Система обогрева бака для хранения жидких продуктов

1 Настоящее изобретение имеет отношение к созданию усовершенствованной системы обогрева жидких продуктов, в особенности нефти и ее производных, и направлено на облегчение дренажа нежелательных материалов(плотных остатков, отстоя, воды, песка и т.п.),которые обычно накапливаются на дне баков для хранения жидкостей. Известно выполнение крыши на баке для хранения относительно летучих жидкостей плавающей, чтобы избежать образования газового пространства в баке. Когда плавающая крыша такого бака для хранения жидких продуктов расположена низко, то невозможно использовать системы, которые нормально используют для нагрева жидких продуктов; это в основном зависит от ряда факторов, таких как тип продукта, объем хранения, достижимая температура и время нагрева. В соответствии с настоящим изобретением предусмотрено использование баков с низкими плавающими крышами, таких как раскрытые в международной заявке PCT/BR97/ 00022, с индивидуальной системой обогрева,которая может быть использована при таких малых рабочих высотах, но которая также может быть использована и для обычных баков. Баки для хранения широко используют в нефтяной промышленности, причем они главным образом работают как операционное оборудование. Эти баки могут быть предназначены,например, для хранения сырой нефти, а также промежуточных или конечных продуктов. В качестве источников тепла применяют нагретые жидкости, сжатые газы, электрическую энергию или иные менее распространенные источники. Змеевики, по которым протекает горячая жидкость или газ, представляют собой одно из самых распространенных устройств для обогрева баков. При нормальном использовании змеевики проходят на расстоянии 0,80 м от уровня днища бака. Это представляет собой значительное потерянное пространство. Кроме того, применяются также теплообменники с боковой установкой. В международной заявке PCT/BR 97/00022 предложен новый тип днища бака, для которого особенно подходит предлагаемая система обогрева. Предлагается использовать днище, уровень центра которого расположен ниже уровня его краев. Остатки, которые должны быть выведены из бака, накапливаются в центральной области днища бака. При использовании указанного днища нового типа, за счет лучшего дренажа нежелательных жидкостей, плавающая крыша бака может быть опущена в положение, которое намного ближе к днищу бака, чем это можно было достичь ранее. Следовательно, возникает новая проблема, связанная с тем, что при нагреве продукта в баке с конфигурацией такого типа необ 001446 2 ходимо иметь систему обогрева, которая может быть размещена в малом пространстве ( при минимальной рабочей высоте), которое может составлять всего 10 см. Однако до настоящего времени такие системы неизвестны. Минимальной рабочей высотой является минимальная высота над днищем бака, которая достижима плавающей крышей в ходе работы. В широко используемых в настоящее время баках, особенно большой емкости, эта минимальная рабочая высота может составлять ориентировочно 1 м 40 см. Высотой обслуживания является такая высота, на которой должна удерживаться плавающая крыша в режиме обслуживания, чтобы позволить рабочему войти внутрь бака для проведения операций обслуживания. Эта высота превышает минимальную рабочую высоту. В соответствии с настоящим изобретением предлагается усовершенствование баков для хранения продуктов, позволяющее разрешать указанные выше проблемы, экономить время и снижать операционные расходы. В соответствии с настоящим изобретением предлагается использовать систему радиальных труб, по которым течет нагревающая жидкость или газ, а преимущественно пар, причем указанные трубы могут быть сходящимися(к центру) и расходящимися (к периферии). Все транспортирующие нагревающую жидкость или газ трубы связывают центральную внутреннюю дугу с внешней дугой. Каждая дуга сама по себе может образовывать кольцо, или же может быть последовательностью дуг, которые могут образовывать полное кольцо или не образовывать его. Может быть проведена аналогия с колесом,причем обод колеса соответствует внешнему кольцу (периферии), а ступица колеса соответствует внутреннему кольцу. Спицы колеса соответствуют радиальным трубам. При этом система включает в себя первую трубу, которая выполнена главным образом в виде внешней дуги,и вторую трубу, которая выполнена главным образом в виде внутренней дуги, которые связаны основными радиальными трубами, от которых отходит множество ветвей, которые после этого также приобретают радиальную геометрию, образующих вторичные радиальные трубы, которые идут до указанной внешней дуги. Поддержка системы осуществляется при помощи опор, которые закреплены на трубах и которые только опираются на днище бака, но не закреплены на нем, например, сваркой. Большинство труб системы имеет наклон вниз, что предотвращает гидравлический удар и приводит(как это будет описано далее) к экономии энергии. Центр днища бака преимущественно расположен на уровне ниже уровня его краев, при этом остатки, которые желательно выводить из бака, накапливаются в центральной области дна. В