बिटुमेन पाइपलाइन हीट ट्रेसिंग डिज़ाइन: थर्मल ऑयल जैकेट बनाम इलेक्ट्रिक हीट ट्रेसिंग

सही आकार की बिटुमेन पाइपलाइन भी खराब हो सकती है यदि उसके अंदर का बाइंडर पंप करने के लिए बहुत ठंडा हो जाए।

इसी कारणवश, गर्म बिटुमेन स्थानांतरण प्रणालियों को हाइड्रोलिक और थर्मल दोनों प्रणालियों के रूप में डिज़ाइन किया जाना चाहिए। पाइप का व्यास प्रवाह और दबाव हानि निर्धारित करता है, जबकि ऊष्मा संचरण और इन्सुलेशन यह निर्धारित करते हैं कि बाइंडर उपयुक्त परिचालन सीमा के भीतर रहता है या नहीं।

थर्मल ऑयल जैकेटिंग और इलेक्ट्रिक हीट ट्रेसिंग दो सामान्य तरीके हैं। दोनों में से कोई भी तरीका सर्वमान्य रूप से बेहतर नहीं है। सही चुनाव पाइपलाइन की लंबाई, परियोजना की उपयोगिताओं, परिचालन तापमान, सिस्टम के आकार, स्टार्टअप आवश्यकताओं और रखरखाव रणनीति पर निर्भर करता है।

बिटुमेन पाइपलाइन हीट ट्रेसिंग का उद्देश्य क्या है?

हीट ट्रेसिंग का प्राथमिक उद्देश्य आमतौर पर ऊष्मा हानि की भरपाई करना और बाइंडर को पंप करने योग्य स्थिति में बनाए रखना होता है।

यह उम्मीद नहीं की जानी चाहिए कि हीट ट्रेसिंग स्वचालित रूप से पूरी तरह से ठंडे या जमे हुए बिटुमेन से भरी एक लंबी पाइपलाइन को परिवेश के तापमान से तेजी से गर्म कर देगी।

डिजाइन के आधार में यह परिभाषित किया जाना चाहिए कि सिस्टम का उद्देश्य क्या है:

• संचालन के दौरान तापमान का रखरखाव
• स्टैंडबाय तापमान रखरखाव
• स्टार्टअप से पहले प्रीहीटिंग
• शटडाउन के बाद नियंत्रित पुनः तापन

ये अलग-अलग तापीय कार्य हैं।

गर्म बिटुमेन पाइपलाइनें ऊष्मा क्यों खो देती हैं?

ऊष्मा पाइप की दीवार, ट्रेसिंग या जैकेट सिस्टम, इन्सुलेशन और बाहरी सतह के माध्यम से उत्पाद से बाहर निकलती है।

कुल ऊष्मीय आवश्यकता निम्नलिखित कारकों पर निर्भर करती है:

• बिटुमेन तापमान
• परिवेश का तापमान
• पाइपलाइन का व्यास
• पाइपलाइन की लंबाई
• इन्सुलेशन सामग्री
• इन्सुलेशन की मोटाई
• हवा का प्रभाव
• वाल्व, फ्लैंज और सपोर्ट
• आवश्यक वार्म-अप समय

सर्दियों में किसी ठंडे बाहरी प्रोजेक्ट में ऊष्मा हानि का पैटर्न उष्णकटिबंधीय जलवायु में किसी छोटी इनडोर ट्रांसफर लाइन से बिल्कुल अलग होता है।

थर्मल ऑयल जैकेटेड पाइपलाइन

थर्मल ऑयल जैकेट में बिटुमेन पाइप के चारों ओर एक बाहरी जैकेट या समर्पित ट्रेसिंग व्यवस्था के माध्यम से बहने वाला गर्म ऊष्मा-स्थानांतरण तेल का उपयोग किया जाता है।

थर्मल ऑयल को थर्मल ऑयल बॉयलर या हीटर से ऊष्मा प्राप्त होती है और यह ट्रेसिंग सर्किट के माध्यम से प्रसारित होता है।

