method of thermal exposure to a product, for example oil, transported through a pipeline by exposure to heat from a circulating gas coolant formed by mixing the products of combustion of fuel gas with an excess of the exhaust coolant supplied by the smoke exhauster, while blowing air is heated by the heat of the removed part of the exhaust coolant to the atmosphere (flue gas ), The method of thermal exposure to a product, such as oil, is described in Russian patent RU No. 2090810, F27B 1/10, publ. 09/20/1997
Устройство, для реализации известного способа теплового воздействия на продукт, содержащее печь для нагрева нефти, содержащее вентилятор, воздухонагреватель, камеру сгорания топлива, теплообменные устройства, дымовую трубу, трубопроводы подачи нефти и топлива, газовод, причем газовод включает циркуляционный контур, соединяющий последовательно расположенные по ходу движения газообразного теплоносителя дымосос, циклонную топку трубчатые испарители, на газоводе установлен патрубок отвода отработанного теплоносителя, соединенный с всасывающим патрубком вентилятора, изложено в патенте России RU №2090810, F27B 1/10, опубл. 20.09.1997 г.A device for implementing the known method of thermal exposure to a product containing an oil heating furnace, comprising a fan, an air heater, a fuel combustion chamber, heat exchangers, a chimney, oil and fuel supply pipelines, a gas duct, the gas duct including a circulation circuit connecting in series in the direction of movement of the gaseous heat carrier, a smoke exhauster, a cyclone firebox, tubular evaporators, a waste pipe outlet connected to the ik- fan nozzle, described in Russian patent RU №2090810, F27B 1/10, publ. 09/20/1997
Недостатком известного способа является низкая эффективность преобразования теплоты сжигаемого топлива в конвективном виде теплопередачи для низкотемпературного теплового воздействия на транспортируемый продукт в обогреваемом трубопроводе, т.к. значительная доля теплоты сжигаемого топлива выбрасывается в атмосферу.The disadvantage of this method is the low efficiency of the conversion of the heat of the burned fuel in the convective form of heat transfer for low-temperature thermal effects on the transported product in a heated pipeline, because a significant proportion of the heat of the combusted fuel is released into the atmosphere.
К недостатку следует отнести также создание «жесткого» горячего теплоносителя с температурой 670°С, использование которого приводит к нежелательным эффектам структурных изменений перекачиваемой нефти в обогреваемом трубопроводе. Такие тепловые потоки способны вызвать процесс коксования, т.е. разложение нефти без доступа воздуха на летучие компоненты и твердый остаток - кокса в трубопроводе. Коксование нефтяного сырья происходит уже при температуре Т=450-540°С, которая является предельным уровнем нагрева продукта, что снижает эффективность теплового воздействия на продукт.The disadvantage should also include the creation of a “hard” hot coolant with a temperature of 670 ° C, the use of which leads to undesirable effects of structural changes in the pumped oil in a heated pipeline. Such heat fluxes can cause coking, i.e. decomposition of oil without access of air to volatile components and solid residue - coke in the pipeline. Coking of crude oil occurs already at a temperature of T = 450-540 ° C, which is the ultimate level of heating of the product, which reduces the effectiveness of thermal effects on the product.
Недостатком устройства является низкотемпературная камера сгорания, которая выполнена в виде циклонной топки с тангенциальными горелками. Продукты сгорания топлива в топке имеют температуру 1200°С, что не обеспечивает минимальный расход топлива, т.к. не выдержаны стехиометрические соотношения окислителя и горючего используемого топлива, что в целом снижает эффективность.The disadvantage of this device is the low-temperature combustion chamber, which is made in the form of a cyclone furnace with tangential burners. The combustion products of the fuel in the furnace have a temperature of 1200 ° C, which does not provide minimum fuel consumption, because the stoichiometric ratios of the oxidizing agent and the fuel used are not maintained, which generally reduces efficiency.