этом случае используют наклонные дренаж 3 ные каналы, которые начинаются в центре дна бака и идут к его краям. Наклон каналов достаточен для усиления дренажа нежелательных остатков из бака наружу. Однако настоящее изобретение с успехом может быть применено и в баках с дренажом от периферии бака для предусмотрения в таких типах баков системы обогрева. Указанные ранее и другие характеристики изобретения будут более ясны из последующего детального описания, приведенного исключительно в качестве примера со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых на фиг. 1 показан вид в плане сегментированной системы обогрева радиального типа для бака для хранения продукта с инвертированным(выпуклым вверх) днищем, аналогичного раскрытому в PCT/BR 97/00022, причем эта система представляет собой один из вариантов осуществления настоящего изобретения; на фиг. 2 показан вид сбоку системы обогрева, предназначенной также для бака для хранения нефти с инвертированным днищем, причем эта система представляет собой второй вариант осуществления настоящего изобретения; на фиг. 3 показан вид сбоку системы обогрева, предназначенной для бака для хранения нефти с обычным днищем, причем эта система представляет собой третий вариант осуществления настоящего изобретения. В системе обогрева, показанной на чертежах, в качестве нагревающей среды используют пар, который может быть перегретым или нет. На фиг. 1 показан бак для хранения 1 с системой обогрева в соответствии с настоящим изобретением. Окружность изображает боковую стенку бака, а круг изображает периметр днища бака. Имеется первая труба 2, изогнутая главным образом в виде внешней дуги, которая образует секцию внешнего кольца (служащего в качестве распределителя горячей нагревающей жидкости (газа) или пара), через которую производится ввод нагревающей жидкости (газа) или пара, а также вторая труба 3, изогнутая главным образом в виде внутренней дуги, которая образует секцию внутреннего кольца (служащего в качестве змеевика нагревающей жидкости (газа) или конденсата), через которую производится отвод пара. Показанная система обогрева перекрывает несколько меньше четверти площади днища бака. Можно видеть пять основных радиальных труб 4. На фиг. 1 также показаны четыре вторичные радиальные трубы 5, каждая из которых соединена при помощи небольшого трубчатого сегмента в промежуточной точке с соответствующей основной радиальной трубой, причем эти промежуточные точки находятся преимущественно ближе к дуге внутренней трубы 3, чем к дуге внешней трубы 2. Показан также, по меньшей мере, один небольшой канал 6 в днище бака, который представляет собой дренажный ка 001446 4 нал для дренажа жидких продуктов из бака,причем этот канал не является частью настоящего изобретения. Каждый такой небольшой канал 6 идет от центра днища бака к его краю и имеет наклон, позволяющий осуществлять дренаж. На фиг. 2 показан вид сбоку второго варианта осуществления настоящего изобретения, в соответствии с которым радиальные трубы покрывают более четверти (почти половину круга) круговой площади основания бака. Этот вариант также применим для бака для хранения с инвертированным (коническим вверх) днищем,аналогичного показанному на фиг. 1. На фиг. 2 показаны опоры 8 труб 4 и 5 на днище 7 бака, а вторичные радиальные трубы 5 не показаны. Опоры 8 имеют главным образом равную длину, что означает, что трубы 4 и 5 находятся на одном и том же вертикальном расстоянии от днища бака 7. Наклон днища 7 бака достаточен для содействия дренажу нежелательных жидкостей от краев бака к его центру. На фиг. 2 показано также основание 9 идущего радиально в днище 7 бака дренажного канала, установленного на опорах 10, а также показаны трубы 11 выпуска конденсата системы обогрева. Верхняя часть каждой опоры 8, 10 закреплена на соответствующей трубе 4, 11, а нижняя часть опоры лежит свободно на днище 7 бака или на основании канала 9. В качестве опоры может быть применен блок со срезанной фаской, приваренный к трубе. На фиг. 3 показан третий вариант осуществления настоящего изобретения, применимый к баку для хранения с обычным днищем (в котором края ниже центра). Система обогрева установлена возможно ниже на днище 12 бака и закреплена только на опорах 8, которые главным образом имеют одинаковую длину. Такое крепление обеспечено аналогично показанному на фиг. 2. Однако в отличие от случая с инвертированным днищем, здесь имеется, по меньшей мере, одна, главным, образом радиальная впускная труба 13, по которой поступает нагревающий пар. Эта впускная труба, аналогично другим трубам, поддерживается опорами 14,длина которых уменьшается по мере приближения к центру бака. Наклон днища 12 бака достаточен для содействия дренажу нежелательных жидкостей от центра бака для хранения 1 к его краям. В зависимости от того, является ли основание бака инвертированным или обычным,внутренняя дуга является приемным устройством или распределителем, причем пар может поступать по внешней дуговой трубе 2 или по внутренней дуговой трубе 3. В любом случае основные радиальные трубы 4, вторичные радиальные трубы 5, впускные трубы 