लाभ

• यह उन स्थानों के साथ स्वाभाविक रूप से एकीकृत हो जाता है जहां पहले से ही थर्मल ऑयल बॉयलर का उपयोग हो रहा है।
• एक ही हीटिंग नेटवर्क के भीतर टैंक, पंप, वाल्व और पाइपलाइन के लिए उपयुक्त।
• यह मजबूत और स्थिर अप्रत्यक्ष ताप प्रदान कर सकता है।
• पाइप के साथ कोई उच्च विद्युत तापन भार वितरित नहीं होता है
• बड़े केंद्रीकृत बिटुमेन सिस्टम के लिए उपयोगी

विचार

• इसके लिए थर्मल ऑयल की आपूर्ति और वापसी पाइपिंग की आवश्यकता होती है।
• इसके लिए रक्त संचार और संतुलन की आवश्यकता होती है।
• अतिरिक्त वाल्व और जोड़ लगाने की प्रक्रिया को और जटिल बना देते हैं।
• लंबी शाखाओं के लिए हाइड्रोलिक डिजाइन की आवश्यकता होती है।
• रिसाव और विस्तार पर विचार किया जाना चाहिए
• बॉयलर में पर्याप्त अतिरिक्त तापीय क्षमता होनी चाहिए।

इलेक्ट्रिक हीट ट्रेसिंग

प्रक्रिया पाइप के साथ-साथ विद्युत ट्रेसिंग केबल लगाई जाती है और इसे उपयुक्त इन्सुलेशन और मौसम से सुरक्षा प्रदान करने वाली सामग्री से ढका जाता है।

डिजाइन के आधार पर, ट्रेसिंग के लिए आवश्यक तापमान सीमा के लिए उपयुक्त स्थिर-वाट क्षमता, स्व-विनियमन या अन्य औद्योगिक केबल प्रौद्योगिकियों का उपयोग किया जा सकता है।

लाभ

• कोई थर्मल ऑयल आपूर्ति और वापसी सर्किट नहीं
• ज़ोनिंग और व्यक्तिगत तापमान नियंत्रण में आसानी
• छोटी या अलग-थलग पाइपलाइनों के लिए उपयोगी
• पंप, वाल्व और छोटे सहायक भागों के लिए सुविधाजनक
• जहां थर्मल ऑयल बॉयलर उपलब्ध नहीं है, वहां इंस्टॉलेशन को सरल बना सकता है।

विचार

• पर्याप्त विद्युत शक्ति की आवश्यकता होती है
• केबल और सहायक उपकरण परिचालन तापमान और वातावरण के लिए उपयुक्त होने चाहिए।
• लंबी सर्किटों के लिए विद्युत डिजाइन और ज़ोनिंग की आवश्यकता होती है।
• ट्रेसिंग केबल को नुकसान पहुंचने से स्थानीय स्तर पर ठंड का क्षेत्र बन सकता है।
• विद्युत सुरक्षा और तापमान नियंत्रण को उचित रूप से डिजाइन किया जाना चाहिए।

थर्मल ऑयल बनाम इलेक्ट्रिक हीट ट्रेसिंग

चरण 1: परिचालन तापमान निर्धारित करें

हीट ट्रेसिंग की गणना करने से पहले, निम्नलिखित को परिभाषित करें:

• सामान्य बिटुमेन स्थानांतरण तापमान
• पाइपलाइन का न्यूनतम अनुमेय तापमान
• अधिकतम सामग्री तापमान
• स्टैंडबाय तापमान
• अपेक्षित परिवेश न्यूनतम

आवश्यक तापमान बाइंडर की वास्तविक गुणवत्ता और प्रक्रिया पर निर्भर करता है।

पेनेट्रेटिंग बिटुमेन, एसबीएस मॉडिफाइड बिटुमेन, रबर बिटुमेन और इमल्शन के लिए एक ही निश्चित तापमान का उपयोग न करें।

चरण 2: पाइपलाइन से होने वाली ऊष्मा हानि की गणना करें

ट्रेसिंग सिस्टम को कम से कम डिजाइन परिवेश की स्थिति के तहत आवश्यक स्थिर-अवस्था ऊष्मा हानि की भरपाई करनी चाहिए।