Известен способ теплового воздействия на продукт, например нефти, транспортируемый по трубопроводу, путем передачи теплоты от продуктов сгорания топливной рабочей смеси, образованной подачей компонентов топлива, воспламенением и сжиганием их в полости камеры сгорания устройства, размещенного внутри трубопровода, при этом контакт продуктов сгорания с транспортируемым продуктом осуществляют выбросом продуктов сгорания топливной рабочей смеси из полости устройства в трубопровод. Способ теплового воздействия на продукт, например нефти, изложен в патенте России RU №2156916, F17D 1/18, опубл. 27.09.2000 г.A known method of thermal exposure to a product, for example oil, transported by pipeline, by transferring heat from the combustion products of the fuel mixture formed by supplying fuel components, igniting and burning them in the combustion chamber of a device located inside the pipeline, the contact of the combustion products with the transported the product is carried out by the emission of combustion products of the fuel working mixture from the cavity of the device into the pipeline. The method of thermal exposure to a product, such as oil, is described in Russian patent RU No. 2156916, F17D 1/18, publ. 09/27/2000
Недостатком данного способа является сложность контроля состояния возможных структурных изменений в трубопроводе при нагреве транспортируемого продукта, что снижает эффективность технологического процесса при эксплуатации.The disadvantage of this method is the difficulty of monitoring the status of possible structural changes in the pipeline when heating the transported product, which reduces the efficiency of the process during operation.
Известно устройство теплового воздействия на продукт, транспортируемый по трубопроводу, содержащее корпус, в котором выполнена полость для сгорания рабочей смеси, и как минимум один патрубок для подвода компонента рабочей смеси в полость, при этом устройство снабжено стаканом, установленным в корпусе, и нагревательным элементом, смонтированным в стакане, причем полость для сгорания рабочей смеси образована наружной поверхностью стакана и внутренней поверхностью корпуса, стенка которого имеет патрубок для подвода в полость компонента рабочей смеси и сквозное отверстие для выброса продуктов сгорания из полости в трубопровод, при этом в стакане имеется продольный канал для подвода в полость компонента рабочей смеси, кроме того, отверстие в корпусе выполнено в виде сопла Лаваля. Устройство для осуществления способа теплового воздействия на продукт, например нефти, изложено в патенте России RU №2156916, F17D 1/18, опубл. 27.09.2000 г.A device is known for thermal influence on a product transported through a pipeline, comprising a housing in which a cavity for burning the working mixture is made, and at least one pipe for supplying a component of the working mixture into the cavity, the device having a glass installed in the housing and a heating element, mounted in the glass, and the cavity for the combustion of the working mixture is formed by the outer surface of the glass and the inner surface of the housing, the wall of which has a pipe for supplying a component to the cavity the working mixture and a through hole for ejecting combustion products from the cavity into the pipeline, while in the glass there is a longitudinal channel for supplying the component of the working mixture to the cavity, in addition, the hole in the housing is made in the form of a Laval nozzle. A device for implementing the method of thermal exposure to a product, such as oil, is described in Russian patent RU No. 2156916, F17D 1/18, publ. 09/27/2000
К недостаткам устройства относят трудоемкость качественного контроля состояния возможных структурных изменений транспортируемого продукта при нагреве за счет тепломассообмена введением высокотемпературных продуктов полного сгорания топлива в транспортируемую нефть. Сложность эксплуатации и ремонта оборудования при нарушении качества транспортируемого продукта снижает эффективность эксплуатации трубопроводного транспорта.The disadvantages of the device include the complexity of quality control of the state of possible structural changes in the transported product during heating due to heat and mass transfer by introducing high-temperature products of complete combustion of fuel in the transported oil. The complexity of the operation and repair of equipment in violation of the quality of the transported product reduces the efficiency of operation of pipeline transport.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является способ подогрева нефти и нефтепродуктов на трубопроводах, когда частично объединяют технологические процессы трубопроводного транспорта нефти и технологические процессы пунктов подогрева нефти с помощью теплообменной системы.The closest in technical essence to the claimed technical solution is a method for heating oil and oil products in pipelines, when partially combine the technological processes of the pipeline transport of oil and the technological processes of oil heating points using a heat exchange system.
