RU2344984C2

RU2344984C2 - Tank heating coil

Info

Publication number: RU2344984C2
Application number: RU2006126415/11A
Authority: RU
Inventors: Андрей Дмитриевич Пинтюшенко (RU); Андрей Дмитриевич Пинтюшенко; Владимир Кириллович Тучков (RU); Владимир Кириллович Тучков; Лев Ефимович Герцман (RU); Лев Ефимович Герцман
Original assignee: Андрей Дмитриевич Пинтюшенко
Priority date: 2006-07-20
Filing date: 2006-07-20
Publication date: 2009-01-27
Also published as: RU2006126415A

Abstract

FIELD: mechanics, heating.

SUBSTANCE: unit is designed with heater placed in the center of the tank bottom, a tetrahedron-shaped cowl is fixed above the heater, heat exchanger is made of four units. The above units form a regular prism with each unit made of horizontal tubes installed in several vertical rows and connected to common vertically mounted inlet and outlet pipes. The pipes are combined within each unit by common horizontal manifolds connected to heat-carrier supply and discharge pipes respectively. Inside the regular prism, series of ejector funnels are located and aligned with its vertical axis, the unit includes supply and intake pipes for heated oil-product supply and heated oil-product supply to fuel combustion preparation unit respectively with nozzle tip of the supply pipe directed inside the upper ejector funnel inlet and the intake pipe connected to the lower funnel outlet.

EFFECT: increased oil-product heating rate.

3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам предварительной подготовки топлива к сжиганию и может быть использовано для нагрева жидкостей в легкой, пищевой и других отраслях промышленности.The invention relates to a device for preliminary preparation of fuel for combustion and can be used for heating liquids in light, food and other industries.

Известно устройство для разогрева вязких нефтепродуктов в емкости (патент РФ № 2092418, 1996 г.), например в железнодорожной цистерне, содержащее головку, имеющую, по меньшей мере, две пары взаимно направленных сопл, предназначенных для подачи теплоносителя в виде нагретой текучей струи в горизонтальных направлениях, и трубопроводы, предназначенные для соединения головки с источником подачи теплоносителя, причем сопла первой пары расположены под углом к соплам второй пары, которые выполнены с меньшим проходным сечением, чем проходные сечения сопл первой пары.A device for heating viscous petroleum products in a tank (RF patent No. 2092418, 1996), for example, in a railway tank containing a head having at least two pairs of mutually directed nozzles designed to supply coolant in the form of a heated fluid stream in horizontal directions, and pipelines designed to connect the head with a coolant supply source, and the nozzles of the first pair are located at an angle to the nozzles of the second pair, which are made with a smaller bore than the bore nozzles of the first pair.

Недостатком такого устройства является то, что разогрев нефтепродукта осуществляется только за счет разогретой струи, что недостаточно для быстрого разогрева емкости большого объема, например резервуара, вмещающего порядка 1000 и более тонн нефтепродукта.The disadvantage of this device is that the heating of the oil product is carried out only due to the heated stream, which is not enough to quickly heat a large capacity tank, for example, a tank containing about 1000 or more tons of oil.

Известно устройство для подогрева нефтепродуктов - ближайший аналог (Г.М.Григорян и В.И.Черникин «Подогрев нефтяных продуктов», Гостоптехиздат, 1947, стр.265, 266), содержащее размещенный на дне емкости у ее боковой поверхности подогреватель в форме спирально-трубчатого теплообменника, по которому циркулирует теплоноситель, вблизи теплообменника в боковой поверхности емкости закреплена приемо-подающая труба.A device for heating oil products is known - the closest analogue (G.M.Grigoryan and V.I. Chernikin “Heating of oil products”, Gostoptekhizdat, 1947, p. 265, 266), containing a spiral-shaped heater located at the bottom of the tank at its side surface -tubular heat exchanger, through which the coolant circulates, near the heat exchanger in the side surface of the tank is fixed receiving-supply pipe.

Данное устройство не обеспечивает достаточную интенсивность разогрева нефтепродукта, а также имеет большие потери тепла при хранении и раздаче нефтепродукта, обусловленные недостаточно развитой поверхностью теплообмена и расположением подогревателя вблизи боковой поверхности емкости.This device does not provide a sufficient intensity of heating the oil product, and also has large heat losses during storage and distribution of the oil product, due to the underdeveloped heat exchange surface and the location of the heater near the side surface of the tank.