13 и выпускные трубы 11 имеют наклон вниз, в соответствии с наклоном днища бака. Не имеющей наклона частью системы являются только кольца 5 2 и 3и не радиальная секция ответвления, соединенная со вторичными трубами 5 и 6, которая однако является достаточно короткой. Поэтому поток пара в системе всегда будет опускающимся и будет благоприятствовать выпуску конденсата. Следовательно, в системе не будет накапливаться конденсат, который способствует гидравлическому удару. При отсутствии явления гидравлического удара возможно использовать часть энергии конденсата с применением термостатического контроллера вместо дренажного клапана конденсата в сливе системы обогрева. Это может приводить к экономии более 10% энергии, в зависимости от характеристик используемого пара (например, степени его перегрева), что представляет собой важное преимущество настоящего изобретения. Число радиальных труб может варьировать в функции пространства основания бака. На фиг. 1 показаны соответственно трубы 2 и 3 внешней и внутренней дуговых секций, а также радиальные трубы, которые занимают почти четверть круга основания бака, то есть занимают только сектор этого круга. На фиг. 1 показаны дуговые трубы 2 и 3, однако они могут иметь и другую форму в виде сверху, например,могут быть многоугольными. Система может быть как сегментированной, так и не сегментированной. Если система является сегментированной, то имеются различные независимые сектора, каждый из которых образует независимую систему обогрева. Если система не является сегментированной, то используются неразрывные кольца. Обе эти возможности не выходят за рамки настоящего изобретения. Выпуск конденсата может происходить по трубе большего диаметра. Поэтому,например, на фиг. 2 диаметр трубы 2 у периферии может составлять 4", а диаметр трубы 3 в центре может быть 6". На фиг. 3 эти значения являются обратными, то есть труба 2 шире трубы 3. Размещение вторичных радиальных труб 5, показанное на фиг. 1, позволяет полностью использовать площадь поверхности днища бака,обеспечивая равномерное распределение тепла во всех местах на днище бака. Разность уровней, существующая между центром основания бака для хранения и его краями, предназначена для облегчения движения нежелательных жидкостей к наиболее низкой части днища бака для хранения. Преимуществом настоящего изобретения является то, что большинство использованных нагревающих труб являются радиальными, то есть они идут в том же направлении, что и направление перемещения нежелательных жидкостей, поэтому они не создают существенных препятствий такому движению. В случае же змеевиков часть труб всегда будет поперечной относительно пути перемещения нежелательных жидкостей,поэтому они создают препятствия такому движению. 6 Дополнительным преимуществом настоящего изобретения является чрезвычайно высокая нагревающая способность радиальной системы в сравнении с системой обогрева змеевиками, так как радиальные трубы могут быть размещены очень близко друг от друга. Имеется также возможность нагревания не всего бака, а только его части. Это позволяет предотвратить выпуск конденсата при высоких температурах, а осуществлять его выпуск при контролируемых температурах, что приводит к экономии энергии. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Система обогрева бака для хранения жидких продуктов, отличающаяся тем, что она включает в себя- первую трубу (2), идущую главным образом по внешней дуге, и вторую трубу (3), идущую главным образом по внутренней дуге;- основные радиальные трубы (4), соединяющие первую и вторую дуговые трубы ( 2) и- множество ответвлений, отходящих от указанных основных радиальных труб и затем идущих в радиальном направлении, образующих вторичные радиальные трубы (5), доходящие до указанной внешней дуговой трубы (2); и- опоры (8), закрепленные на трубах и опирающиеся на днище (7, 12) бака. 2. Система обогрева по п.1, отличающаяся тем, что днище (7) бака имеет центр на уровне ниже уровня краев днища, а также дренажный канал (6), идущий в направлении наружу от центра днища бака (7), причем предусмотрена,по меньшей мере, одна труба (11) для выпуска конденсата из второй трубы (3), снабженная опорами (10), закрепленными на ней и опирающимися на основание (9) канала (6). 3. Система обогрева по п.1, отличающаяся тем, что днище (12) бака имеет края на уровне ниже уровня центра, причем предусмотрена, по меньшей мере, одна радиальная впускная труба(13), через которую пар входит во вторую трубу(3), при этом впускная труба (13) поддерживается при помощи опор (14), закрепленных на ней и опирающихся на днище (12) бака. 4. Система обогрева по одному из пп.1-3,отличающаяся тем, что первая и вторая трубы главным образом занимают, по меньшей мере,один сектор кругового основания бака. 5. Система обогрева по любому из пп.1-4,отличающаяся тем, что обогрев осуществляют при помощи пара. 6. Бак для хранения жидких продуктов, отличающийся тем, что он включает в себя систему обогрева по одному из пп.1-5. 7. Бак по п.6, отличающийся тем, что указанные опоры (8; 8, 9; 8, 14) опираются на днище бака без крепления к нему.