Известны способ и установка подогрева нефти на трубопроводах с помощью теплообменной системы, установленной на пунктах подогрева нефти, включающий нагрев промежуточного теплоносителя и теплопередачу от промежуточного теплоносителя к перекачиваемому продукту, в котором в качестве теплоносителя используют воду, нагрев которой осуществляют в водогрейном котле по графику 110-80°С, нагретую воду направляют в трубное пространство первой теплообменной системы, в которой поддерживают температуру циркулирующей в жаротрубном пространстве воды по графику 100-70°С, и при помощи автоматики эту воду используют для нагрева перекачиваемого продукта до заданной температуры во второй теплообменной системе. Известное техническое решение изложено в патенте России RU №2336456, F17D 1/18, опубл. 20.10.2008 г.The known method and installation of oil heating in pipelines using a heat exchange system installed at the oil heating points, including heating the intermediate heat carrier and heat transfer from the intermediate heat carrier to the pumped product, in which water is used as the heat carrier, the heating of which is carried out in the boiler according to schedule 110- 80 ° C, the heated water is sent to the pipe space of the first heat exchange system, in which the temperature of the water circulating in the fire tube is maintained According to the schedule, 100-70 ° C, and using automation, this water is used to heat the pumped product to a predetermined temperature in the second heat exchange system. A well-known technical solution is described in the patent of Russia RU No. 2336456,
Недостатком данного технического решения является низкий температурный нагрев промежуточного теплоносителя, а следовательно, и низкий нагрев прокачиваемого продукта, приводящий к повышению вязкости транспортируемого по трубопроводу продукта и к снижению производительности трубопроводной системы.The disadvantage of this technical solution is the low temperature heating of the intermediate coolant, and hence the low heating of the pumped product, leading to an increase in the viscosity of the product transported through the pipeline and to a decrease in the productivity of the pipeline system.
Решаемой технической задачей изобретения является создание эффективного способа и устройства теплового воздействия на продукт, транспортируемый по трубопроводу путем повышения производительности транспортирования продукта за счет уменьшения вязкости и увеличения текучести продукта, при безопасном получении высокотемпературного теплоносителя в виде продуктов сгорания топлива.The technical task of the invention to be solved is the creation of an effective method and device for thermal exposure of a product transported through a pipeline by increasing product transportation productivity by reducing viscosity and increasing product fluidity, while safely receiving high-temperature coolant in the form of fuel combustion products.
Технический результат достигается тем, что в способе теплового воздействия на продукт, транспортируемый по трубопроводу, на пунктах подогрева нефти, включающий подачу транспортируемого продукта, регулируемую подачу компонентов топлива, воспламенение и сжигание топлива в печи, получение высокотемпературного теплоносителя в виде продуктов сгорания топлива, нагрев промежуточного теплоносителя в первой теплообменной системе, нагрев продукта во второй теплообменной системе, согласно которому промежуточным теплоносителем охлаждают высокотемпературный теплоноситель до температуры на 10-20°С ниже предельного уровня температуры нагрева транспортируемого продукта, исключив структурные изменения продукта, а затем охлажденными продуктами сгорания топлива нагревают транспортируемый продукт до температуры 200-250°С, с последующим нагревом компонента топлива - горючего в дополнительной теплообменной системе в виде утилизатора тепла, при этом тепловую энергию промежуточного теплоносителя преобразуют в электрическую с помощью турбокомпрессора и электрогенератора, для чего в качестве промежуточного теплоносителя используют сжатый в компрессоре воздух, с последующим использованием промежуточного теплоносителя в качестве компонента топлива - окислителя.The technical result is achieved by the fact that in the method of thermal influence on the product transported through the pipeline, at the oil heating points, including the supply of the transported product, the regulated supply of fuel components, ignition and fuel combustion in the furnace, obtaining a high-temperature coolant in the form of fuel combustion products, intermediate heating heat carrier in the first heat exchange system, heating the product in the second heat exchange system, according to which the intermediate heat carrier is cooled low-temperature coolant to a temperature of 10-20 ° C below the temperature limit of the heating of the transported product, eliminating structural changes in the product, and then the transported product is heated by cooled fuel combustion products to a temperature of 200-250 ° C, followed by heating of the fuel-fuel component in an additional heat exchange system in the form of a heat recovery unit, while the thermal energy of the intermediate coolant is converted into electrical energy using a turbocompressor and an electric generator, for which compressed air in the compressor is used as an intermediate heat carrier, followed by the use of an intermediate heat carrier as an oxidizing agent fuel component.
