Проектування обігріву бітумних трубопроводів: термомасляна оболонка проти електричного обігріву

Бітумний трубопровід правильного розміру все одно може вийти з ладу, якщо в'яжуча речовина всередині нього стане занадто холодною для перекачування.

З цієї причини системи передачі гарячого бітуму слід проектувати як гідравлічні, так і теплові системи. Діаметр труби визначає витрату та втрати тиску, тоді як теплоізоляція та теплоізоляція визначають, чи залишається в'яжуча речовина в межах відповідного робочого діапазону.

Два поширені підходи – це термомасляна оболонка та електричний обігрів. Жоден із методів не є універсально кращим. Правильний вибір залежить від довжини трубопроводу, інженерних мереж проекту, робочої температури, розміру системи, вимог до запуску та стратегії обслуговування.

Яке призначення бітумного обігріву трубопроводів?

Основною метою нагрівання зазвичай є компенсація втрат тепла та підтримка в'яжучого матеріалу в стані, придатному для перекачування.

Не слід очікувати, що теплообмінник автоматично швидко нагріє довгий трубопровід, заповнений повністю холодним або затверділим бітумом, від температури навколишнього середовища.

У проектних основах слід визначати, чи призначена система для:

• Підтримка температури під час роботи
• Підтримка температури в режимі очікування
• Попередній розігрів перед запуском
• Контрольований повторний нагрів після вимкнення

Це різні теплові навантаження.

Чому гарячі бітумні трубопроводи втрачають тепло

Тепло виходить з продукту через стінку труби, систему обшивки або ізоляції, ізоляцію та зовнішню поверхню.

Загальна потреба в теплі залежить від:

• Температура бітуму
• Температура навколишнього середовища
• Діаметр трубопроводу
• Довжина трубопроводу
• Ізоляційний матеріал
• Товщина ізоляції
• Вплив вітру
• Клапани, фланці та опори
• Необхідний час розігріву

Холодний зовнішній проєкт взимку має зовсім інший профіль тепловтрат, ніж короткий внутрішній трубопровід у тропічному кліматі.

Трубопровід з термомасляною оболонкою

Термомасляна оболонка використовує гаряче масло-теплоносій, що протікає через зовнішню оболонку або спеціальну систему обвідної труби навколо бітумної труби.

Термомасло отримує тепло від термомасляного котла або нагрівача та циркулює по контуру обмотки.

Переваги

• Органічна інтеграція з об'єктами, де вже використовуються термомасляні котли
• Підходить для резервуарів, насосів, клапанів та трубопроводів у межах однієї спільної теплової мережі
• Може забезпечити сильний та стабільний непрямий нагрів
• Відсутність високого електричного теплового навантаження, розподіленого вздовж труби
• Корисно для великих централізованих бітумних систем

Міркування

• Потрібна подача термомасла та зворотний трубопровід
• Потрібна циркуляція та балансування
• Додаткові клапани та з'єднання збільшують складність монтажу
• Довгі гілки вимагають гідравлічного розрахунку
• Необхідно враховувати витік та розширення
• Котел повинен мати достатню резервну теплову потужність

Електричне обігрівання

Електричний кабель трасування прокладається вздовж технологічної труби та покривається відповідною ізоляцією та захистом від негоди.

Залежно від конструкції, трасування може використовувати кабельні технології постійної потужності, саморегульовані або інші промислові кабельні технології, що підходять для необхідного діапазону температур.

Переваги

• Немає контуру подачі та зворотного потоку термомасла
• Легше зонування та індивідуальне керування температурою
• Корисно для коротких або ізольованих трубопроводів
• Зручно для насосів, клапанів та невеликих допоміжних секцій
• Може спростити встановлення там, де немає термомасляного котла

Міркування

• Потрібна достатня електрична потужність
• Кабель та аксесуари повинні бути розраховані на робочу температуру та навколишнє середовище
• Довгі кола вимагають проектування електрообладнання та зонування
• Пошкодження трасуючого кабелю може створити локальну холодну точку
• Електричний захист та контроль температури повинні бути належним чином спроектовані

Термомасляний проти електричного обігріву

Крок 1: Визначення робочої температури

Перед розрахунком теплообмінника визначте:

• Нормальна температура переміщення бітуму
• Мінімально допустима температура трубопроводу
• Максимальна температура матеріалу
• Температура очікування
• Очікуваний мінімум навколишнього середовища

Необхідні температури залежать від фактичного сорту в'яжучого матеріалу та процесу.