Целью предлагаемого изобретения является создание устройства для подогрева вязких нефтепродуктов в емкости (в дальнейшем - устройства), обладающего большей интенсивностью разогрева и меньшими потерями тепла.The aim of the invention is to provide a device for heating viscous petroleum products in a tank (hereinafter referred to as a device) having a higher heating rate and lower heat loss.

Поставленная цель достигается за счет того, что в предлагаемом устройстве, содержащем размещенный на дне емкости подогреватель, выполненный в виде теплообменника, по которому циркулирует теплоноситель, подогреватель размещен в центральной части дна емкости, над ним закреплен обтекатель в форме четырехгранной пирамиды, теплообменник подогревателя выполнен из четырех блоков, расположенных таким образом, что они образуют правильную призму, причем каждый блок представляет собой горизонтально расположенные трубы, установленные с образованием нескольких вертикально расположенных рядов и присоединенные к общим входным и выходным вертикально установленным патрубкам, которые, в свою очередь, объединены в каждом блоке общими горизонтально расположенными входными и выходными коллекторами, присоединенными к трубам подачи и выхода теплоносителя соответственно, внутри правильной призмы соосно с ее вертикальной осью размещен каскад эжекционных воронок, устройство содержит подающую и приемную трубы для подачи разогретого нефтепродукта и подачи его к узлу подготовки топлива к сжиганию соответственно, при этом сопловый наконечник подающей трубы направлен внутрь входа верхней эжекционной воронки, а приемная труба присоединена к выходу нижней воронки.This goal is achieved due to the fact that in the proposed device containing a heater located on the bottom of the tank, made in the form of a heat exchanger, through which the coolant circulates, the heater is located in the central part of the bottom of the tank, a cowl in the form of a tetrahedral pyramid is fixed over it, the heater heat exchanger is made of four blocks arranged in such a way that they form a regular prism, and each block is a horizontally located pipe installed with images several vertically arranged rows and connected to common inlet and outlet vertically mounted nozzles, which, in turn, are combined in each block by common horizontally located inlet and outlet manifolds connected to the coolant supply and outlet pipes, respectively, inside a regular prism coaxially with its vertical the axis is a cascade of ejection funnels, the device contains a supply and a receiving pipe for supplying heated oil and feeding it to the fuel preparation unit to combustion, respectively, while the nozzle tip of the feed pipe is directed into the inlet of the upper ejection funnel, and the receiving pipe is connected to the outlet of the lower funnel.

Такая конструкция позволяет осуществлять подогрев вязких нефтепродуктов в емкости более интенсивно и с меньшими потерями тепла.This design allows the heating of viscous petroleum products in the tank more intensively and with less heat loss.

Таким образом, при реализации данного технического решения достигается технический результат, заключающийся в интенсивном нагреве нефтепродуктов в емкости за счет увеличения поверхности нагрева за счет применения теплообменника, состоящего из четырех блоков, каждый из которых обладает развитой поверхностью теплообмена, обтекателя, который после прогрева также отдает тепло нефтепродукту, и использовании каскада эжекционных воронок, причем подающая труба направлена внутрь входа верхней воронки, а расположение подогревателя в центральной части дна емкости, т.е. дальше от ее боковой стенки, уменьшает теплопотери.Thus, when implementing this technical solution, a technical result is achieved, consisting in intensive heating of oil products in the tank by increasing the heating surface due to the use of a heat exchanger consisting of four blocks, each of which has a developed heat exchange surface, a cowling, which also gives off heat after heating oil product, and the use of a cascade of ejection funnels, and the supply pipe is directed inside the inlet of the upper funnel, and the location of the heater in the center noy tank bottom portion, i.e., further from its side wall, reduces heat loss.