Технический результат достигается тем, что, осуществляют дополнительный индукционный нагрев продукта, охлажденного в результате транспортирования по трубопроводу, в интервале между пунктами подогрева нефти, используя электрическую энергию, полученную от части работы расширения промежуточного теплоносителя, нагретого в первой теплообменной системе при сжигании топлива.The technical result is achieved by the fact that they carry out additional induction heating of the product, cooled as a result of transportation through the pipeline, in the interval between the oil heating points, using electric energy obtained from part of the expansion work of the intermediate heat carrier heated in the first heat exchange system during fuel combustion.
Технический результат достигается тем, что в установке для осуществления способа теплового воздействия на продукт, транспортируемый по трубопроводу, на пунктах подогрева нефти, содержащей печь для сжигания топлива, систему подачи компонентов топлива, систему воспламенения, систему автоматики, первую теплообменную систему для нагрева промежуточного теплоносителя, вторую теплообменную систему для нагрева транспортируемого продукта, воздуховод, трубопроводы, запорную арматуру и дымовую трубу, согласно которой она снабжена турбокомпрессором, состоящим из турбины и компрессора с воздуховодом на входе, электрогенератором, индукционным нагревателем и утилизатором тепла, при этом выход компрессора сообщен с входом турбины через первую теплообменную систему, а выход турбины сообщен с входом в печь, при этом в канале газового тракта высокотемпературного теплоносителя в виде продуктов сгорания топлива последовательно за первой теплообменной системой установлена вторая теплообменная система, утилизатор тепла и дымовая труба, при этом холодный тракт утилизатора тепла сообщен на входе с устройством подачи компонента топлива - горючего, а выход сообщен с входом в печь, причем в качестве промежуточного теплоносителя используется воздух, турбокомпрессор является приводом электрогенератора, электрогенератор является источником питания индукционного нагревателя, установленного на участке трубопровода вне пункта подогрева нефти.The technical result is achieved by the fact that in the installation for implementing the method of thermal influence on the product transported through the pipeline, at oil heating stations containing a fuel burning furnace, a fuel component supply system, an ignition system, an automation system, a first heat exchange system for heating an intermediate heat carrier, the second heat exchange system for heating the transported product, duct, piping, valves and chimney, according to which it is equipped with a turbocomp a quarrel consisting of a turbine and a compressor with an inlet duct, an electric generator, an induction heater and a heat recovery unit, while the compressor output is communicated with the turbine inlet through the first heat exchange system, and the turbine outlet is communicated with the inlet to the furnace, while in the gas duct of the high temperature coolant in the form of fuel combustion products, a second heat exchange system, a heat recovery unit and a chimney are installed successively behind the first heat exchange system, while the cold path of the heat recovery unit Shchen inlet with feeder fuel component - the fuel, and an output in communication with the input of the furnace, in which an intermediate coolant air is used, the turbocharger is driven electric generator, an electric power source is an induction heater, is installed on the pipeline section beyond the point of oil heating.
Использование в качестве промежуточного теплоносителя сжатого воздуха, нагреваемого в первой теплообменной системе, способного принять тепло от высокотемпературного теплоносителя в виде продуктов сгорания топлива и преобразовать эту теплоту в электрическую энергию, позволяет использовать электрическую энергию для нагрева транспортируемого продукта вне пункта подогрева нефти между пунктами подогрева нефти.The use of compressed air heated in the first heat exchange system as an intermediate heat carrier, capable of receiving heat from a high-temperature heat carrier in the form of fuel combustion products and converting this heat to electrical energy, allows the use of electric energy to heat the transported product outside the oil heating point between the oil heating points.