Не використовуйте одну фіксовану температуру для бітуму проникнення, модифікованого СБС бітуму, гумового бітуму та емульсії.

Крок 2: Розрахунок тепловтрат трубопроводу

Система трасування повинна щонайменше компенсувати необхідні втрати тепла в стаціонарному режимі за розрахункових умов навколишнього середовища.

Детальний розрахунок враховує теплопровідність через ізоляцію, а також зовнішню конвекцію та випромінювання.

Важливі вхідні дані включають:

• Зовнішній діаметр труби
• Теплопровідність ізоляції
• Товщина ізоляції
• Температура процесу
• Температура навколишнього середовища
• Вітер
• Довжина трубопроводу

Результат забезпечує приблизну потребу в теплі на одиницю довжини та для всього контуру.

Універсальне значення у ватах на метр не повинно застосовуватися до кожного проекту.

Крок 3: Додайте клапани, фланці та насоси

Втрати тепла розподілені нерівномірно.

Клапани, фланці, фільтри, корпуси насосів, сітчасті фільтри та з'єднання обладнання мають більшу площу поверхні або теплову масу і можуть потребувати додаткового обведення.

Багато поломок трубопроводів починаються саме з цих компонентів, а не посередині добре ізольованої прямої труби.

Крок 4: Розділіть систему на зони нагріву

Довга мережа передачі не обов'язково повинна працювати як один нерегульований опалювальний контур.

Корисними зонами можуть бути:

• Вихідний отвір резервуара та всмоктувальний отвір насоса
• Головний передавальний трубопровід
• Фільтрувальна та клапанна станція
• Підключення асфальтного заводу
• Повернення тиражів
• Лінія розвантаження танкерів

Зонування дозволяє оператору обігрівати лише ті контури, які необхідні для поточного режиму роботи.

Проектування схеми термомасляного випромінювання

Система термомасляного трасування вимагає більше, ніж просто достатньо потужний котел.

Дизайнер повинен оцінити:

• Доступна температура термомасла
• Необхідний потік оливи
• Тиск подачі та зворотного потоку
• Втрата тиску через кожну гілку
• Балансування між паралельними ланцюгами
• Розширення
• Вентиляція
• Дренаж
• Ізоляційні клапани

Віддалений трубопровід може погано нагріватися, якщо масляний контур погано збалансований.

Щодо принципів визначення розмірів котлів, див.:

Як розрахувати потужність термомасляного підігрівача для резервуарів для зберігання бітуму

Конструкція електричного обігріву

Електричне трасування вимагає узгодженого електричного та теплового проектування.

Перевірте:

• Необхідна теплова потужність
• Номінальна температура кабелю
• Максимальна температура впливу
• Довжина ланцюга
• Напруга живлення
• Пусковий струм, де це застосовується
• Розташування контролера та датчика
• Захист від перевантаження по струму
• Захист від замикання на землю, де це необхідно
• Класифікація небезпечної зони, якщо застосовується

Обрана система повинна відповідати середовищу обладнання та місцевим електричним стандартам.

Датчики температури повинні бути розташовані ретельно

Датчик температури повинен представляти ту секцію, яку має захищати контролер.

Можливі проблеми з керуванням включають:

• Датчик занадто близько до джерела тепла
• Датчик встановлено там, де він не відповідає найхолоднішій ділянці
• Один датчик, що контролює кілька термічно різних гілок
• Поганий контакт між датчиком і трубою

Великі системи можуть вимагати кількох температурних зон.

Ізоляція є важливою

Теплопровідне спрямування без ефективної ізоляції може призвести до значних втрат енергії.