विस्तृत गणना में इन्सुलेशन के माध्यम से चालन, बाहरी संवहन और विकिरण को ध्यान में रखा जाता है।

महत्वपूर्ण इनपुट में शामिल हैं:

• पाइप का बाहरी व्यास
• इन्सुलेशन की तापीय चालकता
• इन्सुलेशन की मोटाई
• प्रक्रिया तापमान
• परिवेश का तापमान
• हवा की स्थिति
• पाइपलाइन की लंबाई

इस परिणाम से प्रति इकाई लंबाई और संपूर्ण परिपथ के लिए अनुमानित ऊष्मा आवश्यकता प्राप्त होती है।

प्रत्येक परियोजना पर एक सार्वभौमिक वाट-प्रति-मीटर मान लागू नहीं किया जाना चाहिए।

चरण 3: वाल्व, फ्लैंज और पंप जोड़ें

ऊष्मा हानि समान रूप से वितरित नहीं होती है।

वाल्व, फ्लैंज, फिल्टर, पंप केसिंग, स्ट्रेनर और उपकरण इंटरफेस में अधिक सतह क्षेत्र या थर्मल द्रव्यमान होता है और इसके लिए अतिरिक्त ट्रेसिंग की आवश्यकता हो सकती है।

पाइपलाइन की कई विफलताएं अच्छी तरह से इन्सुलेटेड सीधी पाइप के बीच में होने के बजाय इन घटकों से शुरू होती हैं।

चरण 4: सिस्टम को हीटिंग ज़ोन में विभाजित करें

एक लंबा स्थानांतरण नेटवर्क जरूरी नहीं कि एक अनियंत्रित ताप परिपथ के रूप में कार्य करे।

उपयोगी क्षेत्र निम्नलिखित हो सकते हैं:

• टैंक आउटलेट और पंप सक्शन
• मुख्य स्थानांतरण पाइपलाइन
• फ़िल्टर और वाल्व स्टेशन
• एस्फाल्ट प्लांट कनेक्शन
• परिसंचरण वापसी
• टैंकर अनलोडिंग लाइन

ज़ोनिंग ऑपरेटर को केवल वर्तमान ऑपरेटिंग मोड के लिए आवश्यक सर्किटों को ही गर्म करने की अनुमति देता है।

थर्मल ऑयल सर्किट डिजाइन

थर्मल ऑयल ट्रेसिंग सिस्टम के लिए पर्याप्त आकार के बॉयलर से कहीं अधिक की आवश्यकता होती है।

डिजाइनर को निम्नलिखित का मूल्यांकन करना चाहिए:

• उपलब्ध थर्मल तेल तापमान
• आवश्यक तेल प्रवाह
• आपूर्ति और वापसी दबाव
• प्रत्येक शाखा के माध्यम से दबाव हानि
• समानांतर परिपथों के बीच संतुलन
• विस्तार
• उतार
• जलनिकास
• अलगाव वाल्व

यदि तेल सर्किट का संतुलन ठीक से नहीं बैठा है, तो दूरस्थ पाइपलाइन को अपर्याप्त ताप प्राप्त हो सकता है।

बॉयलर के आकार निर्धारण के सिद्धांतों के लिए, देखें:

बिटुमेन भंडारण टैंकों के लिए थर्मल ऑयल हीटर की क्षमता की गणना कैसे करें

इलेक्ट्रिक हीट-ट्रेसिंग डिज़ाइन

विद्युत अनुरेखण के लिए समन्वित विद्युत और तापीय डिजाइन की आवश्यकता होती है।

जाँच करना:

• आवश्यक ऊष्मा उत्पादन
• केबल तापमान रेटिंग
• अधिकतम जोखिम तापमान
• परिपथ की लंबाई
• बिजली आपूर्ति वोल्टेज
• जहां लागू हो, प्रारंभिक धारा
• नियंत्रक और सेंसर का स्थान
• ओवरकरंट सुरक्षा
• जहां आवश्यक हो, भूस्खलन से सुरक्षा
• यदि लागू हो तो खतरनाक क्षेत्र वर्गीकरण