Нагрев компонента (горючего) топлива в утилизаторе тепла для увеличения теплосодержания сжигаемого топлива и увеличения соответственно количества получаемой электрической энергии, уменьшение одновременно тепловой нагрузки на экосистему при выбросе в атмосферу охлажденных продуктов сгорания топлива, позволяет утверждать о повышении энергосбережения, экономичности технологического процесса подогрева нефти в отрасли.Heating a component of (combustible) fuel in a heat utilizer to increase the heat content of combusted fuel and increase accordingly the amount of electric energy received, while simultaneously reducing the thermal load on the ecosystem when refrigerated fuel combustion products are released into the atmosphere, allows us to argue for an increase in energy saving and the economical process of heating oil in the industry .
Высокий температурный нагрев прокачиваемого продукта, приводящий к снижению вязкости транспортируемого по трубопроводу продукта, способствует повышению производительности трубопроводной системы.High temperature heating of the pumped product, leading to a decrease in the viscosity of the product transported through the pipeline, helps to increase the productivity of the pipeline system.
Выработанная электроэнергия может использоваться для нужд нефтепромысла, и этим также обеспечивается энергосбережение процесса подготовки нефти на нефтепромысле.The generated electricity can be used for the needs of the oil field, and this also provides energy saving for the process of oil preparation in the oil field.
Таким образом, предлагаемое техническое решение имеет существенные отличия от известных решений и прототипа.Thus, the proposed technical solution has significant differences from the known solutions and prototype.
На фиг. 1 приведена принципиальная схема установки для осуществления способа теплового воздействия на продукт, транспортируемый по трубопроводу, на пунктах подогрева нефти с разделенным воздуховодом на выходе (параллельное питание сжатым нагретым воздухом с одинаковым давлением при разных расходах) для каждого из двух приводов роторов.In FIG. 1 is a schematic diagram of an apparatus for implementing a method of thermal exposure of a product transported through a pipeline at oil heating points with a separate outlet duct (parallel supply of compressed heated air with the same pressure at different flows) for each of the two rotor drives.
На фиг. 2 приведена принципиальная схема установки для осуществления способа теплового воздействия на продукт, транспортируемый по трубопроводу, на пунктах подогрева нефти с воздуховодом на выходе (последовательное питание сжатым нагретым воздухом с одинаковым расходом при разных давлениях) для каждого из двух приводов роторов.In FIG. 2 is a schematic diagram of an apparatus for implementing a method of thermal exposure of a product transported through a pipeline at oil heating points with an outlet duct (serial supply of compressed heated air with the same flow rate at different pressures) for each of the two rotor drives.
На фиг. 3 приведена принципиальная схема установки для осуществления способа теплового воздействия на продукт, транспортируемый по трубопроводу, вне пункта подогрева нефти.In FIG. 3 is a schematic diagram of an apparatus for implementing a method of thermal exposure of a product transported through a pipeline outside an oil heating point.
На фиг. 1-3 обозначено:In FIG. 1-3 indicated:
1 - печь;1 - oven;
2 - система воспламенения;2 - ignition system;
3 - система автоматики;3 - automation system;
4 - первая теплообменная система;4 - the first heat exchange system;
5 - вторая теплообменная система;5 - second heat exchange system;
6 - утилизатор тепла;6 - heat recovery unit;
7 - трубопровод подачи горючего;7 - fuel supply pipe;
8 - дымовая труба;8 - chimney;
9 - трубопровод подачи воздуха;9 - air supply pipe;
10 - турбина привода электрогенератора;10 - turbine drive electric generator;
11 - вал;11 - shaft;
12 - электрогенератор;12 - electric generator;
13 - турбина привода компрессора;13 - compressor drive turbine;
14 - вал;14 - shaft;
15 - компрессор;15 - compressor;
16 - пункт подогрева нефти;16 - oil heating point;
17 - магистральный трубопровод с транспортируемым продуктом;17 - main pipeline with the transported product;
18 - индукционный нагреватель;18 - induction heater;
19 - переключатель;19 - switch;
20 - элементы автоматики контроля температуры и параметров электрической сети для нагрева транспортируемого продукта;20 - elements of automation of temperature control and parameters of the electric network for heating the transported product;
21 - источник питания.21 is a power source.