Ізоляція допомагає:

• Зменшення втрат тепла
• Зменшення потреби в паливі або електроенергії
• Підтримка більш рівномірної температури трубопроводу
• Скоротіть час розігріву
• Захистіть процес від швидких змін навколишнього середовища

Особливої уваги заслуговують ізоляційні стики навколо клапанів, опор та знімних кришок.

Діаметр трубопроводу та система обігріву підключені

Більші труби містять більше бітуму та мають більшу площу зовнішньої поверхні. Менші труби можуть зменшити теплову масу, але збільшити втрати гідравлічного тиску.

Тому гідравлічне та теплове проектування повинні бути узгоджені.

Щодо розмірів труб, див.:

Як розрахувати діаметр бітумного трубопроводу для асфальтозмішувальної установки

Вимкнення та перезапуск мають бути розроблені заздалегідь

Одне з найважливіших питань — що відбувається з бітумом, що залишається всередині труби після зупинки виробництва.

Залежно від системи, процедура вимкнення може використовувати:

• Продовження тепловідведення
• Циркуляція назад до резервуара
• Зворотне відкачування
• Гравітаційний дренаж
• Контрольоване спорожнення лінії

Система, яка залежить від повторного нагрівання повністю заповненого холодного трубопроводу після кожного зупинення, може вимагати набагато більшої потужності нагріву та часу запуску.

Поширені несправності обігрівальних систем

Трасування лише прямої труби

Клапани, фільтри та насоси стають холодними точками.

Недостатня ізоляція

Встановлене тепло не може компенсувати надмірні зовнішні втрати.

Одна зона для дуже довгої мережі

Деякі секції перегріваються, тоді як віддалені секції залишаються холодними.

Циркуляція термомасла заниженого розміру

Котел гарячий, але віддалені кожухи отримують недостатній потік оливи.

Пошкоджене електричне обстеження

Один несправний контур може залишити прихований холодний ділянку.

Стратегія відсутності вимкнення

Бітум охолоджується всередині клапанів, фільтрів та низьких точок перед наступним запуском.

Який метод слід використовувати?

Термоолія часто приваблива, коли:

• Центральний термомасляний котел вже існує
• Кілька резервуарів і трубопроводів мають одну теплову мережу
• Проєкт великий та централізований

Електричне трасування часто є привабливим, коли:

• Лінія відносно коротка або ізольована
• Доступне стабільне електропостачання
• Бажано використовувати незалежні температурні зони
• Додавання трубопроводів для термомасла було б надмірно складним

У деяких проектах використовуються обидва методи: термомасляна обробка основного технологічного обладнання та електрична трасування для локальних клапанів, приладів або допоміжних ліній.

Поширені запитання

Чи може теплообмінник розплавити повністю твердий бітум усередині трубопроводу?

Це залежить від пропускної здатності трасування, розміру труби, ізоляції, стану матеріалу та допустимого часу нагрівання. Багато систем трасування в першу чергу розроблені для підтримки температури, а не для швидкого відновлення після повного затвердіння.

Чи завжди термомасло краще, ніж електрообладнання?

Ні. Правильний метод залежить від існуючих комунальних служб, розміру системи, довжини трубопроводу, вимог до контролю та вартості життєвого циклу.

Чи кожен бітумний клапан потребує підігріву?

Клапани, що працюють на гарячому бітумі, є потенційними холодними точками і повинні оцінюватися окремо в рамках теплового розрахунку.

Чи може один і той самий термомасляний котел нагрівати резервуари та трубопроводи?

Так, якщо він має достатню загальну теплову потужність, а циркуляційна мережа правильно підібрана та збалансована.

Висновок

Систему обігріву бітумних трубопроводів слід проектувати з урахуванням тепловтрат та експлуатаційної стратегії, а не вибирати лише за довжиною труби.

Інженерна послідовність така:

Температура процесу → Умови навколишнього середовища → Втрати тепла → Метод трасування → Зонування → Ізоляція → Стратегія вимкнення

FEITENG постачає обладнання для нагрівання термічним маслом, рішення для електричного опалення, підігріті насоси, клапани та трубопровідні системи для комплексних проектів з обробки бітуму.

WhatsApp: +86 15335447006
Електронна пошта: [email protected]
Вебсайт: www.bitumenmachine.com