Плюсы и минусы органических теплоносителей, обзор эффективности

На многих предприятиях нефтеперерабатывающей отрасли России сегодня, как и в 90-е годы прошлого века, используются спутниковые обогревы трубопроводов и оборудования, где в качестве теплоносителя применяются нефтяные масла - так называемая система ВОТ (высокотемпературного органического теплоносителя). Подобные системы обогрева получили широкое распространение еще 20-30 лет назад. При бурном росте тарифов на энергоресурсы, нестабильности в экономике и сложностях с взаиморасчетами использование минерального масла, участвовавшего в технологическом процессе, было для предприятия выгодной альтернативой покупке пара или теплофикационной воды на ТЭЦ, существенно увеличивавшей себестоимость продукции.

С тех пор, когда система ВОТ (высокотемпературного органического теплоносителя) была простым и экономичным решением, многое изменилось, а потому пора пересмотреть точку зрения на эту проблему, опираясь на показатели энергоэффективности и экономии топливно-энергетических ресурсов.

Существует множество мнений, как в пользу паровых обогревов, так и в пользу масляных, поэтому рассмотрим их более подробно. К «минусам» эксплуатации паровых спутников принято относить повышенный эрозионный износ трубопроводов в местах поворотов и изгибов, что вызывает утечки теплоносителя.

Во-первых, эрозионный износ зависит от скоростей теплоносителя, которые в свою очередь определяются параметрами на входе и на выходе в спутник. При правильном подборе параметров теплоносителя и оснащении правильно выбранными конденсатоотводчиками эрозионный износ спутниковых трубопроводов будет сведен к минимуму.

Во-вторых, необходимо правильно выбрать материалы фасонных изделий и труб спутниковых трубопроводов, а также обеспечить качество монтажных работ. Как правило, монтажу спутниковых трубопроводов уделяется второстепенное внимание, т.к. данные трубопроводы не входят в состав основного технологического процесса. В связи с этим сварка деталей осуществляется некачественно, неразрушающий контроль сварных соединении не проводится, овальность труб в местах гибов не контролируется и т.д., что и приводит к свищам и утечкам пара.

Таким образом, можно согласиться, что паровой обогрев является более эрозионно-активным, чем масляный, и на паровых спутниках образуется большее количество утечек.

Однако необходимо учесть, что и на масляных обогревах так же образуются утечки. Во-первых, с экономической точки зрения потеря тонны масла несравнимо дороже обойдется предприятию, чем потеря тонны пара. Во-вторых, пар попадая в атмосферу, не представляет экологической опасности и не является пожароопасным, что, к сожалению нельзя сказать о масле. Даже небольшая утечка масла приведет к загрязнению окружающей среды.

Также, неоспоримым «минусом» масляного теплоносителя является его коксуемость при высоких температурах. При этом образовавшийся кокс значительно снижает коэффициент теплопроводности материала стенки спутника (т.к. для спутниковых обогревов тепловой поток от спутника есть функция разности температур теплоносителя и нагреваемого продукта, т.е. коэффициент теплопроводности зависит только от материала трубопровода и соответственно отложений на нем), увеличивает гидравлическое сопротивление спутников, тем самым делая невозможным эффективный обогрев. Снижение температуры нагреваемого масла, безусловно, снижает его коксуемость, однако, при этом снижается его общий потенциал, как теплоносителя, и исчезают имеющиеся преимущества перед теплофикационной водой.

Что касается требований нормативных документов, то применение систем ВОТ идет в разрез с требованиями действующих СНиПов. В соответствии со СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» применение взрывопожароопасных веществ в качестве теплоносителей для систем отопления запрещено. Зачастую масляный теплоноситель направляется эксплуатационной службой предприятий, и в радиаторы отопления помещений, и в калориферы приточных установок, тем самым подвергая жизнь работающих в данных помещениях людей чрезмерной опасности.

С точки зрения переноса теплоты несомненное преимущество остается за паром. Теплоемкость и соответственно потенциал тепловой энергии в одном кубическом метре конденсирующегося водяного пара в несколько раз выше, чем у масла. Таким образом, для поддержания одинаковой заданной температуры нагреваемого продукта, требуется меньшая поверхность теплообмена и расход теплоносителя. Снижается общая энергоёмкость и металлоёмкость, и, как следствие, стоимость системы в целом.

В заключение можно сказать, что в то время когда на предприятиях отсутствовала собственная выработка пара, сокращение расхода пара с ТЭЦ путем замены паровых обогревов на масляные было приемлемым решением. Но в настоящее время при наличии собственной выработки пара с небольшой себестоимостью и с постоянно растущими ценами на газ, использование масляных обогревов становится невыгодным.

Spirax Sarco (http://spiraxsarco.com/ru) – компания, уже более 75 лет специализирующаяся на повышении эффективности пароконденсатных систем. Штаб квартира компании находится в г. Челтенхем (Великобритания), а филиалы и представительства – более чем в 40 странах мира.