Установка содержит печь 1 для сжигания топлива, систему воспламенения 2 для розжига печи 1 с использованием пускового топлива, систему автоматики 3 для обеспечения устойчивого воспламенения и горения при заданном стехиометрическом соотношении компонентов. В печи 1 получают высокотемпературный теплоноситель в виде продуктов сгорания топлива. В газовом тракте высокотемпературного теплоносителя установлена первая теплообменная система 4 с промежуточным теплоносителем в виде воздуха, Воздух подают по воздуховоду, на фиг. 1, 2, изображенному в виде связей с указанием направления движения воздуха. За первой теплообменной системой 4 последовательно установлена вторая теплообменная система 5 для нагрева транспортируемого продукта. Направление движения продуктов сгорания топлива из печи 1 в атмосферу показано совокупностью стрелок.The installation comprises a
В газовом тракте высокотемпературного теплоносителя за второй теплообменной системой 5 выполнена полость, в которой установлен утилизатор тепла 6, к входу холодного тракта которого подсоединен трубопровод 7 подачи горючего, а выход холодного тракта другим участком трубопровода 7 соединен через агрегаты автоматики с печью 1. Выход горячего тракта утилизатора тепла 6 сообщается с атмосферой дымовой трубой 8. Печь 1 на входе сообщена воздуховодом в виде системы трубопроводов 9 подачи воздуха из атмосферы. Турбина 10 соединена валом 11 с электрогенератором 12. Турбина 13 соединена валом 14 с компрессором 15. Входы турбин 10, 13 сообщены с выходом компрессора 15 через первую теплообменную систему 4.In the gas path of the high-temperature coolant, behind the second
Воздуховод турбокомпрессора в виде системы трубопроводов 9 подачи воздуха условно представляет «обвязку» системы подачи окислителя в установке, в которой вход компрессора 15 имеет общий канал питания воздухом и выход компрессора 15 сообщен с первой теплообменной системой 4. На выходе перовой теплообменной системой 4 воздуховод разделен для питания сжатым нагретым воздухом турбин 10, 13.The air duct of the turbocompressor in the form of an air
Вход турбины привода электрогенератора 10 сообщен с первой теплообменной системой 4 с промежуточным теплоносителем в виде сжатого воздуха, также как вход турбины привода компрессора 13 сообщен с первой теплообменной системой 4 с промежуточным теплоносителем, создавая разделенное, параллельное подсоединение турбин (фиг. 1). Питание турбин возможно и при последовательном их подсоединении, когда выход турбины 13 сообщают с входом турбины 10 (фиг. 2). При последовательном или параллельном подсоединении турбин выходы турбин 10, 13 сообщены с входом печи 1.The input of the drive turbine of the
Установка выполнена и имеет возможность вырабатывать энергоресурсы для нагрева продукта, транспортируемого по трубопроводу, вне пункта подогрева нефти.The installation is completed and has the ability to generate energy for heating the product transported through the pipeline, outside the oil heating point.
Между двумя пунктами подогрева нефти 16 участок магистрального трубопровода 17 представляет собой достаточно сложный технологический участок с остывающим продуктом, приводящий к увеличению вязкости, следовательно, к увеличению энергозатрат и уменьшению пропускной способности транспортируемого продукта (фиг. 3). К особенности данного технического решения относится транспортируемый продукт, весьма чувствительный к тепловому воздействию при нагреве. Для «мягкого» теплового воздействия на продукт вне пункта подогрева нефти используют электрическую энергию, полученную в пункте 16 подогрева нефти. На трубопроводе 17 с транспортируемым продуктом устанавливают индукционный нагреватель 18 с переключателями 19 и агрегатами автоматики 20 контроля температуры и параметров электрической энергии. Источником питания 21 является электрогенератор 12.Between the two oil heating points 16, the section of the
Установка работает следующим образом. Топливо (горючее), например, в виде попутного нефтяного газа, подогретое в утилизаторе тепла 6, подается в печь 1 и сжигается в ней в атмосфере воздуха, поступившего из турбин 10, 13. Воздух после турбины 10, 13 при температуре, ориентировочно, Т=400°С смешивается с нагретым в утилизаторе тепла 6 горючим, обеспечивает устойчивое воспламенение и горение с образованием теплоносителя в виде продуктов сгорания топлива при заданном соотношении компонентов топлива, в том числе стехиометрическом, обеспечивая высокую полноту сгорания топлива.Installation works as follows. Fuel (fuel), for example, in the form of associated petroleum gas, heated in a