चयनित प्रणाली उपकरण के वातावरण और स्थानीय विद्युत मानकों के लिए उपयुक्त होनी चाहिए।

तापमान सेंसरों को सावधानीपूर्वक स्थापित किया जाना चाहिए।

तापमान सेंसर उस हिस्से का प्रतिनिधित्व करना चाहिए जिसे नियंत्रक सुरक्षा प्रदान करने के लिए बनाया गया है।

नियंत्रण संबंधी संभावित समस्याओं में निम्नलिखित शामिल हैं:

• सेंसर ताप स्रोत के बहुत करीब है
• सेंसर को ऐसे स्थान पर स्थापित किया गया है जहाँ वह सबसे ठंडे क्षेत्र का प्रतिनिधित्व नहीं करता है।
• एक सेंसर कई अलग-अलग तापीय शाखाओं को नियंत्रित करता है।
• सेंसर और पाइप के बीच खराब संपर्क

बड़े सिस्टमों में कई तापमान क्षेत्रों की आवश्यकता हो सकती है।

इन्सुलेशन आवश्यक है

प्रभावी इन्सुलेशन के बिना ऊष्मा संचरण से काफी ऊर्जा बर्बाद हो सकती है।

इन्सुलेशन से मदद मिलती है:

• ऊष्मा हानि को कम करें
• ईंधन या बिजली की मांग को कम करें
• पाइपलाइन के तापमान को अधिक एकसमान बनाए रखें
• वार्म-अप का समय कम करें
• प्रक्रिया को परिवेश में होने वाले तीव्र परिवर्तनों से बचाएं।

वाल्व, सपोर्ट और हटाने योग्य कवर के आसपास के इन्सुलेशन जोड़ों पर विशेष ध्यान देने की आवश्यकता है।

पाइपलाइन का व्यास और हीट ट्रेसिंग आपस में जुड़े हुए हैं।

बड़ी पाइपों में अधिक बिटुमेन होता है और उनका बाहरी सतही क्षेत्रफल भी अधिक होता है। छोटी पाइपें तापीय द्रव्यमान को कम कर सकती हैं, लेकिन इससे हाइड्रोलिक दबाव का नुकसान बढ़ जाता है।

इसलिए हाइड्रोलिक और थर्मल डिजाइन में समन्वय होना चाहिए।

पाइप के आकार के लिए, देखें:

एस्फाल्ट मिक्सिंग प्लांट के लिए बिटुमेन पाइपलाइन का व्यास कैसे गणना करें

शटडाउन और रीस्टार्ट की योजना पहले से ही बनाई जानी चाहिए।

सबसे महत्वपूर्ण सवालों में से एक यह है कि उत्पादन बंद होने के बाद पाइप के अंदर बचे हुए बिटुमेन का क्या होता है।

सिस्टम के आधार पर, शटडाउन प्रक्रिया में निम्नलिखित का उपयोग किया जा सकता है:

• निरंतर ताप अनुरेखण
• टैंक में परिसंचरण
• रिवर्स पंपिंग
• गुरुत्वाकर्षण जल निकासी
• नियंत्रित लाइन खाली करना

एक ऐसी प्रणाली जो प्रत्येक शटडाउन के बाद पूरी तरह से भरी हुई ठंडी पाइपलाइन को फिर से गर्म करने पर निर्भर करती है, उसे बहुत अधिक ताप क्षमता और स्टार्टअप समय की आवश्यकता हो सकती है।

सामान्य हीट-ट्रेसिंग विफलताएँ

केवल सीधी पाइप का पता लगाना

वाल्व, फिल्टर और पंप ठंडे स्थान बन जाते हैं।

अपर्याप्त इन्सुलेशन

स्थापित ऊष्मा अत्यधिक बाहरी हानि की भरपाई नहीं कर सकती।

एक ही क्षेत्र में विशाल नेटवर्क

कुछ हिस्से अत्यधिक गर्म हो जाते हैं जबकि दूरस्थ हिस्से ठंडे रहते हैं।

छोटे आकार के थर्मल तेल परिसंचरण

बॉयलर गर्म है लेकिन दूरस्थ जैकेटों को अपर्याप्त तेल प्रवाह प्राप्त हो रहा है।

क्षतिग्रस्त विद्युत ट्रेसिंग

एक खराब सर्किट के कारण शरीर में एक छिपा हुआ ठंडा हिस्सा रह सकता है।

कोई शटडाउन रणनीति नहीं

अगली बार चालू होने से पहले बिटुमेन वाल्व, फिल्टर और निचले बिंदुओं के अंदर ठंडा हो जाता है।

आपको कौन सी विधि अपनानी चाहिए?