Анализ аналогов показал, что заявляемое техническое решение является новым. Новизна решения заключается в том, что подогреватель, выполненный в виде теплообменника, размещен в центральной части дна емкости, над ним размещен обтекатель в форме четырехгранной пирамиды, теплообменник выполнен из четырех блоков, каждый из которых представляет собой горизонтально расположенные трубы, установленные с образованием нескольких вертикально расположенных рядов и присоединенные к общим входным и выходным вертикально установленным патрубкам, которые, в свою очередь, объединены в каждом блоке общими горизонтально расположенными входными и выходными коллекторами, присоединенными к трубам подачи и выхода теплоносителя соответственно, внутри правильной призмы соосно с ее вертикальной осью размещен каскад эжекционных воронок, устройство содержит подающую и приемную трубы для подачи разогретого нефтепродукта и подачи его к узлу подготовки топлива к сжиганию соответственно. Сопловый наконечник подающей трубы направлен внутрь входа верхней эжекционной воронки, а приемная труба присоединена к выходу нижней воронки.Analysis of analogues showed that the claimed technical solution is new. The novelty of the solution lies in the fact that the heater, made in the form of a heat exchanger, is located in the central part of the bottom of the tank, a cowl in the form of a tetrahedral pyramid is placed above it, the heat exchanger is made of four blocks, each of which is a horizontally arranged pipe installed with the formation of several vertically rows arranged and connected to common inlet and outlet vertically mounted nozzles, which, in turn, are combined in each block by common horizontally arranged -conjugated inlet and outlet collectors connected to supply pipes and coolant outlet respectively, within regular prism coaxially with its axis vertical housed cascade ejection funnels and feeding device comprises a receiving pipe for feeding heated oil and supplying it to the node preparing fuel for combustion respectively. The nozzle tip of the feed pipe is directed into the inlet of the upper ejection funnel, and the receiving pipe is connected to the outlet of the lower funnel.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство (подогреватель, выполненный в виде теплообменника), на фиг.2 - разрез по А-А, на фиг.3 - фрагмент одного из блоков теплообменника.Figure 1 shows the proposed device (a heater made in the form of a heat exchanger), figure 2 is a section along aa, figure 3 is a fragment of one of the blocks of the heat exchanger.

Приведенное на фиг.1-3 устройство содержит подогреватель 1, выполненный в виде теплообменника, установленный в емкости 2 с нефтепродуктом, имеющей дно 3. Устройство содержит также стойки 4 теплообменника (в предмет изобретения не входят), блоки 5 теплообменника, состоящие из горизонтально расположенных труб 6, вертикально расположенных входных 7 и выходных 8 патрубков. Ряды труб 6 с патрубками 7 и 8 присоединены к входным 9 и выходным 10 коллекторам. В центре правильной призмы, образованной блоками 5, соосно с ее вертикальной осью размещен каскад 11 эжекционных воронок. Ко входу 12 верхней эжекционной воронки подведена подающая труба 13, сопловый наконечник 14 которой введен внутрь входа 12 по его оси. К выходу 15 нижней воронки присоединена приемная труба 16. Трубы 17 и 18 предназначены для подачи и выхода теплоносителя и в предмет изобретения не входят. Подогреватель 1 перекрыт сверху обтекателем 19, закрепленным на стержнях 20. Стержни 20 в предмет изобретения не входят.1-3, the device comprises a heater 1, made in the form of a heat exchanger, installed in a tank 2 with an oil product having a bottom 3. The device also contains racks 4 of the heat exchanger (not included in the subject of the invention), heat exchanger blocks 5, consisting of horizontally arranged pipes 6, vertically located inlet 7 and outlet 8 nozzles. Rows of pipes 6 with nozzles 7 and 8 are connected to the input 9 and output 10 collectors. In the center of the regular prism formed by blocks 5, a cascade of 11 ejection funnels is placed coaxially with its vertical axis. A feed pipe 13 is connected to the input 12 of the upper ejection funnel, the nozzle tip 14 of which is inserted into the input 12 along its axis. A receiving pipe 16 is connected to the exit 15 of the lower funnel. The pipes 17 and 18 are intended for supplying and exiting the coolant and are not included in the subject matter. The heater 1 is covered from above by a fairing 19, mounted on the rods 20. The rods 20 are not included in the subject matter.