Продукты сгорания топлива в качестве высокотемпературного теплоносителя поступают в первую теплообменную систему 4, где нагревают промежуточный теплоноситель в виде сжатого воздуха (при давлении Р=0,4-0,6 МПа) до температуры Т=800-900°С. Высокотемпературный теплоноситель, охлаждаясь в первой теплообменной системе 4 ориентировочно до величины температуры, равной Т=400-450°С, т.е. до температуры ниже предельной температуры структурных изменений, во второй теплообменной системе 5 нагревает транспортируемый по трубопроводу продукт до величины температуры, равной ориентировочно Т=200-250°С. В газовом тракте высокотемпературного теплоносителя, охлажденные в двух теплообменных системах 4 и 5 продукты сгорания топлива поступают в утилизатор тепла 6, в котором остаточная (не использованная) теплота продуктов сгорания топлива передается путем теплопередачи горючему, например, попутному нефтяному газу. Нагретое в утилизаторе тепла 6 горючее поступает в печь 1 для сжигания при безопасном давлении, равном величине Р=0,1-0,12 МПа. Затем продукты сгорания топлива через дымовую трубу 9 поступают в атмосферу, обеспечивая тягу в печи 1.The combustion products of the fuel as a high-temperature coolant enter the first
Воздух, сжатый в компрессоре 15, затем нагретый в первой теплообменной системе 4 до высокой температуры, направляют на вход турбин 10, 13. Работа турбин 10, 13 на чистом сжатом воздухе не требует больших затрат на ее эксплуатацию. Работа расширения сжатого воздуха в турбинах 10 и 13 используется для привода компрессора 15 и электрогенератора 12.The air compressed in the
После турбин 10, 13 воздух, имеющий температуру ориентировочно Т=400°С, поступает в печь 1. Электрогенератор 12 вырабатывает переменный электрический ток с частотой 50 Гц для нужд нефтепромысла. В то же время выработка электрической энергии позволяет установке создать возможность сопровождения теплового воздействия на транспортируемый продукт вне пункта подогрева нефти путем передачи электрической энергии на большие расстояния, при больших расстояниях размещения пунктов подогрева нефти. Примером такого воздействия является использование схемы дополнительного нагрева транспортируемого продукта индукционным нагревателем 18. Сопровождение теплового воздействия заключается в перемещении по линии электропередач выработанной электрической энергии, полученной в электрогенераторе 12. Вокруг трубопровода 17 с транспортируемым продуктом вне пункта подогрева нефти закрепляют индукционный нагреватель 18. При замыкании электрической цепи выключателем 19 система автоматики 20 обеспечивает необходимые параметры электрической мощности источника питания 21 переменного тока, для индукционного нагревателя 18, и осуществляется тепловое воздействие на транспортируемый продукт вне пункта подогрева нефти. Нагрев транспортируемого продукта на трассе уменьшает вязкость нефти, увеличивает скорость движения транспортируемого продукта, что позволяет уменьшить количество пунктов подогрева нефти, снизить стоимость технологической операции.After the
Таким образом, предложенное техническое решение позволяет повысить производительность транспортирования нефти, упростить процесс нагрева нефти, сократить расход топлива и снизить стоимость энергоресурсов на нагрев,Thus, the proposed technical solution allows to increase the productivity of oil transportation, simplify the process of heating oil, reduce fuel consumption and reduce the cost of energy for heating,
По сравнению с известными аналогами в заявляемом техническим решении поэтапное охлаждение продуктов сгорания топлива, связанное с отбором и преобразованием тепловой энергии сжигаемого топлива в электрическую, с возможностью более позднего использования ее вне пункта подогрева нефти для теплового воздействия на транспортируемый продукт, позволяет повысить эффективность технологического процесса подогрева нефти, путем увеличения производительности транспортирования нефти, сокращения расхода топлива, а также снижения стоимости энергоресурсов на нагрев.Compared with the known analogues in the claimed technical solution, the phased cooling of the fuel combustion products associated with the selection and conversion of the thermal energy of the burned fuel into electrical energy, with the possibility of its later use outside the oil heating point for thermal exposure of the transported product, allows to increase the efficiency of the heating process oil, by increasing the productivity of oil transportation, reducing fuel consumption, as well as reducing the cost of energy resources for heating.