थर्मल तेल अक्सर तब आकर्षक होता है जब:

• एक केंद्रीय थर्मल ऑयल बॉयलर पहले से ही मौजूद है
• कई टैंक और पाइपलाइन एक ही हीटिंग नेटवर्क साझा करते हैं।
• यह परियोजना बड़ी और केंद्रीकृत है।

इलेक्ट्रिक ट्रेसिंग अक्सर तब आकर्षक होती है जब:

• यह रेखा अपेक्षाकृत छोटी या पृथक है
• स्थिर विद्युत आपूर्ति उपलब्ध है
• स्वतंत्र तापमान क्षेत्र वांछनीय हैं
• थर्मल ऑयल पाइपिंग जोड़ना अनावश्यक रूप से जटिल होगा।

कुछ परियोजनाओं में दोनों विधियों का उपयोग किया जाता है: प्रमुख प्रक्रिया उपकरणों के लिए थर्मल ऑयल और स्थानीय वाल्व, उपकरण या सहायक लाइनों के लिए इलेक्ट्रिक ट्रेसिंग।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों

क्या ऊष्मा का पता लगाने से पाइपलाइन के अंदर पूरी तरह से ठोस बिटुमेन पिघल सकता है?

यह ट्रेसिंग क्षमता, पाइप के आकार, इन्सुलेशन, सामग्री की स्थिति और अनुमत तापन समय पर निर्भर करता है। कई ट्रेसिंग सिस्टम मुख्य रूप से पूर्ण ठोसकरण से शीघ्र पुनर्प्राप्ति के बजाय तापमान बनाए रखने के लिए डिज़ाइन किए जाते हैं।

क्या थर्मल ऑयल ट्रेसिंग हमेशा इलेक्ट्रिक ट्रेसिंग से बेहतर होती है?

नहीं। सही विधि मौजूदा सुविधाओं, सिस्टम के आकार, पाइपलाइन की लंबाई, नियंत्रण आवश्यकताओं और जीवनचक्र लागत पर निर्भर करती है।

क्या हर बिटुमेन वाल्व को गर्म करने की आवश्यकता होती है?

गर्म बिटुमेन के संपर्क में आने वाले वाल्व संभावित कोल्ड स्पॉट होते हैं और थर्मल डिजाइन के हिस्से के रूप में इनका व्यक्तिगत रूप से मूल्यांकन किया जाना चाहिए।

क्या एक ही थर्मल ऑयल बॉयलर से टैंक और पाइपलाइन को गर्म किया जा सकता है?

हां, यदि इसकी कुल तापीय क्षमता पर्याप्त है और परिसंचरण नेटवर्क का आकार और संतुलन सही है।

निष्कर्ष

बिटुमेन पाइपलाइन की हीट ट्रेसिंग को केवल पाइप की लंबाई के आधार पर चुनने के बजाय, हीट लॉस और ऑपरेटिंग रणनीति को ध्यान में रखकर डिजाइन किया जाना चाहिए।

इंजीनियरिंग अनुक्रम इस प्रकार है:

प्रक्रिया तापमान → परिवेशीय स्थिति → ऊष्मा हानि → अनुरेखण विधि → ज़ोनिंग → इन्सुलेशन → शटडाउन रणनीति

FEITENG बिटुमेन हैंडलिंग परियोजनाओं के लिए थर्मल ऑयल हीटिंग उपकरण, इलेक्ट्रिक हीटिंग समाधान, हीटेड पंप, वाल्व और पाइपलाइन सिस्टम प्रदान करता है।

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