Устройство работает следующим образом. К входным коллекторам 9 блоков 5 теплообменника подается по трубе 18 теплоноситель (от котла либо от выносного подогревателя - на фиг.1, 2, 3 не показан), который поступает через входные патрубки 7 к трубам 6, нагревает коллекторы 9, патрубки 7, трубы 6, патрубки 8 и коллекторы 10, и от последних отработанный теплоноситель поступает в трубу 17 и по ней удаляется либо в канализацию (в виде конденсата), либо возвращается в выносной подогреватель для работы по замкнутому циклу. Четыре блока 5 теплообменника имеют большую суммарную поверхность теплообмена и обеспечивают за счет этого интенсивный подогрев нефтепродукта внутри образованного блоками пространства и вокруг них, а также разогревают обтекатель 19 и каскад эжекционных воронок 11. Через определенное время после прогрева нефтепродукта вблизи и между блоков 5 внутрь входа 12 верхней эжекционной воронки каскада 11 через сопловый наконечник 14 трубы 13 подается разогретый нефтепродукт, например мазут, от другого выносного подогревателя (на фиг.1, 2, 3 не показан). В результате происходит эжектирование (подсасывание) разогретого, разжиженного нефтепродукта, находящегося вокруг каскада 11 в эжекционные воронки, где нефтепродукт еще подогревается, еще более теряет вязкость и поступает через трубу 16 к узлу подготовки топлива к сжиганию (на фиг.1, 2, 3 не показан и в предмет изобретения не входит). Расположение устройства (подогревателя) 1 в центральной части дна 3 емкости 2 обеспечивает меньшие потери тепла по сравнению с аналогами, в которых подогреватель размещен вблизи боковой поверхности емкости, т.к. нефтепродукт имеет значительно меньшую теплоемкость, чем металл боковой стенки. По мере уменьшения объема нефтепродукта в емкости 1 его уровень понижается и достигает постепенно обтекателя 19, при этом тепло от нагретого обтекателя передается нефтепродукту, который в результате разжижается и стекает по поверхности обтекателя вниз в зону действия теплообменника, еще более нагревается и эжектирует (подсасывается) в воронки каскада 11.The device operates as follows. Heat carrier is supplied to the input collectors 9 of the heat exchanger blocks 5 through a pipe 18 (from the boiler or from an external heater - not shown in Figs. 1, 2, 3), which enters through the inlet pipes 7 to the pipes 6, heats the collectors 9, pipes 7, pipes 6, nozzles 8 and collectors 10, and from the latter, the spent coolant enters the pipe 17 and is removed through it either into the sewer (in the form of condensate) or returned to the external heater for closed-loop operation. Four heat exchanger blocks 5 have a large total heat exchange surface and, due to this, provide intensive heating of the oil product inside and around the space formed by the blocks, as well as heating the fairing 19 and the cascade of ejection funnels 11. After a certain time after heating the oil product near and between blocks 5 inside the inlet 12 the upper ejection funnel of the cascade 11 through the nozzle tip 14 of the pipe 13 is fed a heated oil product, for example fuel oil, from another remote heater (not shown in FIGS. 1, 2, 3). As a result, there is an ejection (suction) of the heated, liquefied petroleum product located around the cascade 11 into the ejection funnels, where the petroleum product is still heated, it loses viscosity even more and enters through the pipe 16 to the unit for preparing fuel for burning (in Figs. 1, 2, 3 shown and is not included in the subject matter). The location of the device (heater) 1 in the Central part of the bottom 3 of the tank 2 provides less heat loss compared to analogues in which the heater is located near the side surface of the tank, because the oil product has a significantly lower heat capacity than the metal of the side wall. As the volume of oil product in the tank 1 decreases, its level decreases and gradually reaches the fairing 19, while the heat from the heated fairing is transferred to the oil product, which, as a result, liquefies and flows down the surface of the fairing down into the heat exchanger action zone, heats up and ejects (sucks) even more funnels of the cascade 11.

Предлагаемое устройство является промышленно применимым, т.к. не содержит в себе элементов, которые невозможно изготовить, а их монтаж невозможно было бы выполнить.The proposed device is industrially applicable, because It does not contain elements that cannot be manufactured, and their installation could not be completed.

Предлагаемое устройство по принципу действия, обеспечиваемому новой совокупностью признаков, позволяет осуществлять интенсивный подогрев нефтепродуктов в емкости с меньшими теплопотерями.The proposed device according to the principle of action, provided by a new set of features, allows for intensive heating of petroleum products in containers with less heat loss.

Claims

A device for heating viscous petroleum products in a tank, containing a heater located on the bottom of the tank, made in the form of a heat exchanger, through which a coolant circulates, characterized in that the heater is located in the central part of the bottom of the tank, a cowl in the form of a tetrahedral pyramid is fixed above it, the heat exchanger of the heater is made of four blocks arranged in such a way that they form a regular prism, with each block being a horizontally positioned pipe installed with by the development of several vertically arranged rows and connected to common inlet and outlet vertically mounted nozzles, which, in turn, are combined in each block by common horizontally located inlet and outlet manifolds connected to the coolant supply and outlet pipes, respectively, inside a regular prism coaxially with its vertical the axis is a cascade of ejection funnels, the device contains a supply and a receiving pipe for supplying a heated oil product and supplying it to the preparation unit fuel for combustion, respectively, while the nozzle tip of the feed pipe is directed inside the inlet of the upper ejection funnel, and the receiving pipe is connected to the outlet of the lower funnel.