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015140433A RU2619222C2 (en) | 2015-09-22 | 2015-09-22 | Method of thermal effect on the product, transported through pipeline at the oil heating points and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015140433A RU2619222C2 (en) | 2015-09-22 | 2015-09-22 | Method of thermal effect on the product, transported through pipeline at the oil heating points and device for its implementation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015140433A RU2015140433A (en) | 2017-03-30 |
| RU2619222C2 true RU2619222C2 (en) | 2017-05-12 |
Family
ID=58505918
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015140433A RU2619222C2 (en) | 2015-09-22 | 2015-09-22 | Method of thermal effect on the product, transported through pipeline at the oil heating points and device for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2619222C2 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1392301A1 (en) * | 1986-07-07 | 1988-04-30 | Г.А.Булычев, П.В.Михальков и В.В.Жердев | Method of heating oil under its transfer pressure |
| RU2090810C1 (en) * | 1996-01-16 | 1997-09-20 | Валерий Георгиевич Леонтьевский | Oil heating furnace |
-
2015
- 2015-09-22 RU RU2015140433A patent/RU2619222C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1392301A1 (en) * | 1986-07-07 | 1988-04-30 | Г.А.Булычев, П.В.Михальков и В.В.Жердев | Method of heating oil under its transfer pressure |
| RU2090810C1 (en) * | 1996-01-16 | 1997-09-20 | Валерий Георгиевич Леонтьевский | Oil heating furnace |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Трубопроводный транспорт нефти/Г.Г. Васильев и др.; под ред. С.М.Вайнштока: Учеб. для вузов: в 2 т. - М.: ООО "Недра-Бизнесцентр", 2002. - Т.1 - 407 с., с.238-239, фиг.9.2. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2015140433A (en) | 2017-03-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101484675B (en) | Indirect-fired gas turbine power plant | |
| MX2010013062A (en) | Method for manufacturing a cement clinker, and cement clinker manufacturing facility. | |
| CN113801683A (en) | Electric heating ethylene cracking furnace device | |
| CN106855243B (en) | Integrated combustion device energy-saving system | |
| CN104654815B (en) | Mosaic Ceramic Kiln Waste Heat Power Generation Comprehensive Utilization System | |
| CN216106788U (en) | Electric heating ethylene cracking furnace device | |
| CA2962125C (en) | A heat recovery unit and power plant | |
| WO2012162923A1 (en) | Gas and steam turbine system | |
| RU2619222C2 (en) | Method of thermal effect on the product, transported through pipeline at the oil heating points and device for its implementation | |
| CN109098797B (en) | Coal-fired gas power generation system | |
| WO2012162922A1 (en) | Gas and steam turbine system | |
| CN121039376A (en) | Gas turbine plant with ammonia cracker and power plant with such plant and method of operating a gas turbine plant | |
| RU2582377C1 (en) | Method for operation of expander-generator installation of electric power plant | |
| CN204495082U (en) | Mosaic Ceramic Kiln Waste Heat Power Generation Comprehensive Utilization System | |
| RU2545113C2 (en) | Solid fuel gas-turbine plant | |
| RU2774012C1 (en) | Gas heater (options) | |
| RU2825792C1 (en) | Air heating device, method and system | |
| Sinelnikov et al. | A Pulverized Coal Fuel Electrical Ignition System and Its Application Experience | |
| RU2466285C2 (en) | Steam generating plant | |
| CN210861061U (en) | Boiler combustion preheating device | |
| RU2213907C1 (en) | Method for stepwise burning of fuel in boiler with cooled combustion chambers and fire tubes | |
| RU56969U1 (en) | GAS TURBINE INSTALLATION | |
| RU2709251C1 (en) | Heating method of air for heating of industrial and production facilities | |
| SU1437609A1 (en) | Boiler unit | |
| RU2693352C1 (en) | Low-fuel trigeneration plant |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180923 |